喇嘛溝洪水對(duì)烏蘇市西湖水庫(kù)影響分析

司洪亮

（塔城水文勘測(cè)局,新疆 塔城 834700）

1 引言

設(shè)計(jì)洪水參數(shù)為防洪工程建設(shè)的重要參數(shù),設(shè)計(jì)洪水參數(shù)的準(zhǔn)確度對(duì)防洪工程的安全、投資影響較大［1-3］。在水文監(jiān)測(cè)資料較為缺乏的流域,實(shí)際情況調(diào)查和歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)收集是分析流域洪水?dāng)?shù)據(jù)的可靠方法。水庫(kù)是重要的蓄水水工建筑物,其安全對(duì)下游居民生產(chǎn)生活的安全影響較大［4-6］。因此,針對(duì)無(wú)資料地區(qū)洪水調(diào)查及其對(duì)下游水庫(kù)的影響分析對(duì)流域防洪設(shè)計(jì)具有重要作用。

2 工程概況

西湖水庫(kù)位于準(zhǔn)噶爾盆地西南邊緣的烏蘇市境內(nèi),是一座平原引水注入式水庫(kù),庫(kù)區(qū)建在喇嘛溝流域古河道的皇宮溝中段,該溝屬于喇嘛溝流域古河道的下游段,皇宮溝總長(zhǎng)16 km,由南向北走向。水庫(kù)壩址東南距烏蘇市約15 km,南鄰烏蘇市甘河子鎮(zhèn)約10 km,距312 國(guó)道烏伊公路以北13 km。

3 喇嘛溝洪水分析

3.1 洪水的成因、類(lèi)型與基本特征

烏蘇境內(nèi)的喇嘛溝流域洪水類(lèi)型主要有融雪（冰）型洪水、暴雨型洪水及暴雨與融雪混合型洪水。但是由于該地區(qū)的特殊地形,局地性暴雨是造成洪水的主要因素。據(jù)調(diào)查資料顯示；1988年7月23日的特大洪水和1995年7月29日的大洪水都是局地性暴雨造成。1988年7月23日降水量15.0 mm（而春季的融雪洪水不大；據(jù)調(diào)查1997年春季最大融雪洪水洪峰流量?jī)H0.80 m3/s,整個(gè)洪水過(guò)程持續(xù)了3 天,洪量很小。其余時(shí)間河道基本干涸）。

3.2 歷史洪水補(bǔ)充調(diào)查及其重現(xiàn)期考證

3.2.1洪水調(diào)查的目的及洪水的路徑

烏蘇市西湖水庫(kù),是一座由新疆匯通農(nóng)工貿(mào)實(shí)業(yè)總公司于2003年自建的一座?。á瘢┬推皆畮?kù),庫(kù)容約145 萬(wàn)m3,主要用農(nóng)業(yè)灌溉,由于缺乏水庫(kù)以上喇嘛溝流域的來(lái)水和洪水情況的基本資料,因此西湖水庫(kù)沒(méi)有合理的運(yùn)行方案和防洪措施。喇嘛溝流域的洪水主要是由托斯特溝、將軍溝、艾勒其溝三條主要河溝的暴雨洪水組成。西湖水庫(kù)地處的皇宮溝,為喇嘛溝古河道。1957 年前后,甘河子鎮(zhèn)為了抵御洪水,人為在312 國(guó)道附近垂直于喇嘛溝河道修建堤壩并開(kāi)挖排洪渠,使西大溝的洪水本應(yīng)沿古河道由南向北匯入西湖水庫(kù),但是排洪渠已將洪水改道由西向東經(jīng)甘河子大橋匯入下游喇嘛溝,沿喇嘛溝河道向下輸送,最后散失在平原區(qū)。喇嘛溝與皇宮溝相距約5 km,該地地形西部高,東部低,上游產(chǎn)生的洪水根本已無(wú)法進(jìn)入皇宮溝,更進(jìn)不了西湖水庫(kù)。這樣大大減輕了洪水對(duì)甘河子鎮(zhèn)及其下游的影響。后來(lái)修建312 國(guó)道取代了此防洪堤壩作用,至今喇嘛溝河道的洪水沿312 國(guó)道開(kāi)挖的排洪渠轉(zhuǎn)向流入喇嘛溝向下游泄去,一般洪水已無(wú)法構(gòu)成對(duì)甘河子鎮(zhèn)及西湖水庫(kù)庫(kù)區(qū)的威脅。但是1988 年發(fā)生的大洪水途經(jīng)312 國(guó)道處已將部份公路路基淘空,若再發(fā)生大于調(diào)查到1988 年的大洪水,將可能漫過(guò)或沖垮312 國(guó)道,洪水有可能再次進(jìn)入甘河子鎮(zhèn)農(nóng)田,沿古河道匯入西湖水庫(kù),所以天然河道洪水對(duì)西湖水庫(kù)雖構(gòu)不成直接威脅,但仍有間接的影響。

3.2.2洪水調(diào)查與計(jì)算成果

1）歷史洪水調(diào)查

根據(jù)西湖水庫(kù)防洪的需要,各次洪水調(diào)查河段均選擇在312 國(guó)道甘河子大橋至謝家地口子村附近的河段。此段河床多為粘土和沙礫石組成,易沖刷,河道基本順直,左右岸為階地,上有少量農(nóng)田和林地。

本次洪水調(diào)查河段選三個(gè)斷面,以便合理性檢查。洪痕位置的確定是以漂浮物殘存、最高水蝕岸坎及洪水與岸邊土壤留下痕跡作為洪痕的判斷依據(jù),并選擇多個(gè)洪痕進(jìn)行測(cè)量,進(jìn)行比較。洪水大斷面及洪痕的高程均采用全站儀水準(zhǔn)測(cè)量。調(diào)查河段最高洪水大斷面水力要素成果見(jiàn)表1。

表1 喇嘛溝調(diào)查河段各斷面水力要素成果表

2）調(diào)查河段洪峰流量計(jì)算

調(diào)查河段洪峰流量計(jì)算采用比降-面積法。基本公式如下：

式中：Q為洪峰流量；m3/s；K為平均輸水率,m3/s；S為水面比降；g為重力加速度,g=9.81 m/s；L為比降上下斷面間距,m；m計(jì)算參數(shù)；n糙率。

為了減少糙率（n）選擇的任意性,將調(diào)查河段選為三個(gè)實(shí)測(cè)斷面,根據(jù)河道的坡度和河床的組成,假定一個(gè)斷面的經(jīng)驗(yàn)糙率試算流量,并計(jì)算下一個(gè)斷面的糙率,若計(jì)算的糙率與假定的接近,即為所求的糙率,這樣做實(shí)際增加了對(duì)糙率選擇的約束條件。調(diào)查河段調(diào)查洪峰流量計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 調(diào)查河段調(diào)查洪峰流量計(jì)算成果表

喇嘛溝調(diào)查河段滿槽情況下,喇嘛溝312 國(guó)道邊最大過(guò)洪能力為449 m3/s。

表3 調(diào)查河段最大洪峰流量計(jì)算成果表

3）歷史洪水的重現(xiàn)期

西湖水庫(kù)上游前山帶為甘河子鎮(zhèn),因此重點(diǎn)對(duì)西湖水庫(kù)以上甘河子鎮(zhèn)河道兩岸的居民進(jìn)行走訪調(diào)查,了解歷史洪水的情況。調(diào)查組重點(diǎn)對(duì)甘河子鎮(zhèn)古河道附近長(zhǎng)期居住的、年長(zhǎng)的及受災(zāi)嚴(yán)重的村民進(jìn)行調(diào)查訪問(wèn),詢問(wèn)洪水發(fā)生的年代和造成的災(zāi)害情況。經(jīng)調(diào)查訪問(wèn)基本掌握了歷史洪水發(fā)生的時(shí)間,洪峰流量級(jí)和排位及河道兩岸居民的受災(zāi)情況,并進(jìn)行了如實(shí)記載。此外塔城水文水資源勘測(cè)局于1995 年前后對(duì)流域的暴雨洪水進(jìn)行了大量的調(diào)查。烏魯木齊水文水資源勘測(cè)局分別于2004 年、2008 年對(duì)喇嘛溝及甘河子鎮(zhèn)進(jìn)行了調(diào)查訪問(wèn)。

塔城水文水資源勘測(cè)局下屬奎屯水文水資源勘測(cè)隊(duì)分別于1989年、1992年、1995年、1996年和1997年先后對(duì)該流域暴雨洪水和春季的融雪洪水進(jìn)行了多次調(diào)查工作,取得了第一手資料,見(jiàn)表4,由表4可以看出1988年7月23日洪水的洪峰流量為165 m3/s,是1946年以來(lái)最大的一次洪水,也是調(diào)查成果中的第一位洪水,其考證期為N=2008-1946+1=63年,重現(xiàn)期N=63+1=64 年。

表4 調(diào)查河段最大洪峰流量計(jì)算成果表

表5 塔城水文水資源勘測(cè)局對(duì)喇嘛溝流域調(diào)查洪峰流量表

4 喇嘛溝洪水合理性及其對(duì)西湖水庫(kù)影響分析

喇嘛溝流域以上屬于無(wú)資料地區(qū),本次調(diào)查斷面設(shè)計(jì)洪水其基礎(chǔ)資料不完備,工作難度很大。其計(jì)算成果的合理性僅從以下幾個(gè)方面分析說(shuō)明。

喇嘛溝流域是一個(gè)比較特殊的區(qū)域,流域下墊面溝壑縱橫,地形、地貌復(fù)雜,南北區(qū)域氣候相差懸殊,局地性暴雨洪水發(fā)生頻繁,因此重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有的調(diào)查洪水進(jìn)行分析,同時(shí)也參考周邊有資料地區(qū)進(jìn)行對(duì)照,以保證其分析計(jì)算成果的合理性。

綜上分析,可以認(rèn)為本次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果基本合理,符合實(shí)際?？梢宰鰹槔餃虾拥婪篮橐?guī)劃及甘河子鎮(zhèn)防洪規(guī)劃的依據(jù)。

由于喇嘛溝河道的洪水沿312國(guó)道開(kāi)挖的排洪渠轉(zhuǎn)向流入喇嘛溝向下游泄去,甘河子鎮(zhèn)地勢(shì)較高,西邊地勢(shì)較低,而且方圓近10 km都是耕地,一般洪水已無(wú)法構(gòu)成對(duì)甘河子鎮(zhèn)及西湖水庫(kù)庫(kù)區(qū)的威脅。另外喇嘛溝調(diào)查河段滿槽情況下,喇嘛溝312 國(guó)道邊最大過(guò)洪能力為449 m3/s。只要保持行洪通道通暢,也不會(huì)對(duì)甘河子鎮(zhèn)及西湖水庫(kù)庫(kù)區(qū)構(gòu)成威脅。

5 結(jié)論

喇嘛溝地形條件復(fù)雜,水文資料缺失嚴(yán)重,通過(guò)走訪調(diào)查和資料收集對(duì)喇嘛溝流域洪水情況進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)比實(shí)際情況,較為吻合。西湖水庫(kù)是喇嘛溝流域一座小型水庫(kù),在保證行洪通暢的條件下,喇嘛溝流域洪水對(duì)下游西湖水庫(kù)影響較小。