浅谈新疆主要河流洪水类型及变差系数Cv特征

(新疆阿克苏水文勘测局，新疆 阿克苏 843000)

新疆河流一般为内陆河流，流域面积较大，河流较长，河源有稳定的固体水库冰川补给，河流中下游为暴雨洪水补给，河源各支流多为冰川和冰雪融水补给，干流多为混合型洪水。河流洪水Cv值、Cs值变化规律直接关系到水利水电工程的建设规模，防洪工程的投资，水利工程的建设的经济和安全。分析河流洪水频率曲线的走向、历史洪水、特大洪水的重现期，是研究新疆河流洪水Cv值、Cs值的基础。流域规模的大小，河源海拔的高低，洪水形成的机制，受西风环流水汽来源的影响，河源所在的区域等影响着河流洪水的年际变化，决定着变差系数Cv，偏态系数Cs变化规律。 研究新疆河流洪水Cv值、Cs值变化规律，重要的是研究时空变化规律。对于资料短缺，或在无资料的河流进行水利水电工程的建设，分析周边临近流域河流洪水Cv值、Cs值的规律，可以为水利水电工程提出合理可靠地依据。

1 洪水概况

1.1 主要洪水类型

新疆河三山两盆，特殊的地形，大陆腹地远离海洋，山体地形呈“ε ”状，在西风环流的作用下，由大西洋、里海及巴尔喀什湖西来的温湿气流，已是强弓之末，受天山山脉的抬升，在伊犁河谷、在天山南北坡、阿勒泰山脉、南疆帕米尔高原、昆仑山脉等山区形成降水。由于降水时空分布不均，部分区域会形成洪水灾害，主要洪水类型有五种，主要是：(1)暴雨型洪水；(2)融雪型洪水；(3)暴雨融雪混和型洪水；(4)溃坝型洪水；(5)溃坝混和型洪水等其他类型。

1.2 河流历史洪水调查

新疆河流历史洪水调查工作主要在解放以后进行，解放后自治区水文局在1955-1960年南北疆主要河流先后设立了水文站，南北疆都进行了历史洪水调查，50至80年代编制了《喀什地区水文手册》。进入90年代，特别是90年代末期21世纪初，大洪水进入高频发期，1999年南北疆都发生了大洪水，特别是南疆诸河，各河水文站实测洪水量值都超过了《喀什地区水文手册》的历时洪水量值。重现期达100年，使各水文站设计洪水的重现期重新率定。新疆水电设计院、兵团一、二分院及各水利部门对额河、伊犁河等新疆诸河都进行了历史洪水调查，新疆河流年最大洪峰流量年际变化与洪水成因有关，冰雪融水河流洪峰流量Cv值较小，暴雨洪水Cv值较大，易发生突发性洪水的叶尔羌河、克孜河、四棵树河、奎屯河以及泥石流易发生地区的河流Cv值也较大。

2 新疆主要河流洪水Cv值分析

2.1 额尔齐斯河

额尔齐斯河发源于新疆最北部的阿尔泰山脉南麓，水系呈单向羽状不对称性，由河源的卡依尔特斯河、库依尔特斯河汇合后，有喀拉额尔齐斯河、克兰河、布尔津河、哈巴河和别列则克河汇入，后流出国境。各支流发源于海拔3 500 m左右的齐格尔台大坂。由于额河纬度高，雪线低，冬季冰雪深厚，气候环境为冷半年和暖半年，洪水成因主要为冰雪融水，年际变化稳定。各支流山口水文站Cv值在0.2～0.4间。额河中下游喀腊塑克、布尔津水文站因受干支流洪水叠加，不仅有冰雪融水洪水，还接纳了中低山区的暴雨洪水，混合型洪水为主要类型。额河干支流进行了多次历史洪水调查，洪峰Cv值在0.3～0.6间。乌伦古河源流5条支流洪水多为冰雪融水型洪水，洪峰Cv值在0.2～0.4间。干流二台站、福海站间因福海灌区引水，洪水需要还原，加上区间暴雨的影响，洪水多为混合型洪水，洪峰Cv值在0.3～0.6间。

表1 新疆主要河流集水面积和洪峰流量Cv值、Cs/Cv变化规律表

2.2 伊犁河

伊犁河在我国境内主要由主流特克斯河、北支喀什河和东支巩乃斯河组成。因此，伊犁河洪水成因受三大支流影响，其中影响力最大的是特克斯河，喀什河次之。特克斯河、喀什河河源海拔较高，上游冰川面积大；特克斯河河源海拔高程6 000余 m，有冰川面积1 559 km2，占该河流域面积的5.7%；喀什河河源海拔高程4 500余 m；有冰川面积408 km2，占该河流域面积的4.7%。特克斯河、喀什河穿越的昭苏县、特克斯县、新源县、尼勒克县，是伊犁地区三大降水带中的两大区域。从其洪水组成上分析，三大支流特克斯河、喀什河、巩乃斯河冰雪融水洪水约占55%～65%，暴雨洪水约占35%～45%。再从降水的集中程度和气温情况看，特克斯县、昭苏县和尼勒克县，夏季5～8月的降水量约占年降水量的50%～70%，伊犁地区夏季零度层高度较高，在3 500～5 500 m之间，极端地面最高气温可达33℃～41℃，热量相当充足，因此，伊犁河洪水成因主要有：季节性积雪融水洪水、冰川和永久积雪融水洪水和暴雨洪水三种。伊犁河干支流进行了多次历史洪水调查，三大支流洪峰Cv值在0.3～0.6间。中游雅马渡水文站和三道河子站Cv值在0.4～0.5间。

2.3 阿克苏河

阿克苏河是一条以冰雪消融补给为主的河流，夏季大规模的冰雪消融是河流洪水形成的最基本原因。由于阿克苏河两条支流地形、地貌特征、水流条件、流域性状等形成河流洪水的基本要素有着较大差异，因此上游2支流的洪水成因既有共同之处，也有各自的特点，受制于两条支流洪水成因的阿克苏河干流洪水的成因更具复杂性。干支流洪峰Cv值在0.5～0.6间。倍比Cs/Cv在4～6间。

3 不同类型洪水Cv值分析

受流域大小的影响，Cv值呈现一定的变化规律。流域大的河流，如伊犁河、额尔齐斯河、阿克苏河、叶尔羌河、开都河及孔雀河等各大支流都发源于山区，洪水类型多为融雪型，受气温日变化影响，一日一峰，洪水过程为矮胖型，洪水年际变化稳定，Cv值多在0.3～0.5间。往下游进入干流，各支流洪水汇入，再加上中低山区的暴雨洪水的叠加，洪水类型呈现为混合型。洪水一日一峰减弱，洪水过程呈现峰高量大的过程。从历年洪水发生统计，混合型洪水是干流主流洪水。

3.1 暴雨洪水

暴雨洪水峰型尖瘦，历时短，多为发源于天山南北坡、昆仑山北坡中低山区的中小河流。洪水年际变化大，Cv值在0.6以上，有些小河流甚至达到1.0。

3.2 融雪型洪水

高山冰川、降雪、固体水库经过整个冬季的积累春夏之季受气温持续升高的影响，河流就会发生融雪型洪水，融雪型洪水在山区和平原区都会发生，受昼夜温差的影响，洪水过程也呈现一日一峰的日变化过程。洪水过程持续时间较长，缓涨缓落，峰型矮胖，Cv值一般在0.4以下，Cs/Cv也在3倍以下。

3.3 春洪(融雪型洪水)

春洪为冰雪融水洪水，主要受气温和积雪厚度及消融区的范围的影响，春季由于山区气温回升较慢，融化的时间较长，考虑出山口以上山区融雪较平原区有一滞后时段，持续高温天气对出山口后的平原区消融量影响很大，因此春洪洪量计算中消融面积按各洪沟出山口后与渠线相交段的洪积扇上的平原面积作为核算的面积。并用三角形概化。(消融的覆盖面积主要是在出山口后的平原区)。春洪洪水汇集快，洪量较大，因此这几条洪沟的春洪对渠线影响较大。每年的3～4月气温从0℃以下，经过连续3～5 d持续高温，温度上升15℃～20℃，各洪沟发育在浅山区，加上平原区洪积扇上的冰雪急剧融化，形成春洪。春洪洪峰流量较夏洪洪峰流量小，但洪量较大，洪水持续时间较夏洪为长，洪水量较夏洪为大，同时3～4月份，虽然气温已较高，但地面化冻不深，下渗损失不大，也是春洪过程较长的原因。一般春洪的Cv值在0.3以下，Cs/Cv也在3倍以下。

3.4 溃坝型洪水

溃坝型洪水过程为半个暴雨或混合型洪水过程，即为从直立陡壁的洪峰接剧烈的下泄过程。这种过程为洪峰到底部的过程峰值很高，破坏作用极大。主要发生在南疆叶尔羌河，克孜河，北疆精河等河流。溃坝型洪水的Cv值在0.7～1.0间，Cs/Cv在3.5～5。

3.5 混合型洪水

新疆河流的洪水大部分发生的是混合型洪水，以各河出山口断面为例，缓涨缓落，峰高量大，持续时间长，有明显的日变化。经分析混合型洪水的Cv值范围较大，在0.3至0.8间，Cs/Cv也在2.5～9间。

4 主要河流Cv值及Cs/Cv评价分析

通过对新疆三山两盆河流分布，径流量为10亿 m3以上的河流有18条，径流量为1～10亿 m3的河流45条，径流量小于1亿 m3的河流约为900条。从河流洪水成因、洪水类型、结合洪水系列50多年进行分析，可总结得出各主要河流具体Cv值和Cs/Cv值(见表1)。

5 结语

新疆河流众多，河流较长，流域规模的大小，主要河流洪水的年际变化受河源海拔的高低、洪水形成机制及类型、西风环流水汽来源的影响较大。而主要河源所在的区域决定着变差系数Cv和偏态系数Cs的变化规律。研究新疆河流洪水Cv值、Cs值变化规律，可以得出主要河流洪水的时空变化规律，对于在资料短缺或无资料的大中型河流进行水利水电工程建设具有重要现实意义，为新疆水资源开发利用提供基础依据和技术支撑。

[1]历年《中华人民共和国水文年鉴》.新疆维吾尔自治区水利厅水文总站刊印.

[2]新疆水利水电勘测设计研究院.洪水地区组成专题研究报告.2012.12.

[3]SL44-2006.水利水电工程设计洪水计算规范.

[4]新疆维吾尔自治区水利厅新疆水利学会.新疆河流水文水资源.1999.7.

[5]能源部水利部水利水电规划设计总院.水利水电工程设计洪水计算手册.1995.10.