王振梁

(新疆阿克蘇水文勘測(cè)局，新疆 阿克蘇 843000)

1 庫(kù)如克山洪溝概況及參證站的選取

庫(kù)如克山洪溝地處天山南部中段，河流流經(jīng)中、低山帶，河流的補(bǔ)給主要來(lái)自雨水和冰雪融水。整個(gè)河流位于拜城縣城東北方向，地勢(shì)西北高，東南低，從源頭至峽口河流長(zhǎng)度為37.0 km，集水區(qū)面積為377 km2，河道縱坡平均為66‰，最終一并匯入了木札特河。

庫(kù)如克山洪溝上無(wú)任何水文監(jiān)測(cè)資料，為滿(mǎn)足本次研究要求，同時(shí)考慮該河與卡拉蘇水河距離較近，且洪水調(diào)查點(diǎn)距離卡拉蘇水文站9 km左右，綜合考慮，選用卡拉蘇水文站作為參證站，收集整理2018年以前的水文站的長(zhǎng)系列水文資料作為本次計(jì)算分析的主要基礎(chǔ)依據(jù)。

2 卡拉蘇水文站基本情況

卡拉蘇站是卡拉蘇河水量、水質(zhì)控制站，地理位置東徑82°08′，北緯42°00′，測(cè)站高程1 541 m?？ɡK水文站于1959年4月建站，測(cè)站以上河流的河長(zhǎng)為90 km，集水面積達(dá)1 114 km2。該站主要的主要觀(guān)測(cè)項(xiàng)目包含：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、氣溫、水溫、水質(zhì)等多種監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,監(jiān)測(cè)的所有項(xiàng)目均嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。水位觀(guān)測(cè)主要為：非汛期主要以人工觀(guān)測(cè)為主，每日8時(shí)(10時(shí))、20時(shí)各觀(guān)測(cè)兩次。在汛期除采用人工觀(guān)測(cè)外，同時(shí)也以水位自記計(jì)進(jìn)行觀(guān)測(cè)記錄，以滿(mǎn)足時(shí)效性要求。流量觀(guān)測(cè)主要以采用流速儀法為主?？ɡK水文站水文資料完整，系列長(zhǎng)，資料具有一定的代表性，并且水文資料嚴(yán)格執(zhí)行《水文測(cè)驗(yàn)試行規(guī)范》及部頒《水文年鑒編印規(guī)范》(SD-244-87)進(jìn)行了資料整編，技術(shù)方法正確，基礎(chǔ)資料可靠。

表1 選用卡拉蘇水文站資料情況一覽表

3 洪水特性分析

庫(kù)如克山洪溝是一條山溪性河流，平時(shí)干涸無(wú)水，逢大暴雨時(shí)，必然發(fā)生暴雨洪水。該河流的主要洪水成因是山區(qū)降雨和消融洪水兩種。一般來(lái)說(shuō)，暴雨洪水主要由河流所流經(jīng)的中低山區(qū)大降雨形成的，而消融洪水主要是隨著氣溫逐漸升高后，山區(qū)季節(jié)性的積雪融化形成的。洪水從時(shí)間上可分為春洪和夏洪兩大類(lèi)，洪水發(fā)生的時(shí)間基本就反映了洪水成因，一般來(lái)看，季節(jié)積雪融水洪水發(fā)生的時(shí)間最早，高山積雪消融洪水發(fā)生的較晚，而夏季多出現(xiàn)隨機(jī)性較強(qiáng)、沒(méi)有規(guī)律的暴雨洪水和混合洪水。

綜合分析可見(jiàn)，庫(kù)如克山洪溝一般洪水主要為冰雪融水形成的融雪型洪水；而發(fā)生的較大的洪水則一般是高溫融雪型與暴雨混合型洪水。

3.1 暴雨洪水

暴雨洪水主要具有較強(qiáng)突發(fā)性，洪水發(fā)生的過(guò)程一般呈現(xiàn)出峰形，洪水發(fā)生具有陡漲陡落、峰高量小、歷時(shí)較短且無(wú)明顯日變化的特征。暴雨洪水持續(xù)時(shí)間一般最長(zhǎng)在72 h左右，最短的也大約在10 h左右，大多數(shù)情況下則在24 h左右。洪水發(fā)生過(guò)程的形態(tài)呈現(xiàn)近似尖瘦的等腰三角形，其各場(chǎng)次洪水的洪量差異懸殊。典型暴雨洪水過(guò)程見(jiàn)圖1。

3.2 冰雪消融洪水

卡拉蘇河位于新疆天山南坡，徑流形成區(qū)由于平均高程較低，對(duì)于大規(guī)模的冰川及積雪發(fā)育不利，因此流域發(fā)生消融洪水一般規(guī)模不大，主要經(jīng)常發(fā)生的洪水是季節(jié)性冰雪消融洪水，隨著溫度的逐漸升高，洪水發(fā)生具有明顯的日變化特征。洪水經(jīng)歷時(shí)間較長(zhǎng)，冰雪消融洪水的典型特點(diǎn)是：起漲平緩、峰值不高、洪量較大，洪水過(guò)程為復(fù)峰型、歷時(shí)長(zhǎng)、呈現(xiàn)出“一日一峰一谷”的特點(diǎn)，峰值區(qū)維持時(shí)間較長(zhǎng)。典型的消融洪水過(guò)程變化過(guò)程如圖2所示。

圖2 卡拉蘇站1999年6月21日消融洪水過(guò)程線(xiàn)

3.3 混合型洪水

暴雨洪水和冰雪消融洪水疊加形成的就是混合洪水。其中主要有兩種：(1)冰雪消融洪水漲峰過(guò)程與暴雨洪水疊加；(2)冰雪消融洪水落水過(guò)程與暴雨洪水疊加?；旌闲秃樗蠖喟l(fā)生在具有冰川和永久性積雪的河流上，一般多發(fā)生在6-8月。洪水變化總體特征也呈現(xiàn)出典型的日變化，隨著前期的連續(xù)多天的高溫天氣持續(xù)，會(huì)出現(xiàn)冰雪消融洪水，若同時(shí)后期再遇到降水天氣，就會(huì)導(dǎo)致形成較大洪峰。此類(lèi)洪水起漲速度快，洪峰高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，漂浮物多，流速急，洪量大。圖3所示即為較典型的混合型洪水。

圖3 卡拉蘇站2002年7月22日混合型洪水過(guò)程線(xiàn)

3.4 洪水時(shí)空分布

卡拉蘇河流域的洪水比較集中，主要岀現(xiàn)在5-9月份，從1959-2018年洪水資料看，年最大洪峰流量90%以上出現(xiàn)在6-8月，7月份出現(xiàn)的頻次最多，可占到43.3%,其次是6月份，占到25.0%?？ɡK水文站年最大洪水各月出現(xiàn)頻次見(jiàn)表2。從洪水發(fā)生區(qū)域分析，洪水主要發(fā)生在中低山區(qū)。高山區(qū)地形陡峻，因地勢(shì)高，發(fā)生融雪洪水。中低山區(qū)是暴雨多發(fā)區(qū)，該區(qū)山體破碎，地表覆蓋有大量松 散沉積物，植被稀少，一遇暴雨，便有洪水發(fā)生，還可能發(fā)生暴雨泥石流。

表2 年最大洪水各月出現(xiàn)頻次

4 洪水資料系列“三性”分析

4.1 洪水資料可靠性、一致性分析

在庫(kù)如克山洪溝上無(wú)任何水文監(jiān)測(cè)資料，為了滿(mǎn)足本次分析計(jì)算所需，同時(shí)考慮到該河流向與卡拉蘇河一直，且距離卡拉蘇水文站僅9 km左右，故選用卡拉蘇水文站資料作為參證站，其資料系列截止2018年。來(lái)說(shuō)庫(kù)如克山洪溝河年內(nèi)洪水發(fā)生時(shí)間的一般規(guī)律，現(xiàn)以卡拉蘇水文站1959-2018年的洪水資料做可靠性、代表性、一致性分析。

4.1.1 資料系列可靠性分析

卡拉蘇水文站屬于國(guó)家基本水文站，自設(shè)立以來(lái)觀(guān)測(cè)的項(xiàng)目比較齊全。水文站的水位觀(guān)測(cè)一般方式是人工觀(guān)測(cè)和水位計(jì)自記方式；流量測(cè)驗(yàn)一般采用的主要方法是流速儀法、浮標(biāo)法和比降～面積法。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)系列水文觀(guān)測(cè)資料成果進(jìn)行整編，可知其均符合國(guó)家行業(yè)技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)和要求，參證站水文數(shù)據(jù)無(wú)明顯錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)成果可靠，完全可以滿(mǎn)足水文分析計(jì)算的需求。

4.1.2 資料系列一致性分析

卡拉蘇水文站為卡普斯浪河水量控制站,山口以上無(wú)分洪工程。該站洪水系列的一致性較好。

4.2 洪水資料代表性分析

卡拉蘇水文站已經(jīng)積累了1959-2018年期間的長(zhǎng)系列資料，實(shí)測(cè)洪峰流量系列一共有60年,對(duì)洪峰流量系列的代表性進(jìn)行分析過(guò)程如下：

4.2.1 長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析

在對(duì)卡拉蘇水文站多年最大洪峰流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用矩法對(duì)不同長(zhǎng)度系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行估算并進(jìn)行對(duì)比分析，從表3可見(jiàn)，隨著系列的不斷增加，CV值和均值逐漸趨于穩(wěn)定，當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá)到30年以上時(shí)，系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)也基本趨于穩(wěn)定，由此可證明卡拉蘇水文站洪峰流量資料系列代表性較好。

表3 卡拉蘇站洪峰流量長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算表

4.2.2 洪峰流量模比系數(shù)差積曲線(xiàn)分析

從圖4可明顯看出卡拉蘇河包含完整的豐枯周期。從1959-1996年屬洪峰流量趨于減小段，1997-2003年屬洪峰流量趨于增大段，2004-2007年屬洪峰流量趨于減小段，2008-2012年屬洪峰流量趨于增大段，2013-2015年屬洪峰流量趨于減小段，2016-2018年屬洪峰流量趨于增大段?？ɡK水文站60年的最大洪峰流量系列中包含較完整的洪水年際變化過(guò)程和大、小洪水年份，系列具有一定的代表性。

圖4 卡拉蘇站洪峰流量模比系數(shù)差積曲線(xiàn)

4.2.3 洪峰流量模比系數(shù)累積曲線(xiàn)分析

由圖5卡拉蘇水文站洪峰流量模比系數(shù)累積平均過(guò)程線(xiàn)看出，從 1964年開(kāi)始，當(dāng)流量系列在55年以上時(shí)，累積平均過(guò)程線(xiàn)逐漸收斂于1，進(jìn)而趨于穩(wěn)定。

圖5 卡拉蘇站洪峰流量模比系數(shù)累積平均曲線(xiàn)

以上卡拉蘇水文站洪峰流量三性分析計(jì)算成果比較，說(shuō)明卡拉蘇站洪峰流量系列具有較好的穩(wěn)定性和代表性。因此，依據(jù)卡拉蘇水文站的實(shí)測(cè)洪峰資料作為參證，對(duì)庫(kù)如克山洪溝洪峰流量計(jì)算分析是可靠的。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，暴雨洪水特性和水文資料的可靠性、一致性和代表性分析是進(jìn)行水文計(jì)算分析的的重要基礎(chǔ)工作，直接關(guān)系到水文計(jì)算的準(zhǔn)確性和適用性，可以為庫(kù)如克山洪溝水利工程和水資源管理工作提供翔實(shí)、全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，對(duì)提高流域洪水防御能力和保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全起著重要支撐作用。