黑河張掖段洪水特性與歷史洪水調(diào)查分析

楊海源

(甘州區(qū)大滿水利電力管理處,甘肅 張掖 734000)

供水運行管理工作。

1 概述

黑河干流發(fā)源于青海省祁連縣,從祁連山發(fā)源地到尾閭居延海,全長約928 km,其中干流鶯落峽以上為上游,河道長 313 km,流域面積 10 009 km2,河床平均比降1%,天然落差約3 000 m,是黑河流域的產(chǎn)流區(qū)。黑河干流出山口以上先后設(shè)有札馬什克、祁連、黃藏寺、鶯落峽等水文站,出山口后干流中游河段設(shè)有高崖、正義峽等水文站,各站均為國家基本水文站,資料精度較高,但資料系列長短不一,各測站設(shè)站時間、集水面積、測驗項目見表1。本次研究主要以位于黑河流域張掖段的鶯落峽水文站和高崖水文站作為參證站,基于長系列水文觀測資料,綜合《甘肅省洪水調(diào)查資料》成果,揭示黑河流域張掖段的洪水特性、進(jìn)行歷史洪水調(diào)查分析?？蔀榱饔蚝樗乐渭吧婧庸こ淘O(shè)計提供參考依據(jù)[1]。

表1 黑河水系水文測站一覽表

2 研究區(qū)參證水文站概況

2.1 鶯落峽水文站

鶯落峽水文站始建于1943年10月,位于張掖鶯落峽,控制流域面積 F=10 009 km2,觀測項目 較齊全,斷面控制良好,測驗精度也較高,經(jīng)水文局整編后的完整連續(xù)資料自 1944年至今,為觀測系列最長的站。鶯落峽水文站上游已建有龍首一級水電站(2001年建成)、龍首二級水電站(2004年建成)、小孤山水電站(2006年建成)、大孤山水電站(2009年建成)、二龍山水電站(2007年建成)、三道灣水電站(2009年建成)等水利水電工程,均為無調(diào)節(jié)或日調(diào)節(jié)水電站,以發(fā)電為主不承擔(dān)調(diào)蓄 功能。在建水利工程為黃藏寺水利樞紐工程,總庫容4.03億 m3,調(diào)節(jié)庫容2.95億 m3,具有年調(diào)節(jié)功能,其建成后在黑河水資源合理配置方面具有重要的作用,可滿足黑河干流水量配置需要,緩解黑河中游灌溉高峰期供水矛盾及恢復(fù)下游生 態(tài)系統(tǒng)。黃藏寺水利樞紐建成之前,鶯落峽水文站實測資料可近似認(rèn)為是天然狀態(tài)。高崖水文站始建于1977年1月,控制流域面積F=25 096 km2,雖然建站晚,但測驗條件較好,資料較完整,歷年資料均經(jīng)過上、下游站對照及整編。鶯落峽至高崖水文站區(qū)間,已建成有龍洞、西洞、草灘莊引水樞紐工程等農(nóng)業(yè)灌溉工程[2]。

2.2 高崖水文站

高崖水文站始建于1977年1月,位于張掖市甘州區(qū),屬于黑河流域張掖段?？刂屏饔蛎娣e F=25 096 km2,雖然建站晚,但測驗條件較好,資料較完整,歷年資料均經(jīng)過上、下游站對照及整編。鶯落峽至高崖水文站區(qū)間,已建成有龍洞、西洞、草灘莊引水樞紐工程等農(nóng)業(yè)灌溉工程。

3 洪水特性分析

統(tǒng)計位于黑河張掖段的鶯落峽水文站和高崖水文站長系列水文觀測資料,分析可知,黑河流域洪水期一般為6-9月,水量占全年的 68.2%。祁連山山區(qū)為黑河的發(fā)源地及產(chǎn)流區(qū),山區(qū)地勢陡峻,植被良好,水土流失輕微,一般洪水由暴雨和冰雪融水所形成,大洪水主要由暴雨形成,尤以7、8月份為最多,故年最大洪峰流量也多發(fā)生在此時間里,這與降水在年內(nèi)的分配是相對應(yīng)的,洪水歷時一般為3～6 d,峰型可分為三種:(1)矮胖型洪水,峰小量大,系全流域普降鋒面雨所形成;(2)尖瘦型洪水,峰高量小,系流域內(nèi)部分面積上出現(xiàn)雷陣雨所形成;(3)混和型洪水,峰高量大,系流域普降鋒面雨的基礎(chǔ)上同時又在部分面積上出現(xiàn)雷陣雨所形成,往往在矮胖洪水過程線上附加了一個獨立的尖瘦洪水,或是在尖瘦洪水前或后附加一個矮胖洪水,過程較胖,陡漲緩落。

高崖洪水主要來自鶯落峽以上山區(qū),因此多數(shù)年份兩站年最大洪水為同場次洪水。洪水出山口后,由于干旱少雨、無水量補(bǔ)給、河道平緩、河床滲漏等因素影響,洪水沿程損耗,峰、量削減。

4 歷史洪水調(diào)查分析

4.1 鶯落峽水文站歷史洪水調(diào)查

歷史洪水調(diào)查值以整編刊印、經(jīng)審查后的《甘肅省洪水調(diào)查資料》為依據(jù)。黑河流域張掖段洪水調(diào)查成果見表2。由表2可以看出:黑河鶯落峽河段調(diào)查洪水有三場:其發(fā)生年代分別為1919 年、1940 年、1942年。在高崖水文站附近,進(jìn)行上述年代的歷史洪水調(diào)查時,都未曾訪問到,但這并不排除其發(fā)生的可能性[3]。從定性上來分析,鶯落峽是黑河出山口,黑河的大洪水主要形成于上游地區(qū),通過鶯落峽、高崖兩站年最大洪峰流量時序圖可以看出,絕大部分年份上、下游洪水的對應(yīng)性都比較好,當(dāng)上游鶯落峽站發(fā)生大洪水時,下游高崖站均有洪水發(fā)生,沒有調(diào)查到的原因可能是大水時不涉及生命財產(chǎn)安全,所以大洪水的實際情況都是洪水過后所見,加上年代已久,很難對當(dāng)時洪水發(fā)生的實際情況及發(fā)生年份講述清楚,因而對較遠(yuǎn)年代洪水訪問更是困難。因此,高崖站洪水分析時仍要考慮1919、1940、1942年等年代發(fā)生歷史洪水的影響(見圖1)。

圖1 鶯落峽、高崖水文站洪峰流量時序圖

表2 黑河鶯落峽河段歷史洪水調(diào)查成果表

根據(jù)《甘肅省洪水調(diào)查資料》:1919年洪水與1927年洪水在當(dāng)?shù)鼐用裰卸加蟹从?但從被訪問者的年齡段分析,1919年洪水被訪問者年齡較大,其中有時年80歲以上者 2人,70歲以上者 6人。而 1927年洪水被訪問者的年齡相對就小得多,時年70歲以上者僅2 人,最年長者時年73 歲(1903 年生),其余皆在70歲以下,這些被訪問者在1919年發(fā)生洪水時多不足10歲,有的才2、3歲,多為幼童,而在1927年時多已成青少年,因此對1927年洪水記憶比較清楚,而對1919 年洪水無甚反映也是可以理解的。1919年洪水被訪問者年齡相對較大,按常理推論其對這兩次洪水的記憶都應(yīng)比較清楚,但在訪問中卻對1927年洪水鮮有反映,這說明此人群對1919年洪水記憶比較深刻,而1927年洪水沒有形成較深刻的印象。 從歷史文獻(xiàn)分析可知,1919年(民國八年)黑河發(fā)生特大洪水,在張掖縣志(四 卷民政志)、馬子渠廟碑文都有記載,特別是張掖縣志對此次水災(zāi)有較詳細(xì)的記載, 而對1927 年(民國十六年)黑河洪水,文獻(xiàn)無記載。

經(jīng)對歷史文獻(xiàn)與洪水調(diào)查資料分析可以得出結(jié)論:1919年、1927年黑河都發(fā)生了較大洪水,但二次洪水顯然不是同一量級,1919年為特大洪水,1927年為一般大洪水,1919年洪水為調(diào)查洪水的首項。從歷史文獻(xiàn)看1862年(清同治元年)與1909年(清宣統(tǒng)元年)黑河也發(fā)生了大洪水(張掖縣志 四卷民政志),1919年洪水的重現(xiàn)期可以由以下兩種思路考慮:(1)1909年至今,N=106 a;(2)追溯到1862年,N=153 a。洪水計算時計算參數(shù)取 N=106 a,適線取106～153 a。

4.2 高崖水文站歷史洪水調(diào)查

同期同場次洪水進(jìn)行插補(bǔ),從黑河張掖段的代表站鶯落峽站與高崖站洪峰流量相關(guān)關(guān)系見圖2,從兩站相關(guān)圖可以看出,兩站點群關(guān)系密集,相關(guān)性較好。根據(jù)鶯落峽站1944-2020年洪峰流量資料,利用上述相關(guān)關(guān)系將高崖水文站 1977-2003 年的洪水資料系列插補(bǔ)延長至 1944-2020 年,1919、1940、1942 年歷史調(diào)查洪水亦通過上述關(guān)系進(jìn)行插補(bǔ)。

圖2 鶯落峽～高崖水文站洪峰流量相關(guān)關(guān)系

4.3 山丹河歷史洪水調(diào)查

根據(jù)洪水計算,黑河最東一條支流的山丹河張掖甘州段洪水形成主要是由平易河和東山寺口子洪水匯入形成,因此對這兩條河流做好洪水防御是重中之重。

(1)平易河流域面積為 273 km2,主溝長度 33.8 km,超標(biāo)洪水類型為溪河洪水,關(guān)聯(lián)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為靖安鄉(xiāng)、三閘鎮(zhèn)。防治區(qū)總?cè)丝?.58萬人,其中受超標(biāo)洪水災(zāi)害威脅人口1 278戶,0.499 萬人,耕地1.20萬畝,房屋1.302萬間,涉及靖安鄉(xiāng)靖平、上堡、新溝 3 村,三閘鎮(zhèn)庚名村,共2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、4個行政村,威脅區(qū)內(nèi)重要基礎(chǔ)設(shè)施或企業(yè)主要有張掖火電廠、西隴熱電公司等企業(yè)。建國以來發(fā)生大的洪災(zāi)4次,累計直接經(jīng)濟(jì)損失650.1萬元。

(2)東山寺口子 東山寺口子流域面積為124 km2,主溝長度23 km,超標(biāo)洪水類型為溪河洪水、泥石流,關(guān)聯(lián)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為張掖農(nóng)場、三閘鎮(zhèn)防治區(qū)總?cè)丝?.33萬人,其中受超標(biāo)洪水災(zāi)害 威脅人口596戶,0.233萬人,耕地1.49萬畝,房屋0.674萬間,涉及國營張掖農(nóng)場一站、二站、三站,三閘鎮(zhèn)新建、紅沙窩2 村,共2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(或同級行政單位),5個行政村(或同級行政單位)。建國以來發(fā)生大的洪災(zāi)6次,累計直接經(jīng)濟(jì)損失415.4萬元。

5 結(jié)語

通過對黑河流域張掖段進(jìn)行實地調(diào)查、資料收集以及推算分析,對洪水特性進(jìn)行分析,并分別對鶯落峽水文站、高崖水文站與山丹河歷史洪水進(jìn)行調(diào)查分析,得到明確研究結(jié)論,為區(qū)域山洪災(zāi)害治理工程提供依據(jù)。