依蘭·阿不都克力木

(新疆克孜勒蘇水文勘測(cè)局，新疆 阿圖什 845300)

恰其嘎水文站是恰克馬克河出山口控制水文站，阿圖什鎮(zhèn)拉依勒克村是其測(cè)驗(yàn)斷面所在位置，水文站以上流域面積和河流長(zhǎng)度分別為3 795 km2以及127 km[1]。位于塔里木盆地西緣的圖魯噶爾特山南麓是恰克馬克河的源頭，恰克馬克河從西北向東南流經(jīng)長(zhǎng)度為165 km，集水面積可達(dá)4 820 km2[2]。恰其嘎水文站下游150 m處為恰克馬克河分水閘,因?yàn)橄掠畏炙l啟閉，導(dǎo)致水流倒槽、沖淤、激流等現(xiàn)象，影響水流沙測(cè)驗(yàn)及成果，需要進(jìn)行觀測(cè)斷面的遷移，從而降低分水閘啟閉對(duì)水文觀測(cè)資料的影響。恰其嘎水文站測(cè)驗(yàn)斷面兩岸為水泥護(hù)岸，水流受河槽控制，沖淤變化頻繁，水流除大洪水時(shí)由于劇烈擺動(dòng)一般分成好幾股，很大程度影響流量測(cè)驗(yàn)精度[3]。在水文測(cè)驗(yàn)實(shí)際工作中，水尺頻繁變動(dòng)，流量、輸沙率測(cè)驗(yàn)斷面也隨水流情況頻繁變動(dòng)。該站水位與流量不成單一線(xiàn)，全年流量推算采用連實(shí)測(cè)法，降低了測(cè)驗(yàn)精度。為降低分水閘啟閉對(duì)恰其嘎水文站水文觀測(cè)資料的影響，需要進(jìn)行斷面遷移，斷面遷移后，為保證水文測(cè)驗(yàn)精度不受影響，需要對(duì)遷移斷面和未遷移前的斷面進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)分析，從而保證新斷面的水文觀測(cè)精度。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于水文遷移斷面對(duì)比分析主要此采用同步觀測(cè)方法[4-10]，即在上下兩個(gè)斷面同時(shí)進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)要素的觀測(cè)分析，分析對(duì)比觀測(cè)精度，從而分析斷面遷移的可行性。

1 遷移斷面概況

恰克馬克河渠首分水閘下游150 m為恰其嘎水文站遷移斷面，原觀測(cè)斷面距離遷移斷面的距離為300 m，主要由南、北兩個(gè)分支河流組成，4個(gè)觀測(cè)斷面分別布設(shè)在上阿圖什及阿扎克干渠上，流量、泥沙、水位、水溫等是該站點(diǎn)常規(guī)觀測(cè)的水文要素。

3-11月是上阿圖什及阿扎克干渠來(lái)水量較大的月份，恰克馬克的南部分支常年不斷流，北部支流在大洪水出現(xiàn)時(shí)需要進(jìn)行排洪。結(jié)合渠道多年來(lái)水資料統(tǒng)計(jì)分析，克州阿圖什市恰克馬克灌區(qū)用水當(dāng)河道流量介于12～100 m3/s之間且不屬于豐水期，其用水占比可達(dá)到75%左右，其他用水占比在25%左右。當(dāng)河道流量超過(guò)100 m3/s時(shí)期下游兩個(gè)分支河道下泄洪水流量占比均為50%。因?yàn)榱髁恐饕植荚诤忧秶鷥?nèi)，因此具有較好的水位流量關(guān)系，從而流量測(cè)驗(yàn)的精度也得到提高。

2 同步對(duì)比觀測(cè)誤差分析方法

下遷斷面兩個(gè)支流河道水流變化頻繁，平水期均在基本斷面進(jìn)行涉水測(cè)流，豐水期水流比較大時(shí)無(wú)法涉水測(cè)流；兩個(gè)渠道斷面均在基本斷面測(cè)橋測(cè)流。上下斷面均采用流速儀一點(diǎn)法施測(cè)進(jìn)行流量同步觀測(cè)。上下斷面水文觀測(cè)要素同步對(duì)比對(duì)比誤差用以下公式計(jì)算

(1)

(2)

式中：Q為洪峰流量(m3/s)；R為水力半徑(m)；A為面積(m2)；I為水面比降(m)；n為糙率。

3 同步對(duì)比結(jié)果分析

3.1 流量對(duì)比觀測(cè)結(jié)果

采用連續(xù)流量實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)方法對(duì)原觀測(cè)斷面進(jìn)行流量推求，對(duì)1-5月流量均值進(jìn)行分析，下游南部和北部?jī)蓚€(gè)分支河流流量分別采用上阿圖什渠及阿扎克渠的水位流量過(guò)程線(xiàn)進(jìn)行疊加推求遷移斷面1-5月流量均值。流量同步觀測(cè)結(jié)果如表1所示。并對(duì)原觀測(cè)斷面和遷移斷面同步觀測(cè)流量進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 恰克馬克河恰其嘎站遷移、原斷面實(shí)測(cè)流量資料相關(guān)性統(tǒng)計(jì)

表1 遷移站和原觀測(cè)斷面同步流量觀測(cè)對(duì)比結(jié)果

按同步觀測(cè)的流量資料分析，恰其嘎水文站1-5月內(nèi)上下游一共20次同一時(shí)間測(cè)流。同步觀測(cè)的上下游斷面之間的流量測(cè)驗(yàn)誤差均低于20%，兩個(gè)斷面觀測(cè)流量之間具有較好的相關(guān)性，相關(guān)度為0.974 4。其中個(gè)別同步流量觀測(cè)誤差較大的原因在于一是原有觀測(cè)斷面受下游分水閘起閉影響，流量呈現(xiàn)一定的波動(dòng)特征，二是測(cè)驗(yàn)斷面受上游自來(lái)水管維修形象，人工倒槽使得水流出現(xiàn)死水現(xiàn)象，測(cè)流斷面寬度較大使得流量測(cè)驗(yàn)值偏高。

3.2 洪峰流量調(diào)查分析

洪峰流量調(diào)查分析首選需要確定其綜合糙率。糙率是根據(jù)恰其嘎水文站1977年、1978年、1981年三年實(shí)測(cè)糙率值，繪制水位～糙率關(guān)系圖，按該河1944年歷史最高洪水位6.50 m查出糙率值為0.028，其糙率值與卡浪溝呂克河、克孜河、布古孜河等臨近河流相比略偏小，這些河流糙率取值在0.030～0.035之間。在開(kāi)展工程水文分析項(xiàng)目期間曾多次組織技術(shù)人員對(duì)該河歷史洪水進(jìn)行過(guò)調(diào)查，由于恰其嘎站大洪水糙率實(shí)驗(yàn)資料不足，經(jīng)實(shí)測(cè)和調(diào)查洪水資料分析，當(dāng)時(shí)所選用的糙率在0.030，因此本次洪水調(diào)查時(shí)糙率的取0.030。結(jié)合糙率值及洪峰流量計(jì)算方法對(duì) 恰克馬克河洪峰流量進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果如表2所示。

表2 恰克馬克河洪水調(diào)查成果摘錄表

恰克馬克河恰其嘎水文站“2016.6.15”大洪水實(shí)測(cè)洪峰流量為342 m3/s，調(diào)查洪峰流量為341 m3/s，基本斷面實(shí)測(cè)流量與調(diào)查洪水流量接近，為此，本斷面采用實(shí)測(cè)洪峰流量值342 m3/s；南支和北支其洪峰調(diào)查值分別為136 m3/s和171 m3/s，流量合成值為307 m3/s，和斷面實(shí)測(cè)流量較為接近，表明流量調(diào)查值和實(shí)測(cè)流量之間具有較好的吻合度。通過(guò)上述分析表明，恰其嘎水文站的南支和北支的洪峰流量調(diào)查值可靠度較高。

4 成果合理性分析

(1)通過(guò)測(cè)站人員和野外調(diào)查確認(rèn)洪痕，因此，無(wú)論調(diào)查到的洪痕或指認(rèn)洪痕都可靠，同時(shí)每一調(diào)查河段都調(diào)查到3個(gè)以上洪痕，用水準(zhǔn)儀施測(cè)了1～3個(gè)橫斷面。

(2)用比降～面積法推算洪峰流量有一關(guān)鍵要素，是糙率的選定，本次洪水調(diào)查中采用的糙率，一是根據(jù)恰其嘎水文站實(shí)驗(yàn)資料，二是根據(jù)河段特征、洪水坡度、河床組成等要素，依據(jù)有關(guān)糙率表選定；從計(jì)算成果上比較結(jié)合實(shí)際，比較合理。

(3)恰其嘎水文站“2016.6.15”大洪水實(shí)測(cè)洪峰流量為342 m3/s，調(diào)查洪峰流量為341 m3/s，洪峰流量調(diào)查值和斷面實(shí)測(cè)流量值較為吻合，南部分支和北部分支的合成流量也和基本斷面流量實(shí)測(cè)值較為接近，表明流量調(diào)查值和實(shí)測(cè)流量的吻合度較高。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)恰其嘎水文站1-5月內(nèi)上下游一共進(jìn)行20次流量同步觀測(cè)。遷移、原斷面實(shí)測(cè)流量對(duì)比誤差在±20%范圍，遷移斷面和原斷面實(shí)測(cè)流量的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.974 4，具有較好的相關(guān)性；

(2)因恰其嘎水文站遷移、原觀測(cè)斷面之間的高程基面不同，無(wú)法進(jìn)行水位的同步觀測(cè)，遷移斷面的水位由4個(gè)觀測(cè)斷面水位按比例組成，水位漲落變化幅度較大；

(3)由于恰其嘎水文站原有觀測(cè)斷面沖淤變化幅度較大，水文測(cè)驗(yàn)工作受擺動(dòng)劇烈水流影響較大，使得流量測(cè)定的精度較低，而遷移斷面水量主要分布在河渠范圍內(nèi)，其水位流量關(guān)系較為穩(wěn)定，使得流量測(cè)定精度得到提高。