阿克蘇流域近五十年洪水資料代表性分析

張 燕

(新疆昌吉水文勘測局，新疆 昌吉 831100)

1 流域參證水文測站概況

1.1 協(xié)合拉站

該站設立于1956年10月，觀測至今，該站位于溫宿縣土木休克鄉(xiāng)協(xié)和力村，測站以上集水面積12 816 km2，觀測項目包括水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、氣溫、水溫、水質(zhì)等，截止2006年，資料系列長度50 a，為連續(xù)系列。該站為新疆水文水資源局所轄國家基本水文站，觀測項目完整，測驗及資料整編嚴格按國家標準及部頒規(guī)范，資料精度可靠。

1.2 西大橋(新大橋)站

該站設立于1951年9月，觀測至今，是阿克蘇河(新大河)干流水量控制站。該站位于阿克蘇市西大橋，東經(jīng)80°15′，北緯41°07′，測站以上集水面積43 123 km2，觀測項目包括水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、氣溫、水溫、水質(zhì)等，截止2006年，資料系列長度56年，為連續(xù)系列。該站為新疆水文水資源局所轄國家基本水文站，觀測項目完整，測驗及資料整編嚴格按國家標準及部頒規(guī)范，資料精度可靠。

2 洪水資料系列代表性分析

阿克蘇流域的西大橋(新大河)、協(xié)合拉水文站均設立于20世紀50年代中期，屬于新疆設站較早的測站，由于周邊無更長的系列測站可參考，故本次研究以該兩個水文站作為參證站，對洪水系列主要統(tǒng)計參數(shù)及年際變化過程進行分析，對自50年代以來的洪水系列做了初步評價。

2.1 洪峰流量系列代表性分析

2.1.1 不同長度系列統(tǒng)計參數(shù)對比分析

表1為兩個站自資料截止年份(2006年)向前推，根據(jù)矩法估算的不同長度系列統(tǒng)計參數(shù)分析對照，從表1可見，各站的統(tǒng)計參數(shù)估計值不夠穩(wěn)定，但隨著系列的長度增加，統(tǒng)計參數(shù)波動幅度有所減小，當系列長度在44年以上時，相對多年平均值而言，統(tǒng)計參數(shù)的波動幅度分別為庫瑪拉克河協(xié)合拉站洪峰均值為±3.1%，Cv值為±4.7%，新大河河西大橋站洪峰均值為±3.2%，Cv值為±2.2%。

表1 不同長度洪峰流量系列統(tǒng)計參數(shù)對照表

2.1.2 洪峰流量模比系數(shù)累計平均曲線分析

圖1表明，當系列長度達44 a以上時，洪峰流量模比系數(shù)累計平均值有漸趨于1的趨勢，表明隨著系列長度的增加，洪峰流量系列均值穩(wěn)定性增強。

圖1 參證站洪峰流量模比系數(shù)平均曲線綜合圖

2.1.3 洪峰流浪模比系數(shù)差積曲線分析

從圖2可以看出，西大橋與協(xié)合拉站洪峰流量過程基本同步。系列中包含了一個持續(xù)高洪峰及持續(xù)低洪峰年群，即：自1956年至1980年前后的15年間，西大橋、協(xié)合拉最大洪峰流量大多低于其多年平均值，自80年代初開始，兩站多數(shù)年份最大洪峰流量高于其多年平均值，1995年以后，差積值急速上升，出現(xiàn)了連續(xù)高洪峰年份。

圖2 參證站洪峰流量模比系數(shù)差積曲線綜合圖

綜上所述，自50年代至今的洪峰流量系列，統(tǒng)計參數(shù)已有一定的穩(wěn)定性，洪水年際過程亦包含了洪峰流量年際變化的一些周期性特征，系列具有一定的代表性。同時，由于年際過程周期較單調(diào)，以及獲取的高洪峰洪水年群信息不完整，因而對年最大洪峰流量系列代表性有一定的影響。

2.2 時段洪量系列代表性分析

由于西大橋站與協(xié)合拉站洪水系列年際變化過程具有較高的同步性，為簡化分析，以協(xié)合拉站3、7、15日洪量為例，分析時段洪量系列代表性。

2.2.1 長短系列統(tǒng)計參數(shù)對比分析

從表2～表4統(tǒng)計數(shù)據(jù)可見，與洪峰系列相類似，時段洪量系列統(tǒng)計參數(shù)矩法估計值隨系列長度的增加，波動幅度逐漸降低。當系列長度達36年以上時，時段洪量系列均值相對長系列平均值波動幅度均不超過3.1%，Cv值不超過4.1%。

表2 36年以上時段系列相對長系列統(tǒng)計參數(shù)變幅統(tǒng)計

表3 協(xié)合拉站不同長度3日洪量系列統(tǒng)計參數(shù)對照

表4 協(xié)合拉站不同長度7日洪量系列統(tǒng)計參數(shù)對照

2.2.2 時段洪量模比系數(shù)累積曲線分析

從圖3和圖4可見，時段洪量模比系數(shù)累積平均值隨系列長度增加而呈收斂狀，當系列長度達36年以上時，時段洪量模比系數(shù)累計平均值相對于1的變化幅度均小于4%。

圖3 協(xié)合拉站洪峰流量模比系數(shù)累計平均曲線

圖4 協(xié)合拉站15日洪量模比系數(shù)累計平均曲線

2.2.3 時段洪量模比系數(shù)差積曲線分析

對比分析圖5和圖6，很明顯，同一站不同時段洪量年際變化過程具有同步性；與洪峰年際過程相類似，協(xié)合拉時段洪量年際過程線形態(tài)簡單，持續(xù)大洪量年際過程及持續(xù)小洪量年紀過程均不夠完整。

圖5 協(xié)合拉站3日洪量模比系數(shù)差積曲線

圖6 協(xié)合拉站15日洪量模比系數(shù)差積曲線

綜合上述分析，可以認為，協(xié)合拉站1956-2004年時段洪量系列統(tǒng)計參數(shù)已基本趨于穩(wěn)定，且也包含了兩個時間大體對等的持續(xù)大洪量河持續(xù)小洪量年群，因而系列具有一定的代表性。由于西大橋(新大河)時段洪量系列年際過程與協(xié)合拉是同步的，其系列代表性與協(xié)合拉相似。

2.3 洪水系列一致性分析

區(qū)間引水及測站變遷是影響參證站洪水系列一致性的兩個主要因素。

協(xié)合拉站位于出山口區(qū)，斷面以上多為游牧區(qū)，無大規(guī)模灌溉引水，洪水受人類活動影響極小，因而其洪水系列不存在不一致性問題。協(xié)合拉以下沖洪積平原區(qū)是阿克蘇河系的水利開發(fā)區(qū)，建有多處引水樞紐，這些樞紐的運行在一定程度上改變了徑流的運行條件，使下游測站存在著一定的洪水系列不一致的問題。但由于50-70年代多數(shù)引水設施簡陋，引水量觀測資料缺乏或已散失，加之年代較遠，難以收集到可靠的引水資料來還原參證站洪水系列。

表5 協(xié)合拉站不同長度15日洪量系列統(tǒng)計參數(shù)對照

圖7是協(xié)合拉與西大橋1日洪量相關圖，該圖表明，兩站洪量系列未見有數(shù)據(jù)點的明顯時段性偏離，表明自1952年以來人類活動尚未對西大橋洪水系列一致性產(chǎn)生顯著性的影響，故沒有必要對各參證站做還原及系列訂正。

圖7 協(xié)合拉與西大橋1日洪量相關圖

3 結(jié)語

阿克蘇河流域覆蓋面廣，受制于兩支河流洪水成因的阿克蘇河干流洪水的成因與類型比較復雜。在流域主要城市制定防洪規(guī)劃過程中，洪水水文分析計算問題是一個比較復雜的過程，需廣泛搜集水文、氣象、水利工程等方面的資料，尤其是流域內(nèi)長系列洪水資料的代表性和準確性對預測流域洪水變化和保障城鄉(xiāng)安全起著極為重要的作用，通過對流域近五十年洪水系列資料代表性的研究，可以今后流域水資源開發(fā)及水利工程建設提供基礎依據(jù)。