库尔楚河塔什店8号沟河道演变分析

魏 娟

（新疆巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000）

1 概况

库尔楚河塔什店8号沟位于巴州库尔勒市塔什店镇境内，流域海拔在1300 m～1050 m之间，地势为西北高东南低，山洪沟多为枝状和梳状沟谷，是一条以降雨水为补给来源的季节性山洪沟，从河源至山洪沟泄洪洼地河长11.8 km，其中，218国道以北各洪沟汇集口以上河长9.5 km。整个8号沟流域面积达28.99 km2，其中，218国道以北各洪沟汇集口以上集水面积达28.24 km2、山洪沟泄洪洼地面积达0.75 km2。

2001~2003年期间，塔什店镇政府通过防洪改造，在8号沟西支沟口修建拦洪堤，将西支洪沟的洪水通过拦洪堤和泄洪渠疏导至下游，与东支山洪沟汇合，汇合后的洪水沿8号沟河道流至孔雀河北岸的泄洪洼地。经实地勘察，2009年新建砖厂在8号沟东支沟口和沟口以上300 m处修建拦洪堤，将东支的洪水通过拦洪堤和泄洪渠，疏导至西支洪沟的泄洪渠中。现东、西两支山洪沟的汇合口在原汇合口上游1.5 km处。现规划在 8 号沟右岸 （K0+000～K0+27.3）、（K0+339～K1+376.4）段修建1.065 km堤防，设计整治河宽为现状河宽，宽31～55 m。右岸（K0+27.3～K0+339)、(K1+376.4～K2+392)段长 1.3273 km。为加固、扩建堤防工程，堤线沿现状老堤布置，设计整治河宽22～37 m。为确保工程顺利建设，需对该段河道进行演变分析。

2 塔什店8号沟水文特性

2.1 降水、蒸发特征

塔什店镇属典型的暖温带大陆性干旱气候，多年平均气温11.2℃，多年平均降水量74.8 mm，降水量年际变化大，年最大降水量达165.6 mm，年最小降水量为17.0 mm，多年一日最大降水量42.6 mm。流域内降水量的垂直地带性变化不大，山区降水量略大于平原区。年平均蒸发量2070 mm（20 cm蒸发器观测值），蒸发的时空变化规律与气温相同，最大年蒸发量与最小年蒸发量之比为2.2。

2.2 洪水特性

塔什店镇8号沟山体较低，流域最高海拔仅有1260 m，没有永久性冰川和积雪。流域区地下水位低，不能补给洪沟。当降雨强度小时，降水全部渗入地下，因此，8号沟大多时段干枯无水，只有在降雨强度较大时沟内才会有洪水汇集，所以塔什店镇8号沟洪水类型属于典型的暴雨型洪水。

3 塔什店镇洪水分析

3.1 洪水调查成果

塔什店镇8号沟属无水文资料区。2017年4月对塔什店镇8号沟2016年8月发生的历史最大洪水进行了调查。调查位置分别位于8-1、8-2、8-3和8-8号沟出山口附近。各调查河段的左、右岸为土戈壁砂砾石河岸，河床均由砂、石组成，河床中遍布直径约2～10 cm左右的卵石。调查河段洪峰流量计算采用曼宁公式计算，8号沟出山口处洪水调查成果一览表1。

3.2 洪水调查成果分析

本次调查河段均尽可能选取横比降较小的顺直段，大断面及洪痕采用毫米级RTK测量，高程为北京54平面坐标系高程。为保证洪痕判断的准确性，均以具有漂浮物残存或清晰水蚀岸坎为依据，在左右两岸选取1~2个洪痕位置进行测量。因本次调查洪水发生日期为2013年8月23日，距洪水调查日期较近，洪痕清晰可见，河段内洪水水面线侵蚀岸坎上下游连续，有迹可循，故洪调成果比较可靠。

表1 8号沟出山口处洪水调查成果一览表

3.3 8号防洪工程处设计洪峰计算

受资料条件之限，采用“洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法”，推求工程处设计洪峰流量，公式如下：

式中：QP为设计洪峰流量，m3/s；KP为设计洪峰流量模比系数；Qd为调查历史洪水洪峰流量，m3/s；Kd为调查洪峰流量模比系数。

分别选用大山口、黄水沟、克尔古提、迪那河水文站作为模比系数地区综合频率曲线法的参证站。采用以上参证站的实测洪峰流量样本，按照连续系列，编制洪峰流量模比系数地区综合频率曲线，据此求得不同频率下的KP值。根据2003年发生洪水的重现期（23年），选用8号沟东、西支出沟口和洼地前端泄洪渠上2003年洪水调查值 (分别为10.1 m3/s、14.8 m3/s和18.0 m3/s)，2003年洪水的洪峰模比系数Kp值（3.32）是通过重现期和洪峰流量模比系数综合频率曲线上反查出来，来推求8号沟东、西支出沟口和洼地前端泄洪渠上设计洪峰流量，见表2。

表2 根据2003年洪水重现期计算工程处的设计洪峰流量

4 泥沙特性分析

4.1 参证站泥沙特征

塔什店镇8号沟流域无实测泥沙资料。河流泥沙主要来自暴雨洪水对表面土壤的侵蚀以及河槽本身的冲刷。因迪那河与塔什店镇8号沟同发源于天山南坡，流域的气候、水资源特征、地质地貌、植被、流向等相类似，本次采用迪那河水文站作为8号沟泥沙分析的参证站。

迪那河站以上流域，植被覆盖程度较底，山势崎岖陡峻，汇流坡降大。尤其在中低山带流域地表光秃，岩石分化严重。为暴雨及融雪洪水提供了充分的物质条件和动力条件，成为产沙能力较大的河流。其集水面积1615 km2，多年平均径流量 3.484×108m3，多年平均输沙量 275×104t，多年平均侵蚀模数1718 t/km2，最大年输沙量766×104t，最小年输沙量 101×104t。

4.2 塔什店镇8号沟出山口多年平均输沙量计算

塔什店镇8号沟是一条间歇性的山洪沟，只在降暴雨的情况下才会发生洪水，且洪水持续时间不超过一天。由于塔什店镇8号沟无实测泥沙资料，在估算输沙量时，采用参证站迪那河水文站1971～1993年最大一日平均输沙率资料推算。用迪那河历年最大一日平均输沙率资料进行频率计算，推求迪那河2.00%与5.00%的设计最大一日平均输沙率及其输沙模数，频率曲线和设计成果，见图1、表3。

图1 迪那河站最大一日平均输沙率频率曲线

表3 迪那河站设计最大一日输沙率成果表

根据迪那河2.0%与5.0%的设计最大一日平均输沙率，计算得其对应的设计最大一日输沙模数分别为2894 t/km2和2012 t/km2，直接移用迪那河设计最大一日输沙模数作为塔什店镇8号沟的设计输沙模数，将选用参数代入公式：

式中：Ws为设计最大一日悬移质输沙量，t；F为8号沟集水面积，km2；Ms为参证站设计最大一日悬移质输沙模数，t/km2。

推算得塔什店镇8号沟东、西支2.00%的设计最大一日悬移质输沙量分别为 2.859×104t和 4.022×104t；与5.00%的设计最大一日悬移质输沙量分别为1.988×104t和 2.797×104t。

4.3 流域输沙量沿程变化

塔什店镇8号沟平时无水，河道中的泥沙主要来自于洪水。由于塔什店镇8号沟流域汇流坡降与河道坡降较大，流域汇流时冲刷能力强，在水动力条件充沛时，洪水中的泥沙含量较大。根据洪水调查时实地踏勘，塔什店镇8号沟东、西支出沟口处河床质多由砂石组成，且出山口处的冲刷明显。在出沟口以下河段，河床质多由戈壁砂石组成，工程区域内又是人工泄洪渠，水流较集中，水流挟沙能力较大。

5 规划河段河床演变

造成河道改道、河床冲淤变化的主要原因是洪水对河床的冲刷和洪水中泥沙的淤积，根据塔什店镇8号沟不同年代洪水调查资料，和各次洪水调查时河段实地踏勘情况记录，以及搜集的近期卫星图片，对河段河床历史演变情况进行对比分析。

5.1 塔什店镇8号沟西支出山口至东、西支汇合口河段

根据不同时期洪水调查资料对比分析，和实地踏勘情况来看，该工程河段的河道受地形的约束，形成下切的河沟，河床宽度在40～50 m之间，多为顺直的矩形河槽，两边河岸高1.5～3 m，河床底部平坦，局部最大冲刷深度达0.5m，局部淤积高度达0.3 m。每次洪水前后河道内冲淤变化不明显，从河床总的变化趋势来看，呈逐渐下切的趋势，出山口附近没有形成阶地，河床深切洪积扇沉积层中。

5.2 塔什店镇8号沟东、西支汇合口以下河段

此段河道，水流沿山前洪积扇向下流动，在东、西支汇合口以下下切的河沟，受人类活动影响较大，河床宽度在30～40 m之间，多为顺直的矩形河槽，两边河岸高2～4 m，河床底部平坦，局部最大冲刷深度达0.2 m。河道中无明显的泥沙堆积。

6 结语

由于无水文监测资料，使得塔什店镇8号沟防洪工程处的河道情况不明。文章通过分析河道分文特性，采用洪水调查法和和模比系数地区综合频率曲线法，求得工程处不同频率下的洪水。采用参证站，求得工程处输沙情况。经过对各方面综合情况进行分析，洪水对河床变化情况影响不大。东西支汇合口河段处于下切的趋势，东西支汇合口以下河段河道稳定。不会对防洪工程建设造成影响。