新疆輪臺縣紅橋河防洪工程洪水探析

陳 強

（新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 概況

發(fā)源于科克鐵克山南坡的輪臺縣迪那河，屬降雨補給為主、雨雪混合補給為輔的河流，河源至山口河長95 km。出山口后，水量自北向南主要消耗于輪臺灌區(qū)。根據(jù)《新疆輪臺縣迪那河流域防洪規(guī)劃報告》（2008 年），輪臺縣迪那河2018 年防洪工程建設(shè)范圍為：北起迪那河流域的分支紅橋河內(nèi)K2+250（起點位置距迪那河流域規(guī)劃中分洪口2250 m），南至紅橋河下游K6+350 處。工程主要保護對象為居民及耕地，涉及塔爾拉克鄉(xiāng)阿克布拉村和阿克薩來鄉(xiāng)人口1.3萬人、耕地4.63 萬畝。工程涉及河道長4.1 km，其中左岸防護河岸長1.5 km，右岸防護河岸長4.1 km，防護總長度為5.6 km，為確保防洪工程順利建設(shè)，需對工程處洪水進行分析計算。

2 洪水資料分析

2.1 洪水特性

工程區(qū)位于迪那河流域紅橋河段，迪那河河源分布有永久積雪和冰川，所以常年有穩(wěn)定的基流補給，在夏季，流域內(nèi)降水較頻繁，常形成災(zāi)害性洪水。迪那河洪水從成因和發(fā)生時間上可以分為積雪融水型洪水（4 月～6 月）、暴雨洪水和降雨（7 月～8 月）、融雪混合型洪水（6 月底～7 月初）。洪水具有突發(fā)性強、峰高量大和危害性大特點。

2.2 洪水“三性”分析

資料選取迪那河水文站1959 年～1993 年實測資料及輪臺縣水利局迪那河水文站1994 年～2014 年在原水文站基本斷面實測的灌溉引水期流量資料。經(jīng)復(fù)核，資料均較可靠。洪水計算以迪那河水文站作為參證站分析洪水系列代表性。

2.2.1 可靠性審查

迪那河水文站主要觀測項目有水位、流量、懸移質(zhì)泥沙、水溫、冰情、降水、水面蒸發(fā)、水質(zhì)等，具有1959 年～1969 年、1973 年～1992 年完整的年徑流資料和1959 年～1993 年完整的洪水資料。該站1993 年9 月22 日停測，1993 年之前的水文資料均以水利部部頒刊印資料標(biāo)準(zhǔn)進行計算、審查、驗證，資料精度可靠。1994 年以后，輪臺水利局水管站在原水文站基本斷面繼續(xù)觀測，主要監(jiān)測灌溉引水期的引水量，冬季非引水期基本停測，主汛期兼測河道洪水。除1996 年和2001 年采用洪水調(diào)查值外，1994 年～2014 年迪那河水文站原基本斷面處的其他年份的年最大洪峰流量資料是由水管站提供的，洪峰流量是采用天然漂浮物用中弘浮標(biāo)法推算而得，資料“較可靠”。對迪那河2000 年～2004 年洪水資料，經(jīng)調(diào)查確認(rèn)，5 年的年最大洪峰流量資料同樣是水管站采用天然漂浮物，用中弘浮標(biāo)法推算而得，資料“較可靠”。

2.2.2 一致性分析

迪那河水文站自1959 年設(shè)立以來，基本斷面未變動，具有1959 年～1993 年連續(xù)完成的實測洪水資料。1994 年以后，輪臺水利局水管站在原水文站基本斷面繼續(xù)觀測，具有1994 年～2014 年連續(xù)完成的實測洪水資料。另外，迪那河引水樞紐在水文站基本斷面上游0.5 km 處，由于發(fā)生洪水時，迪那河含沙量很大，引水閘關(guān)閉不引洪。由此確定迪那河出山口洪峰流量系列具有一致性。

2.2.3 代表性分析

由表1 可見，隨著系列長度的增長，洪峰流量平均值及CV值逐步趨于穩(wěn)定。當(dāng)系列長度超過50 年時，CV值逐漸趨于穩(wěn)定，相對誤差小于2.0%，均值在280～288 范圍波動，相對誤差小于2.2%，這說明迪那河水文站56 年洪峰流量系列已具有一定的代表性。

表1 迪那河出山口年最大洪峰流量長短系列統(tǒng)計參數(shù)對照表

迪那河出山口洪峰流量及年最大洪峰流量模比系數(shù)差積曲線見圖1、圖2。

圖1 迪那河出山口洪峰流量模比系數(shù)差積曲線圖

圖2 迪那河出山口年最大洪峰流量模比系數(shù)累積平均曲線

由圖1 可知，年最大洪峰流量系列包含洪水的大洪水期、小洪水期及接近正常洪水的完整周期過程。因此，該站的年最大洪峰流量系列可以覆蓋一個比較完整的豐、平、枯水周期，系列具有較好的完整性，即系列具有一定的代表性。

由圖2 可知，從2014 年向前分析，大約在系列長度達到48 年以上時，曲線開始在平均值附近跳動，說明系列在此長度已具有一定的相對代表性。而當(dāng)系列長度達到50 年以上時，累積曲線已穩(wěn)定趨近于1，說明當(dāng)系列長度達到50 年時，系列具有相對較好的代表性。這與用長短系列統(tǒng)計參數(shù)分析方法分析的結(jié)果是一致的。

綜上所述，迪那河出山口洪峰流量系列較長，且具有一定的可靠性、一致性和代表性。

2.3 洪水合理性分析

迪那河具有1959 年～2014 年56 年年最大洪峰流量資料，由于沒有漏測現(xiàn)象，也沒有歷史洪水特大值處理，因此洪水系列是連續(xù)的。采用P-Ⅲ型曲線按照連續(xù)系列進行適線，求得20 年一遇洪峰流量為825 m3/s。在迪那河56 年的長系列洪水資料中，1994 年以后年最大洪峰值中1996 年和2001 年為洪水調(diào)查值，其他年份最大洪峰值采用中泓浮標(biāo)法實測，資料精度較高，符合洪水設(shè)計規(guī)范。

3 洪水結(jié)果分析

防洪工程河段上游已有水利工程依次為五一水庫、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(dān)分洪任務(wù)，因此在發(fā)生較大洪水時，迪那河龍口及中心閘口均不開啟，故在計算本次防洪工程河段的設(shè)計洪水時僅需要重點考慮五一水庫的調(diào)、蓄洪能力對擬建工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的影響。根據(jù)以上情況可知：在上游來水小于574 m3/s（10 年一遇）時，水庫不改變天然來水狀況，水庫不起調(diào)節(jié)作用，當(dāng)上游來水大于574 m3/s（10 年一遇）、小于1270 m3/s（50年一遇）時，水庫才會起調(diào)節(jié)作用，并按574 m3/s（10 年一遇）洪水下泄。

防洪工程位于紅橋河上，根據(jù)調(diào)查，紅橋河占迪那河水量的40%，卡爾塔河占迪那河水量的60%。考慮到卡爾塔河和紅橋河在分叉口處沒有相關(guān)水利工程設(shè)施，又此次擬建防洪工程也沒有計劃建設(shè)相關(guān)分洪、引洪等水利設(shè)施，其分叉口上游河段仍然處于自然狀態(tài)，其分洪狀況實際上直接受河道斷面形態(tài)變化影響。考慮工程安全運行，卡爾塔河和紅橋河上的防洪工程設(shè)計洪水值均不考慮分洪現(xiàn)象，均以全部這種極端不利情況匯入計算。

由于防護河段涉及河道長4.1 km，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，防洪河段無分水口、無匯入口，因此，只需考慮防洪河段設(shè)計洪水沿程損失。洪峰沿程衰減率的確定對工程節(jié)點處的設(shè)計洪水計算尤為重要，參考沿線工程衰減率確定為1.4%，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，迪那河水文站的設(shè)計洪水流量為825 m3/s。根據(jù)五一水庫調(diào)洪成果，推算到紅橋河防洪段首的洪峰流量為3573 m3/s。

4 結(jié)語

紅橋河屬于迪那河支流，缺乏水文監(jiān)測資料，又經(jīng)五一水庫進行調(diào)節(jié)，使得防洪工程區(qū)洪水變的復(fù)雜，為確保防洪工程跨汛期施工順利進行，以迪那河水文站為參證站，對洪水特性及洪水資料“三性”進行詳細探討，對洪水水庫調(diào)節(jié)、沿程損失情況進行分階段探討，最后求出防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇時洪峰流量為357 m3/s，可供工程設(shè)計參考。