阿尼克孜·麥麥提

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

1 葉爾羌流域概況

葉爾羌河作為中國最大內(nèi)陸河流塔里木河的主要源流之一，其補(bǔ)給主要來源于冰雪[1]。葉爾羌多年徑流均值為64.5億 m3，水量較為充沛，最大和最小徑流分別為88億 m3和44.7億 m3，最豐水年份徑流為最枯水年份徑流的倍數(shù)高達(dá)1.97倍[2]。葉爾羌河流域徑流年際變化幅度較高，夏季是徑流年內(nèi)分布最為集中的季節(jié)，徑流量占全年徑流量的比例達(dá)到80.3%[3]。流域危害較大的洪水位突發(fā)型洪水，洪水陡漲陡落，上漲歷時(shí)段且變化較為迅猛，產(chǎn)生的洪水災(zāi)害和損失較大[4]。葉爾羌流域洪水主要為冰川潰壩型、暴雨洪水型以及冰川融雪型三類，海拔在5 000 m以上的受到高空熱量影響面積占總流域面積的比例達(dá)到30%以上，此高度帶分布較為集中的永久積雪和冰川，葉爾羌河流域冰川總面積為5 574 km2。太陽輻射隨著海拔高度的增加而逐步增強(qiáng)，且受地形和氣溫影響較大。冰雪融雪洪水受地形和氣溫極值變化影響，其洪水總量也不斷增加。夏季當(dāng)氣溫持續(xù)升高易出現(xiàn)較大量級(jí)的融雪洪水。葉爾羌河流域低山河山前地帶在夏季會(huì)出現(xiàn)局部的暴雨洪水，這類洪水常和融雪洪水進(jìn)行遭遇產(chǎn)生較大量級(jí)的洪水。一般暴雨洪水量級(jí)較小，出現(xiàn)的頻次也不高，但在局部區(qū)域易出現(xiàn)較大程度的坡面侵蝕，出現(xiàn)山洪泥石流的危害。第三類洪水位冰川突發(fā)型洪水，這類洪水出現(xiàn)在葉爾羌河流上游的克勒青流域，流域永久積雪和冰川占整個(gè)葉爾羌流域的面積比例高達(dá)45.8%，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明葉爾羌河流域冰川突發(fā)型洪水均來源于其上游的克勒青河流。我國大型冰川區(qū)最為集中的區(qū)域位于喀喇昆侖山區(qū)，這一區(qū)域也是我國冰川突發(fā)洪水發(fā)生規(guī)模較大的地區(qū)。這類型洪水和消融洪水有明顯區(qū)別，同時(shí)具有較為強(qiáng)烈的侵蝕作用，在個(gè)別河段發(fā)生泥石流的頻次較高。

2 水文站點(diǎn)情況

葉爾羌河流從1950年代以來設(shè)立國家基本水文(水位)站點(diǎn)13處，目前有部分站點(diǎn)因不同原因已經(jīng)停測或者被撤銷，本文選用具有較長洪水?dāng)?shù)據(jù)系列的庫魯克欄桿、卡群、衣干其渡口、48團(tuán)渡口站作為研究站點(diǎn)，選用各站點(diǎn)建站以來到2018年的洪水?dāng)?shù)據(jù)用于分析葉爾羌河流域洪水傳播速率以及傳播時(shí)間。選用站點(diǎn)的基本情況見表1。

表1 選取的水文站點(diǎn)基本情況

3 不同類型洪水主要特征

3.1 冰川潰壩突發(fā)型洪水

(1)洪峰特征：這類型洪水洪峰具有較大的年際變化，通過對(duì)庫魯克欄桿潰壩性洪水洪峰頻率分析研究表明葉爾羌河流域潰壩型洪水最大的凈峰值Cv可以達(dá)到1.7；

(2)洪水歷時(shí)特征：潰壩型洪水不僅出現(xiàn)在汛期，在枯水季節(jié)也會(huì)出現(xiàn)此類洪水，根據(jù)水文站實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)表明潰壩型洪水在10-11月出現(xiàn)的頻次已經(jīng)達(dá)到4次。潰壩型洪水屬于突發(fā)洪水，結(jié)合各站點(diǎn)實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)洪水總的歷時(shí)在18～40 h之間，漲洪時(shí)間占洪水總歷時(shí)的比例在1.5%～22%之間；

(3)洪量特征：場次洪水洪量一般不大，通過對(duì)葉爾羌各水文站點(diǎn)實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)分析，冰川潰壩型場次洪水占年徑流總量的比例一般在2%以內(nèi)。冰川潰壩型洪水洪峰沿程衰減率較高，衰減率明顯高于消融型洪水的衰減率。

3.2 冰川消融型洪水

(1)洪峰特征：年內(nèi)消融型洪水變化相對(duì)幅度較小，結(jié)合各水文站實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)分析，葉爾羌河流域冰川消融型洪水洪峰年際變化Cv值一般在0.33左右，洪峰最大和最小值得比值為2.94；

(2)洪水歷時(shí)特征：洪水一般在7月份發(fā)生頻次較高，洪水發(fā)生和氣溫變化較為密切，洪水過程具有明顯的日變化特征。洪水歷時(shí)一般較長，以1973年葉爾羌較大冰雪消融型洪水為例，其洪水從起漲到消退經(jīng)歷的時(shí)間長達(dá)382 h，漲洪時(shí)間占總洪水時(shí)間的比例達(dá)到51.3%。

(3)洪量特征：場次洪量一般較大，洪水沿程衰減率較低，以1966年葉爾羌消融型洪水為例，洪水從上游到下游，其洪水衰減率達(dá)到6.50 m3/s·km。

3.3 暴雨型洪水特征

(1)洪峰特征：暴雨洪水主要集中在夏季的7月中旬到8月下旬，洪峰流量一般較小，結(jié)合流域水文站實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)，1998年發(fā)生的暴雨洪水其洪峰值為3 116 m3/s，在歷史暴雨洪水中排第一位，該洪峰實(shí)測值僅為潰壩型洪水最大峰值的0.5倍。

(2)洪水歷時(shí)特征：暴雨洪水陡漲陡落，過程較為簡單，相比于消融型洪水歷時(shí)較短，以1987年葉爾羌流域暴雨洪水為例，該場次暴雨洪水屬于中游局部暴雨產(chǎn)生的洪水，洪水歷時(shí)僅為6 h就已經(jīng)結(jié)束，洪水起漲到洪峰出現(xiàn)的時(shí)間為80 min。

(3)洪量特征：場次洪水總量一般較小，結(jié)合衣干其渡口洪水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，3 d洪量最大值為3.9億 m3，達(dá)到30 a一遇的頻率。洪水沿程坦化較為明顯，以1962年葉爾羌流域暴雨洪水為例，場次暴雨洪水沿程衰減率可達(dá)到4.1 m3/s·km。

3.4 不同洪水類型統(tǒng)計(jì)分析

結(jié)合葉爾羌河各水文站點(diǎn)不同類型洪水實(shí)測數(shù)據(jù)，對(duì)流域1954-2018年以來的不同類型洪水洪峰流量和發(fā)生時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表2所示。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看成，冰雪消融型洪水的洪峰流量最大值和最小值結(jié)余冰川潰壩突發(fā)型和暴雨洪水之間，這也同樣說明了葉爾羌河流域三種不同類型的洪峰特征。葉爾羌河主要補(bǔ)給來源于消融補(bǔ)給，相比于其他類型洪水消融型洪水其過程較為穩(wěn)定。暴雨洪水受到局部降雨的影響主要集中低山區(qū)域，洪峰流量相比于其他類型洪水較小，但流量最大值高于其他類型洪水的流量最大值，這也表明在較大范圍暴雨情形下，暴雨洪水的洪峰流量有所增加。潰壩突發(fā)型洪水最大值明顯高于其他洪水，這也體現(xiàn)在潰壩型洪水峰高量大且陡漲陡落的變化特點(diǎn)。不同類型洪水變差系數(shù)值在0.26～0.59之間變化，洪峰流量不穩(wěn)定型高低排序分別為：冰川潰壩突發(fā)型洪水>暴雨型洪水>消融型洪水。

表2 葉爾羌流域不同類型洪水洪水統(tǒng)計(jì)特征

4 洪水傳播特征分析

4.1 消融型洪水傳播特征

從各站點(diǎn)實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，消融型洪水是葉爾羌河流域發(fā)生頻次最高的洪水，對(duì)不同區(qū)間段的消融型洪水平均傳播速率和傳播時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表3所示。從表中可看出，葉爾羌河流域各區(qū)間段消融型洪水傳播速率和傳播時(shí)間相比于流域潰壩型洪水，較為緩慢，且洪水傳播的衰減率明顯低于潰壩型洪水，從上游水文站到下游流域出口斷面消融型洪水傳播速率和時(shí)間逐步增加。葉爾羌流域消融型洪水傳播特征和洪量的相關(guān)度較低，受洪水坦化作用傳播速率和傳播時(shí)間的影響因素較多，當(dāng)洪水在多處河段漫發(fā)時(shí)，洪水傳播速度受到兩岸灘地和樹木的阻礙影響較高。

表3 葉爾羌流域不同區(qū)間段消融型洪水傳播特征

4.2 冰川潰壩突發(fā)洪水傳播特征

冰川潰壩型突發(fā)洪水屬于葉爾羌流域分布較為特殊的洪水，不僅在汛期發(fā)生，在枯水季節(jié)也能發(fā)生，對(duì)不同河段區(qū)間段的冰川潰壩型突發(fā)洪水的傳播特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表4所示。庫魯克欄桿～卡群區(qū)間河段處于山谷地段，河段平均傳播流速較大，卡群～衣干其渡口處于平原地帶，河道坡度較低，傳播流速較小，此外由于水利工程調(diào)蓄影響，洪水傳播速率逐步變緩，卡群～48團(tuán)渡口由于漫灘較為嚴(yán)重，洪水傳播速率逐步減小。葉爾羌流域山區(qū)及山前沖積平原的洪水傳播速率高于其他類型洪水，衣干其渡口下游由于地勢(shì)較為平坦，洪水傳播速率和其他類型洪水較為接近。

表4 葉爾羌流域不同區(qū)間段冰川潰壩突發(fā)型洪水傳播特征

4.3 暴雨洪水傳播特征

結(jié)合各區(qū)間河段水文站點(diǎn)實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)葉爾羌流域暴雨洪水的傳播特征也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，如表5所示。葉爾羌流域暴雨洪水主要是超滲產(chǎn)流機(jī)制，暴雨洪水主要集中在7月下旬到8月上旬之間，場次洪水過程較短，洪量一般較低，洪水過程線陡漲陡落的變化特點(diǎn)，洪水衰減率受坦化作用較為明顯，從上游到下游，洪峰平均衰減率高于消融型洪水。從各區(qū)間河段洪水傳播速率和傳播時(shí)間可看出，葉爾羌流域暴雨洪水洪水傳播速率高于消融型洪水，但洪水傳播的速率要低于潰壩型突發(fā)洪水。

表5 葉爾羌流域不同區(qū)間段暴雨型洪水傳播特征

4.4 最大洪水傳播特征

對(duì)葉爾羌流域近些年來最大洪水的特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析不同區(qū)間河段的洪水傳播特征，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看出，庫魯克欄桿～卡群區(qū)間河段的洪水平均傳播時(shí)間在7～15 h內(nèi)，這一區(qū)間段位于山谷，因此洪水傳播速率較短，但總體平均洪水傳播速率受漫灘以及水利工程調(diào)蓄的影響，傳播速率要高于卡群～衣干其渡口河段。從衣干其渡口～48團(tuán)渡口，其洪水傳播時(shí)間達(dá)到29～60 h，這一區(qū)間河段主要是因?yàn)樯角昂蜎_積平原地帶，河段坡度較緩，因此其洪水傳播時(shí)間以及傳播速率明顯高于其他河段。從48團(tuán)渡口水文站到流域出口斷面，由于坡度開始增加，加大了洪水傳播速率，此外由于該區(qū)間河段較短，使得其洪水傳播時(shí)間介于7～19 h之間。

表6 葉爾羌流域不同區(qū)間段最大洪水傳播特征

5 結(jié)語

(1)葉爾羌流域不同類型洪水變差系數(shù)值在0.26～0.59之間變化，洪峰流量不穩(wěn)定型高低排序分別為：冰川潰壩突發(fā)型洪水>暴雨型洪水>消融型洪水。

(2)葉爾羌流域消融型洪水傳播特征和洪量的相關(guān)度較低，受洪水坦化作用傳播速率和傳播時(shí)間的影響因素較多，當(dāng)洪水在多處河段漫發(fā)時(shí)，洪水傳播速度受到兩岸灘地和樹木的阻礙影響較高。

(3)葉爾羌流域山區(qū)及山前沖積平原的冰川潰壩洪水傳播速率高于其他類型洪水，衣干其渡口下游由于地勢(shì)較為平坦，洪水傳播速率和其他類型洪水較為接近。

(4)葉爾羌流域暴雨洪水衰減率受坦化作用較為明顯，從上游到下游，洪峰平均衰減率高于消融型洪水。