新疆葉城縣柯克亞河歷史洪水調(diào)查及重現(xiàn)期分析

李志赟

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,新疆 烏魯木齊 830000）

1 引言

柯克亞河位于新疆喀什地區(qū)葉城縣境內(nèi),其源流區(qū)為葉爾羌河流域的暴雨常發(fā)區(qū)—昆侖林場區(qū),地理位置為東經(jīng)77°19'～77°38',北緯36°36'～37°21'之間,是一條以降雨和泉水混合補(bǔ)給型河流。該河流由南向北位于左側(cè)的提孜那甫河及右側(cè)的烏魯克河之間,在喀（什）和（田）公路橋上游與烏魯克河匯合,末端消失于葉城縣北部的沙漠之中。柯克亞河河流水系站網(wǎng)分布見圖1。

圖1 柯克亞河及鄰近河流水系、水文站分布示意圖

柯克亞河出山口以上集水面積1750 km2,河長約128 km,流域呈三角形,上游窄,中下游寬,年徑流0.78億m3,主河道河床平均坡降26‰。發(fā)源于海拔近5000 m的昆侖山北坡的賽女西達(dá)板,柯克亞河由柯克亞河和阿克其河兩條小支流匯集而成,無冰川,流域西北面與提孜那甫河流域相鄰,東與烏魯克河毗鄰,南以喀喇昆侖山為屏障。

柯克亞河南高北低,海拔高程3000 m以上為喀喇昆侖山,是徑流的主要補(bǔ)給區(qū),高山區(qū)基本無森林覆蓋,絕大多數(shù)地區(qū)為荒漠山地,山勢(shì)陡峻,河流侵蝕下切強(qiáng)烈,河谷狹窄,河床縱坡大；中游海拔1800 m～3000 m,該區(qū)兩岸階地明顯,河床開闊,畜牧業(yè)普薩牧場就位于該區(qū)域；海拔1800 m以下為下游區(qū)是綠洲耕作主要分布區(qū),流經(jīng)葉城縣后消失在北部沙漠。

柯克亞河上游至今尚無山區(qū)調(diào)節(jié)水庫,河堤抗洪能力弱,汛期頻繁發(fā)生險(xiǎn)情。為確保當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚?、?cái)產(chǎn)安全,規(guī)劃對(duì)柯克亞河進(jìn)行綜合治理,需對(duì)該流域歷史洪水及重現(xiàn)期進(jìn)行調(diào)查分析。

2 洪水類型及特點(diǎn)

柯克亞河發(fā)源于昆侖山北坡,居內(nèi)陸腹地,遠(yuǎn)離海洋,三面高大山體的層層阻隔,阻擋了西面和北面的冷空氣入侵,也使得印度洋暖濕氣流難以進(jìn)入,受塔克拉瑪干大沙漠的影響,因而降水量稀少而蒸發(fā)量很大,氣候干燥,呈現(xiàn)極度干旱的典型大陸性氣候特征。流域區(qū)氣候垂直地帶性分布規(guī)律顯著,海拔2000 m左右中山區(qū),降水較為充實(shí),達(dá)300 mm左右,據(jù)提孜那甫河上游愚公大隊(duì)降水資料統(tǒng)計(jì),1999年降水量達(dá)682.5 mm,有內(nèi)陸“濕島”之稱,東北部平原區(qū)受塔克拉瑪干大沙漠的影響,極度干旱,年降水量小于70 mm。

柯克亞河雖年降水量不大,但最大日降水量較大,最大日降水量極值可達(dá)25 mm以上?？驴藖喓雍釉春０胃叨认鄬?duì)較低,無冰川分布,僅有少量的永久積雪和季節(jié)性積雪分布,冰雪融水對(duì)河流的影響較小,水量主要來自于降水量和泉水的補(bǔ)給,汛期降水量的變化決定了該河水量的年內(nèi)變化[1]。

柯克亞河河源在中低山區(qū),雨區(qū)范圍較廣,當(dāng)遇區(qū)域性暴雨或局地暴雨的雨強(qiáng)較大時(shí),流域超滲產(chǎn)流,形成柯克亞河暴雨洪水,由于柯克亞河上游山區(qū)植被稀疏,近似禿山,而且流域縱坡較大,調(diào)蓄作用很小,匯流快,水流集中,暴雨常引起山洪暴發(fā),形成峰高量小、峰型尖瘦、陡漲陡落,持續(xù)時(shí)間短的山洪,洪水夾帶大量泥沙,如同泥石流,危害較大?？驴藖喓雍樗闯梢蚩煞譃槿诒┬秃樗?、暴雨型洪水,主要以暴雨型洪水為主[2]。根據(jù)實(shí)地探訪及調(diào)查,柯克亞河暴雨洪水災(zāi)害每年均有不同程度的發(fā)生。

3 歷史洪水調(diào)查分析

3.1 已有歷史洪水調(diào)查資料

柯克亞河洪水類型,主要為暴雨山洪。雖然山洪幾乎每年都有發(fā)生,但有的山洪流量很小,對(duì)下游灌區(qū)形不成洪水災(zāi)害,不為人們重視,故即便是目估,也不是每次都有記載[3]。

自從20世紀(jì)60年代以來,喀什地區(qū)葉爾羌河流域管理處、葉城縣水電局、喀什水文水資源勘測(cè)局先后組織力量,對(duì)柯克亞河中、上游地區(qū)做過區(qū)域性調(diào)查,本次收集到了該河部分歷史洪水資料,成果見表1。

表1 柯克亞河歷史洪水調(diào)查成果表

據(jù)葉城縣縣志記載,20世紀(jì)60年代～90年代柯克亞河洪水摘要如下：

（1）1963年,柯克亞河洪水沖到葉城縣新藏公路零公里一帶。

（2）1964年5月21日～25日,平原區(qū)連續(xù)大暴雨達(dá)57.2 mm,山區(qū)更大,造成大災(zāi)害,死亡11人,受傷31人,房屋倒塌3284間,作物災(zāi)害283畝,死亡牲畜5628只。

（3）1966年8月13日和14日、25日和26日兩次大雨,山洪爆發(fā),提孜那甫河、柯克亞河、烏魯克吾斯塘河的3股洪水匯流一起,水勢(shì)洶猛,造成蒙喀提等大型渠道決口,直接經(jīng)濟(jì)損失370 多萬元。

（4）1982年7月3日,柯克亞鄉(xiāng)果薩斯村一帶山洪暴發(fā),死亡4人,沖毀房屋161間,農(nóng)田946畝,洪水還波及下游洛克鄉(xiāng),縣奶種場,縣林場,使其遭受了一定的損失。

（5）1987年7月18日,山區(qū)連續(xù)降暴雨,其中20日最大?？驴藖嗋l(xiāng)有人目測(cè),14小時(shí)的降水量,使柯克亞河河水由20 m3/s猛漲至100 m3/s～120 m3/s,是1883年以來最大的一次洪水,柯克亞河的洪水猛泄而下,匯集烏魯克吾斯塘河的洪水,估計(jì)有200 m3/s～300 m3/s,造成了新藏公路起點(diǎn)一帶嚴(yán)重的洪災(zāi)。

（6）2002年8月13日,柯克亞河發(fā)生歷史罕見洪水。洪水發(fā)生后,喀什水文水資源勘測(cè)局及時(shí)派出洪水調(diào)查小組,對(duì)該次洪水發(fā)生的成因及洪量進(jìn)行了調(diào)查,據(jù)柯克亞鄉(xiāng)附近的老鄉(xiāng)介紹,出山口處當(dāng)時(shí)下著小雨,柯克亞鄉(xiāng)上游有大暴雨,使柯克亞河河水猛漲至100 m3/s～120 m3/s,是1987年以來較大的一次洪水,柯克亞河的洪水猛泄而下,沖毀多處橋梁,洪水翻過白西鐵來克橋、七里橋,沿公路沖到葉城縣各鄉(xiāng),造成新藏公路起點(diǎn)一帶嚴(yán)重的洪災(zāi)。

這些記載表明,近40年來,柯克亞河洪水時(shí)有發(fā)生,給中下游平原區(qū)造成巨大災(zāi)害,由于柯克亞河無水量監(jiān)測(cè)站,調(diào)查記載中均未對(duì)水情做詳細(xì)描述,洪水量級(jí)不明確,且記載不連續(xù),因此,通過這些資料較難獲取理想的歷史洪水量化信息,但可以佐證歷史洪水調(diào)查成果的可靠性[4]。

3.2 2023歷史洪水調(diào)查分析

為調(diào)查復(fù)核柯克亞河的歷史洪水,由我院水文、測(cè)量專業(yè)組成專項(xiàng)調(diào)查組,于2023年1月30日～2月2日在柯克亞河上下游開展了歷史洪水調(diào)查工作。

據(jù)訪問調(diào)查記錄,結(jié)合在葉城縣水利局查詢水管站統(tǒng)計(jì)資料,2002年8月13日是近年來發(fā)生最大洪水的一次,并在現(xiàn)場指出洪痕所在岸坎及防洪堤位置。

根據(jù)洪痕查勘與測(cè)量情況,調(diào)查組在阿亞格拜什提熱克村附近下游和鐵提鄉(xiāng)托普古吾斯塘、江尕勒吐格曼已建渠首附近、江尕勒吐格曼村處布設(shè)了四個(gè)斷面（1#～4#）,對(duì)當(dāng)年洪水痕跡進(jìn)行辨認(rèn),對(duì)當(dāng)?shù)氐挠昵?、水情進(jìn)行訪問、調(diào)查,測(cè)量。洪水調(diào)查斷面選擇在河道較順直、橫比降較小、洪痕較為清晰的河段,均為2002年發(fā)生的洪水[5]。

調(diào)查河段平面圖見圖2,測(cè)量大斷面見圖3～圖6。

圖3 柯克亞河調(diào)查河段1#斷面橫斷面圖

圖4 柯克亞河調(diào)查河段2#斷面橫斷面圖

圖5 柯克亞河調(diào)查河段3#斷面橫斷面圖

圖6 柯克亞河調(diào)查河段4#斷面橫斷面圖

3.3 洪峰流量復(fù)核

本次采用曼寧公式法計(jì)算歷史調(diào)查洪水的洪峰流量。據(jù)現(xiàn)場情況,壩址河段河床為沙礫、卵石組成,床面略有起伏,橫斷面形狀呈鋸齒狀,河槽內(nèi)無植被；縱坡均勻,水流較通暢；河道相對(duì)順直[6]。綜合以上調(diào)查河段及下墊面條件,查詢《水力計(jì)算手冊(cè)》“天然河道糙率表”,柯克亞河河段為Ⅴ類,糙率取值在0.035～0.04之間,本次河道糙率取值為0.035。

采用曼寧公式計(jì)算出2#、3#斷面的洪峰流量為184 m3/s和180 m3/s,本次推薦取其平均值為182 m3/s。2#、3#斷面之間有托布克水利樞紐,主要建筑物有引水閘、溢流壩、交叉過水涵洞等,溢流壩設(shè)計(jì)過洪流量為150 m3/s,2#斷面在建筑物上游30 m處布置,且2002年發(fā)生歷史洪水,溢流壩泄流能力偏低,溢流壩跌水沒有消力池,跌水邊墻嚴(yán)重?fù)p壞,說明2002年歷史洪水大于150 m3/s。另參考《葉城縣柯克亞河伯西熱克防洪工程初步設(shè)計(jì)（代可研）報(bào)告》（喀什葉爾羌河勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2022年）經(jīng)喀什地區(qū)水利局批復(fù)的歷史洪水調(diào)查資料來對(duì)比,2002年調(diào)查洪峰流量為191 m3/s,因此歷史洪痕調(diào)查及歷史洪水洪峰計(jì)算基本合理?？紤]到天然河道洪水發(fā)生時(shí),受局部地形等因素的影響,水位本身存在變幅。經(jīng)本次調(diào)查復(fù)核認(rèn)為柯克亞河防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告中的歷史調(diào)查洪水是合理的。

1#～4#斷面近期歷史洪水洪峰流量計(jì)算成果見表2。且本次調(diào)查測(cè)量時(shí)河道中有冰封,影響斷面過流；在與《葉城縣柯克亞河伯西熱克防洪工程初步設(shè)計(jì)（代可研）報(bào)告》相互應(yīng)證,佐證了2002年歷史洪水成果；本次設(shè)計(jì)推薦2002年洪水洪峰流量采用191 m3/s。

表2 此次調(diào)查歷史洪水洪峰流量計(jì)算成果表

4 重現(xiàn)期分析

根據(jù)歷史洪水訪問記錄,3名被訪問人均親眼見過2002年8月13日洪水,并認(rèn)為是近幾年最大的洪水,由暴雨造成,對(duì)下游造成的損失很大,大于鄉(xiāng)村的防洪標(biāo)準(zhǔn)（10年一遇）。方法一是根據(jù)《葉城縣柯克亞河伯西熱克防洪工程初步設(shè)計(jì)（代可研）報(bào)告》（喀什葉爾羌河勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2022年）的歷史洪水經(jīng)驗(yàn)計(jì)算成果表,在1906年～2022年的歷史洪水考證期中排位1～4 位的分別為1987年、2002年、1920年、1999年,在調(diào)查考證期117年中2002年發(fā)生的洪水重現(xiàn)期為59年一遇。方法二是根據(jù)本次現(xiàn)場調(diào)查及訪問,2002年為渠首經(jīng)歷過的最大洪水,渠首建于1980年,即2002年洪水為1980年～2022年之間最大一次,重現(xiàn)期為43年。兩種方法所計(jì)算2002年相差10余年,相差不大。鑒于第二種方法僅向前追溯到1980年。而方法一成果更詳細(xì),且為當(dāng)年對(duì)洪水調(diào)查的成果,因此推薦方法一的成果。綜合上述復(fù)核內(nèi)容,調(diào)查河段遠(yuǎn)期（2002年8月13日）洪水洪峰流量為191 m3/s,重現(xiàn)期取為59年一遇。

5 結(jié)語

本次通過對(duì)柯克亞河的歷史洪水調(diào)查分析,基本確定了自2000年來歷史洪水發(fā)生的年份、洪峰流量及重現(xiàn)期,通過此次調(diào)查復(fù)核,并將調(diào)查到的歷史洪水應(yīng)用于設(shè)計(jì)中,得到治理河段的設(shè)計(jì)洪水成果,為柯克亞河的綜合治理規(guī)劃提供了可靠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。