新建克塔鐵路小流域水文計算

摘 要：本線小流域設計流量計算為通過收集所經過地區(qū)氣象站的資料，經過數理統(tǒng)計分析，推算出本線的暴雨參數，結合現(xiàn)場勘察，最終確定計算方法。

關鍵詞：克塔鐵路；暴雨參數；小流域

1 暴雨區(qū)域劃分

暴雨區(qū)劃的目的在于暴雨的移置。根據《新疆維吾爾自治區(qū)最大可能暴雨參數圖集》規(guī)定：天山橫貫新疆中部將新疆分為南北兩大盆地，所以分區(qū)時，以南、北疆為兩大區(qū)。本線位于北疆，在暴雨區(qū)劃中屬于北疆大Ⅰ區(qū)。結合本線情況，線路經過準噶爾盆地、吾爾喀什爾-加依爾山剝蝕山地及塔城盆地地沖、洪積土質平原三個大的地貌單元。地貌單元分述如下：

準噶爾盆地：準噶爾盆地土質沖、洪積平原段地形平坦、開闊，地勢自西北向東南微傾，地面坡度小于5°，地面海拔高程260～270m，地表為荒灘，表層以土質為主，局部零星分布半固定沙丘，沙丘高0.5～3m，沙丘間距2～30m，沙丘表層長有梭梭為主的植被，梭梭成簇狀生長，對阻礙沙丘移動及風沙飛揚起到抑制作用，此外局部可見較為珍貴的胡楊樹。準噶爾盆地北緣山前沖、洪積傾斜礫質平原段地形平坦、開闊，地勢由北向南緩傾，自然坡度5°～15°，地面海拔高程270～550m，該段表層以礫質為主，局部凸起地段基巖裸露，地表零星可見有梭梭成簇狀生長，一片戈壁景觀。

吾爾喀什爾-加依爾山剝蝕山地：區(qū)內大的山系為吾爾喀什爾山、加依爾山，整個地勢北高南低，北部為吾爾喀什爾山低中山區(qū)，南部為加依爾山低山丘陵區(qū)，兩山之間為鐵廠溝-白楊河山間洼地。鐵廠溝-白楊河山間洼地段地勢低凹，海拔600～1000m，被夾于南北兩山之間，呈東西向狹長形，地形平坦，洼地近山邊緣局部有低矮緩丘，巖體裸露，整體地勢中間高，東西兩側低，自然坡度5°～10°。地表以礫質覆蓋為主，為戈壁景觀，靠近洼地中央地表多以土質堆積，形成農田或牧區(qū)草場景觀。北部吾爾喀什爾低中山剝蝕山地段位于鐵廠溝-白楊河山間洼地北部的吾爾喀什爾低中山，海拔1800～2400m，相對高差600～1000m，山體陡峭，山體表面光禿，基巖裸露，無植被生長，溝谷發(fā)育，溝間多發(fā)育低矮植被，以草本植物為主。吾爾喀什爾山南麓丘陵段是以黃土丘陵地貌景觀為主，黃土厚度受古地貌影響變化極大，向北、東隨著山體升高黃土層變薄而消失。受流水的強烈侵蝕分割，地形起伏較大，橫向沖溝發(fā)育，多切割成黃土梁狀地貌，自然坡度15°～30°，相對高差15～60m，總體上呈現(xiàn)東高西低，地表部分已辟為耕地，局部溝底及坡面出露基巖，地表植被較發(fā)育，以低矮草本植物為主。南部吾爾喀什爾山剝蝕丘陵區(qū)段位于鐵廠溝-白楊河山間洼地南部的加依爾山，整個地勢中部高，海拔800～1200m，相對高差小于300m，屬低山區(qū)，東西兩側低，海拔600～800m，相對高差多小于100m，屬丘陵區(qū)。丘陵表面多覆蓋有薄層礫石或土，受大風的影響，沿線風蝕作用強烈，風蝕地貌發(fā)育，地表植被生長較好，主要發(fā)育低矮草本植物。

塔額盆地：地形平坦開闊，地勢由東北向西南微傾，地面高程400～600m。較大徑流有額敏河、瑪熱勒蘇河、阿布都拉河、喀浪古爾河等，河水水質較好，河床及兩岸地下水位受河水補給埋深較淺。區(qū)內地表以土質為主，沿線人口密集，村落、城鎮(zhèn)毗鄰，交通便捷，農耕發(fā)達，生長有各種雜草、樹木及農作物，植被種類較多，呈綠洲景觀。

2 小流域（流域面積≤100km2）百年一遇暴雨洪峰流量（Q1%）計算：

我國《鐵路橋渡設計規(guī)范》規(guī)定：“小流域暴雨徑流可采用鐵路各設計單位根據地區(qū)特點制定的公式計算。”

小流域暴雨洪峰流量的形成與大流域不同，其特點是單項因素（如暴雨、土壤、地形、地貌、植被等）變化的作用比較突出，從流域中的水流特性看，小流域的主槽相對較短，山坡水流過程對流量形式影響大，故對于小流域來說不僅要考慮山坡來水量的大小，同時必須考慮山坡匯流時間。1987年鐵道部第一勘測設計院針對西北地區(qū)（含新疆地區(qū)）的小流域，出版了《壹橋8216西北地區(qū)匯水面積-流量關系曲線圖》對數曲線流量和計算辦法參考圖，我們結合新疆維吾爾自治區(qū)范圍內，歷次水文設計中的水文計算辦法進行了分析比對。

2.1 暴雨參數S1%的選取

2.1.1 氣象站搜集降雨資料分析

我國《鐵路橋渡設計規(guī)范》規(guī)定：“根據雨量資料推算設計流量時，暴雨公式與暴雨參數的訂制，應收集水文氣象臺站及其他有關部門的自記資料，按照不同成因選出不同時段的最大值進行統(tǒng)計計算。”

本次勘測搜集到托里縣氣象局歷年（1981～2010年）共30年最大日降水量，額敏縣氣象局歷年（1982～2012年）共31年最大日降水量數據。

2.1.2 按《新疆維吾爾自治區(qū)暴雨圖集》推算暴雨參數

查《新疆維吾爾自治區(qū)暴雨圖集》“年最大1小時點雨量均值等值線圖”及“年最大1小時點雨量變差系數等值線圖”可推算點雨量：

2.1.3 暴雨參數的分析與采用

托里縣氣象站與額敏氣象站推算出的暴雨參數s1%分別為25.9mm，32.9mm，查我院《壹橋8216》“新疆地區(qū)暴雨參數s1%等值線圖托里和額敏的暴雨參數值分別為29mm和37mm，基本符合。《新疆維吾爾自治區(qū)暴雨圖集》推算暴雨參數與我院《壹橋8216》”新疆地區(qū)暴雨參數s1%等值線圖基本一致。

2.2 本線小流域流量計算參數選擇情況簡介

3 須進一步解決的問題

本次研究雖然確定了流域面積小于100km2的百年洪峰流量的計算問題，但是由于基礎資料的匱乏，沒有小于1小時和1～6小時的降雨資料，無法驗證衰減指數n1和n2；下一步還需要進一步驗證。

4 結束語

通過現(xiàn)場調查、資料收集等多種手段對《壹橋8216》進行比較驗證后認為《壹橋8216》中的計算方法及所用參數比較全面地考慮了流量計算的各種控制因素，符合本線的實際情況，具有較高的可靠性。

參考文獻

[1]鐵道第一勘察設計院.壹橋8223 橋涵水文手冊[M].蘭州，1987.

[2]鐵道第三勘測設計院.鐵路工程設計手冊橋.渡水文[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

[3]鐵道第一勘察設計院.壹橋8216 西北地區(qū)匯水面積-流量關系曲線圖[M].蘭州，1984.

作者簡介：徐輝元（1978-），男，工程師，2003年畢業(yè)于蘭州交通大學土木工程專業(yè)，主要從事橋梁專業(yè)勘察設計工作。