輪臺縣迪那河防洪工程洪水分析與計算

王振龍

（新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 概況

迪那河位于輪臺縣境內，流域面上的降水，經過5 條一級支流，3 條二級支流的匯集調蓄，自北向南匯集于山口迪那河水文站附近，集水面積為1615 km（2其中620 km2屬庫車縣）。出山口后，水量自北向南主要消耗于輪臺灌區。為了提高輪臺縣塔爾拉克鄉防洪能力，規劃在迪那河支流紅橋河規劃建設4.1 km 的防洪工程，需對該處20 年一遇洪峰進行分析確定。

2 洪水成因及來源分析

迪那河洪水從成因和發生時間上可以分為積雪融水型洪水、暴雨洪水和降雨、融雪混合型洪水。

2.1 融雪型洪水

融雪水型洪水多出現在春季。其特征有：洪水每年發生時間基本一致，一般出現在4 月～5 月；洪水過程與升溫過程關系密切，隨氣溫變化具有明顯的一日一峰現象，并與氣溫日變化對應關系甚好，整個洪水過程往往形成連續數日的日變化過程；融雪洪水的歷時比較長，但單日峰、量相對較小。

如迪那河1991 年5 月7 日～12 日洪水即為融雪型洪水，最大洪峰流量64.7 m3/s，持續時間132 h，連續6 日相連5波，且一波緊似一波，首尾相接，至5 月9 日22：00 漲至峰頂，洪峰流量為64.7 m3/s，至5 月12 日20:00 流量降到1.05 m3/s，充分反映出了季節性積雪融水型洪水的一些基本特性。

2.2 暴雨型洪水

迪那河流域內有輪臺縣氣象站和迪那河水文站，本次防洪河段處在《輪臺縣迪那河塔爾拉克鄉段防洪規劃報告》中的Ⅲ段（綠洲上段），因此，選用輪臺縣氣象站資料進行降雨分析。根據輪臺縣氣象站監測資料，多年平均氣溫10.5℃，多年平均月平均氣溫最高24.8℃，發生于7 月份；多年平均月平均氣溫最低-8.7℃，發生于1 月份；多年平均年降水量僅為64.5 mm，其中，5 月 ～8 月份降水量占年降水量的 68.2%，位 44 mm，9 月至次年4 月降水總量為20.5 mm，站31.8%。

暴雨型洪水多出現在7 月～8 月，有時可能出現在6 月和9 月；洪水過程單一，洪峰過程陡漲陡落，總歷時較融雪型洪水短；暴雨洪水峰型尖瘦，陡漲陡落，突發性強，由于暴雨對坡地的侵蝕作用，暴雨洪水都具有挾沙量大的特點。如迪那河水文站1991 年8 月22 日發生的暴雨洪水過程。8 月21 日迪那河水文站降水13.7 mm，洪水從22 日2 時開始上漲，22 日6：30漲至頂峰。此次暴雨洪水從漲到落歷時7 h。

2.3 混合型洪水

這類洪水多出現在春夏汛之交及夏汛。形成這類洪水多為受大尺度天氣系統的影響，天氣過程中，前期氣溫高，在融雪徑流的基礎上，疊加暴雨徑流形成峰高量大的兇猛洪水，這類混合性洪水歷時較長，洪量較大，對水利工程威脅最大。其主要特點為：兼有季節性積雪融水及暴雨洪水雙重特征；由于混合型洪水過程中的暴雨洪水過程是基于積雪融水洪水過程之上的，因此，洪峰高度一般比單純的暴雨洪水相對要高；混合型洪水由于對坡地的侵蝕作用強，含沙量大，更具危害性；洪峰流量量級及持續時間是由積雪量、暴雨強度和持續時間等多種混合因素決定的。

如迪那河水文站1970 年7 月24 日發生的洪峰流量為346 m3/s 的洪水過程。大于100 m3/s 的洪水流量持續了4 d。此類洪水對引水樞紐和水庫威脅最大。

3 參證站確定及洪水分析

3.1 參證站確定

選用迪那河水文站資料及輪臺縣水利局水管站觀測資料。

1）迪那河水文站位于輪臺縣迪那河出山口，設立于1959年。測站以上集水面積為1615 km2，控制了迪那河來水量，為區域代表站。巴音郭楞水文水資源勘測局于1993 年9 月22 日停測。觀測項目有水位、流量、降水等，擁有1959 年～1993 年實測資料，資料可靠。

2）1994 年以后，輪臺縣水利局水管站在原水文站基本斷面繼續觀測，觀測年限為1994 年～2014 年，主要監測灌溉引水期的引水量，冬季非引水期基本停測，資料較可靠。

因此，迪那河擁有1959 年～2014 年總計56 年的長系列洪水資料，且具有一定的可靠性、一致性和代表性，可以進行洪水分析計算。

3.2 參證站斷面設計洪水分析

迪那河具有1959 年～2014 年56 年水文站實測和水管站實測的年最大洪峰流量系列資料，由于沒有漏測現象，也沒有歷史洪水特大值處理，因此洪水系列是連續的。采用皮爾遜Ⅲ型曲線按照連續系列進行適線，洪峰流量頻率曲線見圖1，不同頻率設計洪峰流量見表1。

圖1 迪那河水文站年最大洪峰流量頻率曲線圖

表1 迪那河水文站設計洪峰流量成果表

迪那河有56 年的長系列洪水資料，其中1994 年以后年最大洪峰值中，1996 年和2001 年為洪水調查值，其他年份最大洪峰值采用中泓浮標法實測，資料精度較高，符合洪水設計規范。

4 防洪工程河段設計洪水

4.1 上游五一水庫調洪影響分析

根據現場調查，擬建防洪工程上游有五一水庫、迪那河龍口以及中心閘口。因迪那河含沙量較大，且迪那河龍口以及中心閘口均不承擔分洪任務，因此在發生較大洪水時，迪那河龍口及中心閘口均不開啟，也就是說，在計算本次防洪工程河段的設計洪水時僅需要重點考慮五一水庫的調、蓄洪能力對擬建工程設計標準的影響。

五一水庫主要任務為灌溉、供水、兼顧防洪和發電，并照顧下游天然生態用水。五一水庫正常蓄水位1370 m，總庫容0.983 億m3，壩高大于90 m，工程為Ⅲ等中型工程。結合迪那河流域防護對象的實際情況，交通、工礦企業作為自保對象，其防洪標準為20 年～50 年一遇洪水；渠首、渠道、水庫、水電站等水利水電工程防洪標準為10 年～50 年一遇洪水；一般城鎮及鄉村防洪標準為10 年～20 年一遇洪水，綜合選取上述防護對象的上限為下游河道防洪標準為20 年一遇洪水。根據流域防洪規劃，確定五一水庫下游河道安全泄量為574 m3/s。

五一水庫調洪原則及泄洪方式：

1）當洪水來臨，天然入庫流量Q入小于水庫允許泄量q允（574.0 m3/s）時，來多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，維持汛限水位不變。

2）隨著洪水流量增大，當Q入大于水庫允許泄量q允，但庫水位低于防洪高水位時，控制下泄流量不超過下游允許泄量。水庫水位升高。

3）隨著入庫洪水流量的增加，水庫水位達到防洪高水位，以溢洪道和深孔泄洪洞的泄流能力自由下泄，來多少泄多少，維持防洪高水位不變。

4）當入庫洪水洪峰過后，流量開始有所減少，水庫水位上升速度減慢，至水庫下泄能力等于入庫洪水時，水庫水位達到最高水位。

5）隨著入庫洪水流量的繼續減小，調洪進入退水段，水庫按照泄洪系統泄流能力下泄，使水庫水位盡快下降至汛限水位，準備迎接下一場洪水。

根據以上情況可知：在上游來小于574 m3/s（10 年一遇）的洪水時，水庫不改變天然來水狀況，水庫不起調節作用，當上游來水大于 574 m3/s（10 年一遇）洪水，小于 1270 m3/s（50 年一遇）洪水時，水庫才起調節作用，并按574 m3/s（10 年一遇）洪水下泄，見表2。

表2 五一水庫調洪成果

4.2 洪水沿程衰減計算

本次擬建防洪工程起始端位于迪那河水文站下游10km、五一水庫下游27 km 處，也就是迪那河下游分叉口處，該分叉口將迪那河分為三支，分別為老迪那河、卡爾塔河、紅橋河。經調查，老迪那河常年無水，在現場只能在個別地方可以看見河道形態，而此次防洪工程實際布置河段在紅橋河上。為擬建防洪工程安全運行考慮，卡爾塔河和紅橋河上的防洪工程設計洪水值均不考慮分洪現象，均以全部這種極端不利情況匯入計算。

考慮到迪那河流域上下游沒有同期觀測資料可進行洪峰沿程衰減率計算，本次洪水計算時只能借用臨近流域麻扎溝流域的洪峰沿程衰減率。麻扎溝流域與迪那河流域相距較近，河道流向一致，河床構成形態相似，因此，借用麻扎溝流域經過實驗確定的洪峰沿程衰減率1.4%（摘錄自《麻扎溝防洪工程水文分析計算》）具有一定的可靠性。

由于防護河段涉及河道長4.1 km，根據現場調查，防洪河段無分水口、無匯入口，因此，只需考慮防洪河段設計洪水沿程損失，河段設計洪水成果見表3。防洪河段設計洪水標準取20年一遇，迪那河水文站的設計洪水成果為825 m3/s。根據五一水庫調洪成果，在上游來小于574 m3/s（10 年一遇）的洪水時，水庫不改變天然來水狀況，水庫不起調節作用，當上游來水大于 574 m3/s（10 年一遇）洪水，小于 1270 m3/s（50 年一遇）洪水時，水庫才起調節作用，并按574 m3/s（10 年一遇）洪水下泄；推算到紅橋河防洪段首端的洪峰流量為357.03 m3/s。推算到河道防洪段其它各節點洪峰流量見表3。

表3 防洪河段設計洪水成果表

5 結語

迪那河輪臺縣塔爾拉克鄉有1.3 萬人口，為了提高當地防洪能力。規劃在紅橋河修建4.1 km 防洪工程。經過對迪那河暴雨洪水特性探討和五一水庫調洪影響，以及洪水沿程衰減情況分析，計算出塔爾拉克鄉紅橋河防洪段首端20 年一遇洪峰流量為357.03 m3/s，可供無資料地區和水庫調蓄影響區防洪工程建設進行借鑒參考。