庫瑪拉克河協合拉水文站“2015·07”洪水特性分析

字朝火

（新疆維吾爾自治區阿克蘇水文勘測局,新疆 阿克蘇 843000）

1 流域概況

庫瑪拉克河是阿克蘇河的一大支流，庫瑪拉克河發源于汗騰格里峰等高山冰川作用區，海拔在6000 m以上，從河源至與托什干河匯合口全長293 km。據研究，上游承接大量冰川融水，流域內計有124 條冰川，冰川面積947.01 km2，冰儲量268.03 km3，約占阿克蘇河全流域冰儲量的82.8%；河道在冰川槽谷中下切形成Ⅴ形谷，兩岸山峰險峻，地表巖層破碎，因水流大多經過白云巖、大理巖地段，河水渾濁呈浮白色，特別是大水期間易發生[1～4]。協合拉水文站以上集水面積12816 km2，流域平均高程3830 m，河道平均坡降16.2‰。庫瑪拉克河協合拉水文站位置示意見圖1。

圖1 庫瑪拉克河協合拉水文站位置示意圖

2 “2015·07”洪水氣象成因分析

庫瑪拉克河流域7月中旬，受高溫天氣影響，山區主要產流區容易產生極端天氣，普降大到暴雨，中心最大次雨量可達50 mm～100 mm，另外受高溫影響，冰川融化，極易形成融雪洪水[5]。

2.1 前期高溫天氣影響

7月3日～4日阿克蘇地區均出現35℃以上高溫天氣，阿克蘇市、溫宿縣、沙雅縣最高氣溫超過37℃以上，部分區域監測站超過40℃，5日～18日阿克蘇地區仍維持高溫天氣，高于歷年同期3℃，這次高溫天氣過程具有影響范圍大、持續時間長、強度強等特點，是2015 年入夏以來最強的一次高溫天氣過程，見圖2。

圖2 阿克蘇市2015年7月1日～21日平均及最高氣溫與歷年平均氣溫對比圖

2.2 零度層高度分布影響

2015年7月以來受高溫天氣影響，0℃層高度高于歷年水平，高溫天氣之前維持在4500 m～4700 m，從7月3日出現高溫天氣開始，阿克蘇市08時0℃層高度高度已升至5000 m以上，7月15日最高08 時0℃高度達5204 m，比歷年同期偏高664 m，見表1及圖3。

2.3 高山積雪融化因素影響

麥茲巴赫湖（Merzbacher Lake，東經79°52′，北緯42°13′，海拔3304 m）是阿克蘇河源區大型高山冰川湖，位于吉爾吉斯斯坦境內的天山托木爾－汗騰格里山區，伊利爾切克冰川南支（亦稱為南伊利爾切克冰川）和北支（亦稱為北伊利爾切克冰川）之間。

表1 2015年7月1日～20 日氣溫及08時0℃層高度

圖3 阿克蘇市2015年7月1日～19日08時0℃層高度與歷年對比圖

近年來隨著全球氣溫變暖，冰川對冰湖的融水補給增多，冰湖庫容增加，導致麥茲巴赫湖的潰決頻繁，潰決洪水量增大，給下游人身財產及水電工程安全帶來危害也持續增加[5]。2011 年中國科學院冰凍圈科學家采用空間分辨率為30 m的數據分析了2009 年和2010 年的冰湖范圍時間系列，依據湖體潰決時的特征，提出了麥茲巴赫湖洪水潰決指數；并根據麥茲巴赫湖洪水潰決指數曲線，將冰湖從開始補給到潰決結束劃分出4 個階段：即快速冰崩期、快速蓄水期、潰決預警期及潰決后期。

麥茲巴赫冰湖潰決洪水頻繁，在1932 年～2010 年中總計發生洪水64 次，頻率高達92.5%以上。庫瑪拉克河有實測資料以來特大洪水發生在1994 年7 月23 日，洪峰流量2700 m3/s，冬季發生的最大突發性洪水出現在1996 年12 月5日，洪峰流量825 m3/s。

2015 年7 月13 日高溫前期，麥茲巴赫湖已處于蓄水期階段，隨著7 月17 日高溫（最高溫度達37.5℃～39.7℃）的不斷上升和持續，08 時0℃層高度穩定上升至5200m以上。根據中國科學院簡報：麥茲巴赫湖湖體面積約2.5 km2，已達歷史高位，潰決指數已經小于0.5，根據這些特征，我們判斷認為已經進入潰決預警期。中國科學院冰凍圈科學家在2009 年和2010 年預警潰決預警期的時間小于9 天。因此，預計2015 年7 月麥茲巴赫湖將在不超過5 天內潰決，即冰湖潰決洪水在7 月25 日前爆發。

3 “2015·07”洪水特性分析

3.1 洪水類型確定

2015 年“7.27”庫瑪拉克河發生的大洪水，是由于阿克蘇地區連續持續高溫天氣和零度層高度達5200 m以上，引發的冰川融雪與冰湖潰決疊加形成的混合型大洪水[5-7]。

3.2 洪峰流量過程統計分析

2015 年7 月1 日～14 日，河道洪水一直在上漲，但漲幅是平緩的上升，從7 月15 日20:00開始，流量由1080 m3/s一直上漲到16 日2：00 的1660 m3/s，超過了警戒流量（1500 m3/s），16 日8:00 流量1810 m3/s達到保證流量（1800 m3/s）；7 月17 日7:00 發生最大洪峰流量2090 m3/s（實測最大洪峰流量2050 m3/s），8:00 開始緩慢的回落，到18:00 流量為1700 m3/s，7 月 17 日 23:00 突漲到 2060 m3/s；7 月 18 日最大流量1970 m3/s；7 月19 日8:00 落回到起漲時的流量1080 m3/s。洪水過程線見圖4。

圖4 庫瑪拉克河協合拉水文站2015年7月1日～19日逐時流量過程線

3.3 洪水特性分析

3.3.1 洪峰流量高

2015 年7 月27 日7∶00庫瑪拉克河Z～Q表查的洪峰流量2090 m3/s，實測洪峰流量2050 m3/s，超保證流量（1800 m3/s），出現了自1956年有實測資料以來居前3 位的大洪水。

3.3.2 洪水歷時長

庫瑪拉克河2015 年7 月27 日發生的大洪水，洪水過程歷時長達5 天以上，日最大流量超保證流量1800 m3/s的天數達3 天，峰頂持續時間長。

3.3.3 洪量大

洪量大是庫瑪拉克河2015 年7 月大洪水的又一明顯特征。7 月25 日～29 日洪水，最大一日洪量為1.446×108m3；最大三日洪量為3.790×108m3；最大五日洪量為5.564×108m3。庫瑪拉克河2015 年“7.27”洪水洪量統計見表2。

表2 庫瑪拉克河2015年“7.27”洪水洪量統計表洪量單位： 108m3

3.3.4 洪水等級分析

根據協合拉水文站1956 年～2014 年共59 年洪水系列資料，采用P-Ⅲ曲線經計算機優選適線確定設計洪水技術成果見圖5 及表3。

表3 庫瑪拉克河協合拉站洪峰流量頻率計算表 洪量單位： m3/s

圖5 庫瑪拉克河協合拉站設計洪水頻率曲線圖

“2015·07”洪水最大洪峰流量為實測值2050 m3/s，根據以上計算成果“7.27”洪水過程最大洪峰流量為10 年～20年一遇的洪水。

依據《水文情報預報規范》（SL 250-2000）規定的年最大洪水定性等級劃分標準[8]，此次“2015·07”洪水最大洪峰流量重現期小于20 年一遇，定性為較大洪水。

4 結語

2015 年7 月庫瑪拉克河發生最大洪峰流量2050 m3/s的洪水，是由于阿克蘇地區連續持續高溫天氣和零度層高度達5200 m以上引發的冰川融雪與冰湖潰決疊加形成的混合型洪水，其中7 月25 日～26 日屬于冰川融雪的洪水、7 月26 日～27 日屬于冰川融雪與冰湖潰決疊加形成的混合型洪水、7月28 日～29 日屬于冰川融雪的洪水。

根據年最大洪水定性等級劃分標準，此次“2015·07”洪水最大洪峰流量重現期小于20 年一遇大于10 年一遇，定性為較大洪水。