阿克苏市东城区洪水分析

于春平

（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司）

0 引言

阿克苏柯克亚河出山口至末端之间洪灾泛滥面积为298.50 km2，区域夏季暴雨汇入柯克亚河和依来克沟，两洪沟在地区实验林场汇合为卡尔斯亚沟，由西北向东南，流经阿克苏市东城区，跨过多浪渠，退入新大河。卡尔斯亚沟多次给阿克苏市东城区带来洪水灾害。

1 流域概况

柯克亚河发源于温宿县境内天山托木尔峰的南坡，是一条山区冰川融水和降水补给为主的河流；依来克沟发源于天山南坡，位于温宿县柯克亚河和台兰河之间，由三条较大洪水沟组成，其中上游玻璃厂洪水沟的洪水在台兰河老龙口经泄洪渡槽全部退入台兰河，其余两条洪水沟出山口后由北向南穿越戈壁砾石带，在实验林场与柯克亚河汇合成为卡尔斯亚沟；卡尔斯亚沟流经阿克苏市东城区，最后汇入新大河。

2 洪水类型及特点

柯克亚河洪水的成因可分为暴雨型洪水、冰雪消融型洪水、暴雨与冰雪消融混合型洪水，其中以暴雨型洪水最为突出。据分析，柯克亚河洪峰流量在30 m3/s 以上的洪水均为暴雨型洪水，峰值在50 m3/s 以上的洪水，其主峰段均由暴雨形成；依来克沟洪水为暴雨型洪水。

3 历史洪水

3.1 历史洪水访问

2002 年对柯克亚河历史洪水进行访问，访问对象为红旗坡水管站2 名退休职工，年龄为62 岁和68 岁（1958 年到2002年一直在柯克亚龙口从事水管工作），两人均表示1971、1984、1989、1998、2002年柯克亚河河水较大。

3.2 洪水调查情况

自1984年起，水文工作者多次对柯克亚河洪水进行调查，调查情况见表1。

3.3 重现期

根据柯克亚河历史洪水访问和调查情况，确定2017 年洪水是1958年来最大的一场洪水，洪水重现期为60 a一遇。

表1 洪水调查表

3.4 设计洪峰流量

柯克亚河柯克亚水文站只有1 a 不完整实测资料，且洪水期缺测，因此水文分析计算选取邻近流域台兰河台兰水文站为参证站。

3.4.1 参证站设计洪峰流量

对台兰水文站1957－2013 年实测洪水系列进行频率分析，得到台兰水文站设计洪峰流量，成果见表2。

表2 台兰水文站洪水分析成果表 单位：m3/s

3.4.2 柯克亚河与依来克沟设计洪峰流量

柯克亚河与依来克沟无实测洪水资料，采用无资料地区洪水计算方法得到各河沟设计洪水。

3.4.2.1 洪峰模数法

选用邻近流域台兰水文站为参证站，利用洪峰模数法计算各河沟设计洪峰流量，成果见表3。

式中：、Q设计、F设计为设计站洪峰流量与流域面积；Q参正、F参正为参证站洪峰流量与流域面积（km2）；np为参数，新疆无资料地区小流域一般取2/3。

表3 洪峰模数法计算各河沟设计洪水成果表 （单位：m3/s）

3.4.2.2 地区综合经验公式法

利用南疆巴州至克州有实测洪水资料的8 个中小河流水文站建立暴雨洪峰流量经验公式（1）计算各河沟多年平均年最大洪峰流量，移用台兰水文站设计参数，得到各河沟设计洪峰流量，成果见表4。

式中：Qm为多年平均年最大洪峰流量（m3/s）；F 为控制断面流域面积（km2）；L为河流长度（km）；J为河道纵坡（‰）；F为流域形状系数，f=F/L2；Pm为流域多年平均最大24 h 降雨量（mm）。

3.4.2.3 地区洪峰流量综合频率曲线法

选取与柯克亚河流域临近的台兰、卡木鲁克、卡拉苏、黑孜水文站作为参证站，用地区洪峰流量综合频率曲线法，推求调查断面不同频率洪峰流量，公式如下：

表4 地区综合经验公式法计算各河沟设计洪峰流量成果表

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为调查洪水洪峰流量模比系数。

根据2017年9月洪水调查成果，实验林场大桥断面洪峰流量241 m3/s，为60 a一遇洪水，模比系数Kd=3.95。

表5 地区洪峰流量综合频率曲线法计算实验林场大桥断面设计洪峰流量成果表

3.4.2.4 推理公式法

3.4.2.4.1 最大24 h降水量

台兰水文站是距柯克亚河最近的水文气象站，有实测的最大1 d降水量资料，由台兰水文站最大1 d降水量推算柯克亚河和依来克沟最大24 h降水量，计算见公式4～6。

式中：p1r为台兰水文站最大1 d 降雨量（mm）；K1为项目区内河沟与台兰水文站降雨量折算系数，台兰水文站高程为1 648 m，柯克亚河的山前暴雨区域平均高程在3 000 左右，通过分析柯克亚河K1取1.10，依来克沟取1；h24为最大24 h点降雨量（mm）；P1r为最大1 d降雨量（mm）；K2为最大1 d降雨量与最大24 h 降雨量折算系数，取K2=1.13；H24为最大24 h面降雨量（mm）；K3为最大24 h点、面降雨量折算系数，取K3=0.99。

对台兰水文站1965-2007年最大1 d降水资料进行频率分析，得到台兰水文站设计最大1 d降水成果，见表6。由表6和公式4～6计算计算得到各流域不同频率设计降水成果，见表7。

表6 台兰水文站最大1 d降水量计算成果表 单位：mm

表7 各河沟最大24 h降水计算成果表 单位：mm

续表7

3.4.2.4.2 设计洪峰流量

设计洪峰流量计算公式如下：

式中：Qm为设计洪峰流量（m3/s）；ψ为洪峰径流系；SP为设计频率的雨力（mm/h）；τ为汇流时间（h）；tc为产流时间（h）；m为汇流参数；F为流域面积（km2）；L为河长（km）；J为河道比降（用小数表示）；θ为流域特征参数；μ为产流参数；R 为损失系数，取1.08；r1为损失指数，取0.75；n为暴雨衰减指数，根据新疆《可能最大暴雨图集》，确定n取0.75。

用上述公式，采用迭代试算法求设计洪峰流量，见表8。

表8 各河沟设计洪峰流量成果表

卡尔斯亚沟由柯克亚河与依来克沟在实验林场汇合而成，实验林场大桥断面洪峰流量由柯克亚河与依来克沟出山口洪峰流量衰减叠加而来。柯克亚河、依来克1沟、依来克21沟、依来克22 沟出山口距离实验林场大桥断面分别为36.70 km、34.90，37.10，39.40 km，移用台兰河洪峰衰减系数1.42%/km，得到实验林场大桥断面设计洪峰流量见表9。

表9 实验林场大桥断面设计洪峰流量成果表

4 结语

4.1 成果选定及合理性分析

文章选取无资料地区中小河流洪水计算常用的4 种方法分析柯克亚河与依来克沟设计洪水，经对比分析推理公式法与地区洪峰流量综合频率曲线法成果接近。2017年8月25日实验林场大桥断面调查洪峰流量241 m3/s，洪水重现期为60 a 一遇，与推理公式法推算得到的60 a一遇洪峰流量为251 m3/s 接近，说明2017年9月调查洪峰流量和重现期的确定较为合理。选取与柯克亚河流域临近的台兰、卡木鲁克、卡拉苏、黑孜水文站作为参证站，用地区洪峰流量综合频率曲线法推求的设计洪峰流量成果可靠。因此推荐选用地区洪峰流量综合频率曲线法推求的设计洪峰流量成果。

4.2 卡尔斯亚沟代表断面设计洪水

实验林场大桥至乔格塔电站之间工程断面设计洪峰流量采用2017 年8 月25 日调查洪水衰减率推算，实验林场大桥断面洪峰流量241 m3/s，乔格塔电站洪峰流量193 m3/s，两断面间距离16.99 km，洪水衰减系数1.18%/km。代表断面设计洪峰流量见表10。

表10 卡尔斯亚沟代表断面设计洪峰流量计算表