新能源汽車檢測中心試驗場洪水影響分析

木娜瓦爾·買買提

（吐魯番水文勘測局，新疆 吐魯番 838000）

0 引言

新能源汽車檢測中心試驗場位于高昌區火焰山腳下，建設內容主要有：直線性能路、城市廣場、服務區配套建筑、標準坡道、越野路、綜合試驗路等。由于新能源汽車檢測中心試驗場位于煤窯溝下游35 km 處，且沒有任何防洪工程，根據《城市防洪工程設計規范》和沿河工程防洪標準，該項目設計防洪標準應為20 年一遇，需對設防的20 年一遇洪水進行分析計算。項目位置見圖1。

圖1 汽車檢測有限公司項目區位置示意圖

1 概況

項目區多年平均降雨量15.7 mm。煤窯溝流域洪水，通過托蓋達坂防洪壩后經過G30 國道，在火焰山分為三叉溝，從西向東命名為西1、西2、西3 溝，其洪水成因多為暴雨所致，具有突發性，短歷時，高強度，陡漲陡落，破壞性極大的特點。其中，西2 溝是主要行洪溝，項目區部分區域也在行洪范圍內。

當西3 溝發生特大洪水時（100 年一遇以上）?？裳蜎]新能源汽車試驗預留區、標準坡道、城市廣場、操穩評價路、性能路和越野場地等區域。經對項目區周圍洪水來源和潰壩洪水影響范圍分析，西2、西3 溝洪水是項目區洪水威脅的主要來源，因此本次只計算西2、西3 溝的洪水。

2 參證站洪水分析

煤窯溝主要有煤窯溝水文站，具有60 多年觀測資料。1969 年6 月26 日的洪水是煤窯溝水文站建站以來實測的最大洪水。其洪峰流量為494 m3/s，在實測資料中排位第一，資料比較可靠。1969 年7 月3 日，曾做過一次洪水調查。從歷史洪水的調查訪問及資料記錄中分析得知，在近70 年內（1905 年～1969 年）相似或大于1969 年的特大洪水發生了至少3～4 次，有記載的年份為1905 年、1916 年、1936 年，但調查中無法找到其洪水痕跡，難以確定洪峰量大值。所以，本次洪水計算以煤窯溝水文站作為參證站進行洪水設計。

3 洪水調查分析

3.1 西2 溝洪水調查與分析

1）根據2017 年完成的“煤窯溝水庫潰壩洪水及對下游影響水文分析計算”，當水庫潰壩時洪水只流進西2 溝后引入到艾丁湖，項目區性能試驗路（兩條）1.6 km 穿過河道行洪區范圍，考慮工程最不利條件，當煤窯溝發生局部潰壩洪水，到達西2 溝的洪峰流量為277 m3/s。

2）經現場踏勘和煤窯溝站最大洪峰出現的時間，根據洪水痕跡，采用橫斷面成果和曼寧公式估算，本次調查處的調查洪峰 107 m3/s，為 2005 年 8 月6 日發生的洪水。

3.2 西2 溝下游（項目區1）洪水調查

在西2 溝下游項目區直線性能路（西邊）跨越煤窯溝河道處，測量河道寬1300 m，河段西低東高，東西河底高差9 m，直線性能路比河底高17 m，此河段為漫灘，無法找出明顯的河槽。因此以洪水痕跡為主，測4 段橫斷面進行平均寬流量估算。由于調查河段西低東高高差也較大，各段的洪水位有所差異，因此，根據測量估算的斷面每100 m 平均流量為6.93 m3/s，用洪水斷面總長1290 m，計算該斷面洪峰流量為89.4 m3/s。

3.3 西3 溝洪水調查

西3 號溝雖位于煤窯溝流域下游，但由于地勢高，煤窯溝河洪水并不能流到該溝。但是若遇突發性大暴雨，洪水則會漫延到約8.0 km2的戈壁，影響到項目區部分區域。通過洪水調查，測量公路左右岸橫斷面和曼寧公式估算，其2018 年和2005 年最大洪峰流量分別為9.91 m3/s 和132 m3/s。

3.4 西2、西3 溝與項目區區間山前暴雨洪水計算

由于西2、西3 溝與項目區間沒有雨量站點，歷史記錄中也沒有該區域暴雨洪水發生案例，說明該區域沒有發生過強暴雨洪水。為了安全起見，本次用周圍喀爾于孜薩依溝（煤窯溝與塔爾朗區間洪溝）、桃兒溝和吐峪溝大峽谷防洪堤防建設項目暴雨洪水分析計算報告中的暴雨資料，估算項目區上游暴雨洪水。經計算，西2、西3 溝和區間各頻率設計洪水成果見表1。

表1 西2、西3 與項目1 區、2 區區間各站點各頻率設計洪水成果

4 項目區設計洪水計算

根據城市防洪和項目設計要求，需計算各頻率下的設計洪水。

4.1 設計洪水計算思路

為了方便且準確計算項目區設計洪水，根據上游洪水淹沒情況，把項目區分成兩個區，項目1 區是直線性能路從環島向東2.5 km 處；項目2 區是項目區廠房區域，長有8.3 km。

4.1.1 項目1 區設計洪水計算思路

煤窯溝河托蓋達坂防洪壩后經過G30 國道以下分三叉溝，2 號洪溝（行洪通道）穿過項目1 區（是河道行洪區），當3 號溝發生大洪水時對項目2 區有影響。

方案1：根據煤窯溝設計洪水計算，按每公里平均衰減率2.5%衰減到西2 溝，又衰減到項目1 區設計洪水成果。

方案2：根據西2 溝溝口調查洪峰流量，用洪峰流量地區綜合法來估算溝口處設計洪水計算，每公里平均衰減后成果加區間暴雨洪水，得項目1 區設計洪水成果。

方案3：直接用1 區洪水調查值，用洪峰流量地區綜合法結果作為項目1 區的設計洪水。

方案4：1 區與西2 溝口距離只有3.8 km，不考慮區間發生暴雨洪水可能性，而且項目區周圍無雨量資料做依據，因此，直接把西2 溝設計洪水作為項目1 區的洪水成果。

方案5：為了設計安全，項目1 區與西2 溝口距離只有3.8 km，考慮區間發生暴雨洪水可能性，因此，西2 溝衰減后的設計洪水加西2 溝暴雨洪水和區間暴雨洪水疊加作為項目1區的洪水成果。

4.1.2 項目2 區設計洪水計算思路

西3 溝是獨有洪溝，由公路分東、西溝兩溝，地勢為西高東低，東、西兩側溝調查洪峰流量分別為59.1 m3/s、63.3 m3/s。由洪水淹沒范圍分析，項目2 區受西3 溝西邊溝洪水影響，因此，本次不考慮東溝的洪水，將西3 溝西溝設計洪水成果作為項目2區洪水成果。項目2 區設計洪水主要思路：

方案1：根據調查值用模比系數地區綜合法，推求西3 溝的設計洪水成果，直接把西3 溝西邊設計洪水成果作為項目2區的設計成果；

方案2：西3 溝2015 年洪水調查值包含該溝周圍暴雨洪水（不考慮該溝的暴雨），因此，用西3 溝西邊溝設計洪水成果加西3 溝到項目2 區區間暴雨疊加，作為項目2 區設計洪水成果。

4.2 洪水衰減率計算

1）通過洪水調查和查閱相關報告資料，煤窯溝河發生較大洪水時可能受洪水影響，項目區直線性能路河段離煤窯溝河源頭有30 多公里，西2 溝口至項目區1 距離4.5 km，計算出每公里衰減率為3.66%。

2）2005 年煤窯溝水文站發生了239 m3/s 洪水，吐魯番水文水資源勘測局又在其下游6.1 km 處調查到219 m3/s 洪水，經計算洪水衰減率每公里為1.4%。從偏于安全考慮采用1.4%進行計算。

3）根據《鄯善縣吐峪溝大峽谷防洪提防建設項目暴雨洪水分析計算》報告中的平均衰減率2.5%，其項目和本次項目區均位于煤窯溝下游，因此，用衰減率2.5%來計算本項目區設計洪水較為合理。

4.3 洪峰流量模比系數地區綜合法

選取處于同一氣候區內具有較長實測洪水系列的水文站作為參證站，根據參證站實測年最大洪峰流量及歷史調查的洪水資料，采用洪峰流量模比系數綜合頻率曲線法，推求調查斷面設計洪峰流量。

式中：Qp為設計洪峰流量，m3/s；Qd為調查歷史洪水洪峰流量；Kp為設計流量模比系數；Kd為調查流量模比系數。

采用本氣候區內具有較長實測洪水系列的各水文站的歷史調查洪水和實測洪峰系列樣本；其中：阿拉溝站為1957 年～2018 年連續系列，無特大值處理；煤窯溝站為1976 年～2018 年、加1969 年（做特大值處理）共39 年洪水系列；（重現期61 年）；二塘溝洪水系列有歷史洪水、1939 年調查洪水、1992 年～2013 年歷史洪水和1939 年洪水做特大值歷史調查洪水647 m3/s（重現期 77 年）；1939 年洪水 355 m3/s（重現期 38 年）；柯柯亞洪水系列為 1979 年 ～2013 年，1996 年（638 m3/s）做特大值處理，重現期為63 年。

由此繪制地區洪峰流量模比系數綜合頻率曲線見圖2，其統計參數Cv=1.25，Cs/Cv=3.0。本次采用各站點2005 年洪水調查值，重現期15 年相應的模比系數2.873，求得KP值及各洪溝的設計洪峰流量見表2。

圖2 吐魯番地區洪峰流量模比系數綜合頻率曲線圖

表2 項目區各站點設計洪峰流量成果表

4.4 項目1 區設計洪水計算

根據項目區洪水計算思路，計算結果見表3，經上述幾種方法進行對比分析，考慮項目1 區上游河槽不明顯、洪水位難以確定，考慮最不利條件，推薦采用5 方案設計洪水成果作為項目1 區成果較為合理。

表3 項目1 區設計洪水成果

4.5 項目2 區設計洪水計算

與上述同樣原理，采用洪峰流量模比系數地區綜合法估算西3 溝西溝設計洪水成果與區間暴雨疊加成果作為項目項目2 區設計成果，見表4。

表4 項目2 區設計洪水成果

4.6 項目區最終設計洪水計算

根據以上一些列計算分析確定汽車試驗項目區設計洪水成果見表5。

表5 項目區設計洪水成果

5 結語

新能源汽車檢測中心位于煤窯溝下游，其洪水受西2、西3溝影響較大，而洪水的組成和沿程衰減情況復雜，不確定因素較多。為了確保項目安全性，通過調查西2 溝、西2 溝下游、西3 溝洪水和計算西2、西3 溝與項目區間暴雨洪水，分析洪水沿程衰減情況，將項目區分為2 個區，采用洪峰流量模比系數綜合法分別求出兩個區域設計洪水，最終提出項目區20 年一遇洪水為209 m3/s，100 年一遇洪水為387 m3/s，為工程設計建設提供參考。