阿熱勒托海河設(shè)計洪峰流量調(diào)查分析

張 慶

(新疆博爾塔拉水文勘測局，新疆 博樂 833400)

匯入博爾塔拉河流域的中下游、精河、大河沿子河的小流域都是以山洪溝為主，對博爾塔拉河流域上中游水土流失區(qū)及博河谷地兩側(cè)山地進行治理，逐步改良當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境；加強防洪減災(zāi)工程建設(shè)，形成有效的防洪減災(zāi)體系，解決干流、支流、山洪溝發(fā)生5 年～20 年一遇洪水的洪患問題[1-3]。

阿熱勒托海河河段防洪工程基本上均為臨時性簡易結(jié)構(gòu)，經(jīng)受不住洪水的沖擊，加上人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響，由暴雨引發(fā)的洪水災(zāi)害頻繁，對當(dāng)?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。因此做好堤防建設(shè)、設(shè)計洪峰流量調(diào)查統(tǒng)計，對于阿熱勒托海河防汛抗旱減災(zāi)具有重要意義。

1 流域概況

阿熱勒托海河是博爾塔拉河右岸的一條較小支流。阿熱勒托海河流域發(fā)源于天山北支北麓的別珍套山?jīng)]吾斯達坂，河源高程約2100 m。阿熱勒托海河是由泉水河溝（西支溝）和干溝（東支溝）匯合而成，泉水河道上游與博爾塔拉河沒有相連，干溝上游主要為科克賽溝、其它河溝及集水區(qū)坡面匯流，是以降水補給為主、積雪融水補給為輔的河流。科克賽溝出山口以上為產(chǎn)流區(qū)，山口以下為散失區(qū)。在農(nóng)業(yè)灌溉期，絕大部分的河流水量被引入灌區(qū)，僅有洪水散失于沖洪積扇及平原區(qū)。阿熱勒托海河沿河僅有簡易渠道，臨時性簡易結(jié)構(gòu)的堤、壩，經(jīng)受不住洪水的沖擊，由暴雨引發(fā)的洪水災(zāi)害頻繁發(fā)生，對當(dāng)?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全構(gòu)成極大的威脅。

阿熱勒托海河位于新疆博爾塔拉蒙古自治州博樂市天山北麓的別珍套山?jīng)]吾斯達坂北坡，流向為由南到北，為博爾塔拉河南岸支流。阿熱勒托海河流域南北長約14.3 km，東西寬約14.4 km。阿熱勒托海河北靠博爾塔拉河，南望賽里木湖，西部與烏爾達克賽河相鄰。阿熱勒托海河設(shè)計洪水計算斷面、防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面分布見圖1。

圖1 阿熱勒托海河防洪工程設(shè)計洪水計算斷面、防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面分布示意圖

2 設(shè)計洪水計算斷面及防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面

根據(jù)阿熱勒托海河區(qū)域特征、洪水特性，治理河段保護對象主要為農(nóng)田、水利工程、交通、通信等公共設(shè)施及沿河兩岸村鎮(zhèn)居民區(qū)。對重點防洪河段的7 處設(shè)計洪水計算斷面及防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面進行全面踏勘及野外調(diào)查測量及洪水分析計算。按阿熱勒托海河防洪治理工程技術(shù)要求和工作安排，對阿熱勒托海河防洪治理工程設(shè)計（計算）主要河段西起上游泉水（渠）溝（即阿熱勒托海河左支），南起上游為科克賽溝的干溝（即阿熱勒托海河右支），左支與右支匯合后，下游至阿熱勒托海牧場以北900 m 大橋（下）河段，全長10 km。

1）阿熱勒托海河右支干溝河道A1 調(diào)查洪水?dāng)嗝?/p>

A1 調(diào)查洪水?dāng)嗝嫖挥谂c左支泉水渠（溝）匯合口上游1.0 km處，河道較順直，河底多為沙石，左右岸都為農(nóng)田，植被覆蓋良好，相對穩(wěn)定。

2）阿熱勒托海河右支干溝河道A2 調(diào)查洪水?dāng)嗝?/p>

A2 調(diào)查洪水計算斷面位于與左支泉水渠（溝）匯合口上游400 m 處，左、右岸都為農(nóng)田，河道河面寬闊，河道較順直，河床比較穩(wěn)定。

3）阿熱勒托海河左支泉水渠（溝）B1 調(diào)查洪水?dāng)嗝?/p>

該斷面為擬建阿熱勒托海河防洪堤岸工程的首部，位于與右支匯合口上游3.4 km 處，左岸為農(nóng)田，右岸為居民區(qū)。斷面上游為彎道，下游順直，河道窄深，斷面控制良好。

4）阿熱勒托海河左支泉水渠（溝）B2 調(diào)查洪水?dāng)嗝?/p>

該斷面位于與右支河道匯合口上游0.3 km 處，左右岸都為農(nóng)田。河道基本順直，窄深，斷面控制良好。河床組成為泥沙、細小三角粒卵石，分布有少量碎石，河床河岸基本穩(wěn)定，河道內(nèi)分布有部分樹木。

5）阿熱勒托海河右支干溝河道與左支泉水渠（溝）匯合口AB1 設(shè)計洪水?dāng)嗝?/p>

AB1 設(shè)計洪水計算斷面位于干溝河道與泉水渠（溝）匯合口，左、右岸都為農(nóng)田，河道河面寬闊，河床比降大，沖淤變化劇烈，極不穩(wěn)定，斷面控制較差。

6）阿熱勒托海河下游AB2 調(diào)查洪水?dāng)嗝?/p>

AB2 調(diào)查洪水?dāng)嗝嫖挥诳瓶速悳吓c泉水渠（溝）匯合之后第一個調(diào)查洪水?dāng)嗝妫挥趨R合口下游0.7 km 處，河道較順直，左、右岸都為農(nóng)田，距居民區(qū)不遠，植被覆蓋良好，相對穩(wěn)定。

7）阿熱勒托海河下游AB3 設(shè)計洪水?dāng)嗝?/p>

AB3 設(shè)計洪水?dāng)嗝鏋閿M建阿熱勒托海河防洪堤岸工程的末端，右岸為居民點，河道兩岸坍塌顯著。該河段也為居民區(qū)農(nóng)民及山區(qū)牧民過河必經(jīng)之路，河道河面寬闊，河床比降大，沖淤變化劇烈，極不穩(wěn)定。

博樂市阿熱勒托海河防洪治理工程設(shè)計洪水計算斷面及防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面縱向分布圖見圖2。

圖2 各河溝防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面與設(shè)計洪水計算斷面縱向分布示意圖

3 各斷面設(shè)計洪水計算

依據(jù)SL44—2006《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》，對參證站溫泉水文站1960 年～2016 年和阿合奇水文站1979 年～2015 年的年最大洪峰流量系列，在按連序系列采用距法估算其統(tǒng)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過適線法選配P-Ⅲ型頻率曲線，推求洪峰流量系列的統(tǒng)計特征值。再通過參證站對阿熱勒托海河各斷面進行設(shè)計洪水計算。

3.1 阿熱勒托海河右支干溝河道A1 斷面

根據(jù)洪水資料，阿熱勒托海河右支干溝河道A1 斷面設(shè)計洪峰流量采用以下方法進行計算：選用相鄰流域的水文站的設(shè)計洪水成果進行綜合，采用區(qū)域洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法計算設(shè)計洪峰流量。

選取精河山口水文站、烏爾達克賽河阿合奇水文站、沙爾托海水文站作為參證站，根據(jù)參證站實測資料和歷史洪水資料，采用地區(qū)洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法，推求設(shè)計斷面不同設(shè)計頻率洪峰流量。在綜合頻率曲線上查得不同頻率的KP值見表 1。

表1 地區(qū)洪峰流量模比系數(shù)不同設(shè)計頻率KP 值查算表

設(shè)計洪峰流量計算公式如下：

式中：QP為設(shè)計洪峰流量（m3/s）；KP為設(shè)計洪峰流量模比系數(shù)；Qd為調(diào)查歷史洪水洪峰流量（m3/s）；Kd為調(diào)查歷史洪水洪峰流量模比系數(shù)。

根據(jù)綜合頻率曲線不同頻率的KP值和重現(xiàn)期，由以上計算方法即可得到阿熱勒托海河右支干溝河道A1 斷面的設(shè)計洪峰流量。

阿熱勒托海河調(diào)查到2012 年洪水洪峰流量56.8 m3/s，洪水重現(xiàn)期為57 年，利用地區(qū)洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線，計算設(shè)計洪峰流量，其成果見表2。

表2 阿熱勒托海河右支干溝河道A1 斷面設(shè)計洪峰流量計算成果表

3.2 阿熱勒托海河左支泉水渠（溝）B1 斷面

阿熱勒托海河左支泉水渠（溝）B1 斷面設(shè)計洪水計算同樣采用區(qū)域洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法，阿熱勒托海河左支泉水渠（溝）B1 斷面調(diào)查歷史洪水洪峰流量為29.7 m3/s，重現(xiàn)期為57 年，計算得其不同頻率設(shè)計洪峰流量，計算成果見表3。

表3 阿熱勒托海河左支泉水渠（溝）B1 斷面設(shè)計洪峰流量成果表

3.3 阿熱勒托海河各河（溝）下游河段

阿熱勒托海河共有3 處設(shè)計洪水計算節(jié)點斷面，5 處調(diào)查洪水?dāng)嗝妗Ｓ捎谠搮^(qū)屬無資料地區(qū)，由左支泉水渠（溝）和右支干溝河道洪水匯合而成，依據(jù)2017 年12 月5 日～8 日洪水調(diào)查結(jié)果，計算左支和右支兩段河道的沿程每公里相對衰減率。

3.3.1 右支干溝河道A1、A2、A3 斷面衰減率分析計算及設(shè)計洪水計算

A1 斷面洪峰流量為56.8 m3/s，A2 斷面洪峰流量為50.8 m3/s，A1至A2 斷面區(qū)間間距0.6 km，A2 斷面至A3 斷面區(qū)間間距0.4 km。

A1 至A2 洪峰流量沿程每公里相對衰減率計算公式如下：

式中：K12i為洪峰流量沿程每公里相對衰減率；Qms為上斷面洪峰流量，m3/s；Qmx為下斷面洪峰流量，m3/s；Lsx為上、下斷面間距離，km。

洪水沿程變化計算成果：K12i=0.1761。

各個節(jié)點計算公式如下：

式中：Qgp 為設(shè)計斷面設(shè)計洪峰流量，m3/s；Qsp 為上斷面設(shè)計洪峰流量，m3/s；Ki為洪峰流量沿程平均每公里相對衰減率；Lsg為上、下斷面間距離，km。

由上式計算得到A2 及A3 斷面的設(shè)計洪峰流量。A2、A3斷面不同頻率設(shè)計洪峰流量成果見表4。

表4 A2 及A3 節(jié)點斷面洪水計算成果表 單位：m3/s

3.3.2 左支泉水渠（溝）B1、B2、B3 斷面衰減率分析計算及設(shè)計洪水計算

B1 斷面洪峰流量為29.7 m3/s，B2 斷面洪峰流量為21.9 m3/s，B1 至B2 區(qū)間間距3.1 km，B2 斷面至B3 斷面區(qū)間間距0.3 km。

根據(jù)公式，B1 至B2 洪峰流量沿程每公里相對衰減率計算成果：K12i=0.0847。

由公式計算得到B3 斷面設(shè)計洪峰流量為21.3 m3/s。B2、B3 不同頻率設(shè)計洪峰流量成果見表5。

表5 B2 及B3 節(jié)點斷面洪水計算成果表 單位：m3/s

3.3.3 阿熱勒托海河AB1、AB2、AB3 斷面衰減率分析計算及設(shè)計洪水計算

由左支泉水渠（溝）A 和右支干溝河道B 匯合后稱阿熱勒托海河AB。匯合口AB1 斷面設(shè)計洪水采用最大值疊加法，即A3 與B3 斷面同頻率設(shè)計洪水進行相加，推算得AB1 設(shè)計洪水成果，見表6。

表6 AB1 節(jié)點斷面洪水計算成果表 單位：m3/s

阿熱勒托海河AB1 斷面調(diào)查洪水洪峰流量為67.1 m3/s，AB2 斷面調(diào)查洪水洪峰流量為62.2 m3/s，AB1 至AB2 區(qū)間間距0.7 km，AB2 至AB3 區(qū)間間距2.9 km。

根據(jù)公式，AB1 至AB2 洪峰流量沿程每公里相對衰減率計算成果：K12i=0.1043。

由公式計算得到AB2、AB3斷面不同頻率設(shè)計洪峰流量，見表7。

表7 AB2 及AB3 節(jié)點斷面洪水計算成果表 單位：m3/s

阿熱勒托海河防洪治理工程各河溝設(shè)計洪水計算斷面及防洪工程設(shè)計節(jié)點斷面設(shè)計洪峰流量計算成果匯總表，見表8。

表8 各河溝計算斷面設(shè)計洪峰流量成果匯總表 單位：m3/s

4 結(jié)論

通過調(diào)查計算得出阿熱勒托海河各河溝斷面的洪峰流量計算成果。要以像阿熱勒托海河小流域為單元，加強全流域防洪體系建設(shè)和管理的研究，制定符合實際情況的、具可操作性的防洪減災(zāi)河堤建設(shè)預(yù)案，協(xié)調(diào)好防洪減災(zāi)與國土治理、城鎮(zhèn)規(guī)劃、水資源保護、水電開發(fā)等各方面的關(guān)系，群策群力，才能建設(shè)一個全方位的防洪減災(zāi)體系，更好的服務(wù)于博州經(jīng)濟社會。