库玛拉克河协合拉水文站“2015·07”洪水特性分析

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（新疆维吾尔自治区阿克苏水文勘测局,新疆 阿克苏 843000）

1 流域概况

库玛拉克河是阿克苏河的一大支流，库玛拉克河发源于汗腾格里峰等高山冰川作用区，海拔在6000 m以上，从河源至与托什干河汇合口全长293 km。据研究，上游承接大量冰川融水，流域内计有124 条冰川，冰川面积947.01 km2，冰储量268.03 km3，约占阿克苏河全流域冰储量的82.8%；河道在冰川槽谷中下切形成Ⅴ形谷，两岸山峰险峻，地表岩层破碎，因水流大多经过白云岩、大理岩地段，河水浑浊呈浮白色，特别是大水期间易发生[1～4]。协合拉水文站以上集水面积12816 km2，流域平均高程3830 m，河道平均坡降16.2‰。库玛拉克河协合拉水文站位置示意见图1。

图1 库玛拉克河协合拉水文站位置示意图

2 “2015·07”洪水气象成因分析

库玛拉克河流域7月中旬，受高温天气影响，山区主要产流区容易产生极端天气，普降大到暴雨，中心最大次雨量可达50 mm～100 mm，另外受高温影响，冰川融化，极易形成融雪洪水[5]。

2.1 前期高温天气影响

7月3日～4日阿克苏地区均出现35℃以上高温天气，阿克苏市、温宿县、沙雅县最高气温超过37℃以上，部分区域监测站超过40℃，5日～18日阿克苏地区仍维持高温天气，高于历年同期3℃，这次高温天气过程具有影响范围大、持续时间长、强度强等特点，是2015 年入夏以来最强的一次高温天气过程，见图2。

图2 阿克苏市2015年7月1日～21日平均及最高气温与历年平均气温对比图

2.2 零度层高度分布影响

2015年7月以来受高温天气影响，0℃层高度高于历年水平，高温天气之前维持在4500 m～4700 m，从7月3日出现高温天气开始，阿克苏市08时0℃层高度高度已升至5000 m以上，7月15日最高08 时0℃高度达5204 m，比历年同期偏高664 m，见表1及图3。

2.3 高山积雪融化因素影响

麦兹巴赫湖（Merzbacher Lake，东经79°52′，北纬42°13′，海拔3304 m）是阿克苏河源区大型高山冰川湖，位于吉尔吉斯斯坦境内的天山托木尔－汗腾格里山区，伊利尔切克冰川南支（亦称为南伊利尔切克冰川）和北支（亦称为北伊利尔切克冰川）之间。

表1 2015年7月1日～20 日气温及08时0℃层高度

图3 阿克苏市2015年7月1日～19日08时0℃层高度与历年对比图

近年来随着全球气温变暖，冰川对冰湖的融水补给增多，冰湖库容增加，导致麦兹巴赫湖的溃决频繁，溃决洪水量增大，给下游人身财产及水电工程安全带来危害也持续增加[5]。2011 年中国科学院冰冻圈科学家采用空间分辨率为30 m的数据分析了2009 年和2010 年的冰湖范围时间系列，依据湖体溃决时的特征，提出了麦兹巴赫湖洪水溃决指数；并根据麦兹巴赫湖洪水溃决指数曲线，将冰湖从开始补给到溃决结束划分出4 个阶段：即快速冰崩期、快速蓄水期、溃决预警期及溃决后期。

麦兹巴赫冰湖溃决洪水频繁，在1932 年～2010 年中总计发生洪水64 次，频率高达92.5%以上。库玛拉克河有实测资料以来特大洪水发生在1994 年7 月23 日，洪峰流量2700 m3/s，冬季发生的最大突发性洪水出现在1996 年12 月5日，洪峰流量825 m3/s。

2015 年7 月13 日高温前期，麦兹巴赫湖已处于蓄水期阶段，随着7 月17 日高温（最高温度达37.5℃～39.7℃）的不断上升和持续，08 时0℃层高度稳定上升至5200m以上。根据中国科学院简报：麦兹巴赫湖湖体面积约2.5 km2，已达历史高位，溃决指数已经小于0.5，根据这些特征，我们判断认为已经进入溃决预警期。中国科学院冰冻圈科学家在2009 年和2010 年预警溃决预警期的时间小于9 天。因此，预计2015 年7 月麦兹巴赫湖将在不超过5 天内溃决，即冰湖溃决洪水在7 月25 日前爆发。

3 “2015·07”洪水特性分析

3.1 洪水类型确定

2015 年“7.27”库玛拉克河发生的大洪水，是由于阿克苏地区连续持续高温天气和零度层高度达5200 m以上，引发的冰川融雪与冰湖溃决叠加形成的混合型大洪水[5-7]。

3.2 洪峰流量过程统计分析

2015 年7 月1 日～14 日，河道洪水一直在上涨，但涨幅是平缓的上升，从7 月15 日20:00开始，流量由1080 m3/s一直上涨到16 日2：00 的1660 m3/s，超过了警戒流量（1500 m3/s），16 日8:00 流量1810 m3/s达到保证流量（1800 m3/s）；7 月17 日7:00 发生最大洪峰流量2090 m3/s（实测最大洪峰流量2050 m3/s），8:00 开始缓慢的回落，到18:00 流量为1700 m3/s，7 月 17 日 23:00 突涨到 2060 m3/s；7 月 18 日最大流量1970 m3/s；7 月19 日8:00 落回到起涨时的流量1080 m3/s。洪水过程线见图4。

图4 库玛拉克河协合拉水文站2015年7月1日～19日逐时流量过程线

3.3 洪水特性分析

3.3.1 洪峰流量高

2015 年7 月27 日7∶00库玛拉克河Z～Q表查的洪峰流量2090 m3/s，实测洪峰流量2050 m3/s，超保证流量（1800 m3/s），出现了自1956年有实测资料以来居前3 位的大洪水。

3.3.2 洪水历时长

库玛拉克河2015 年7 月27 日发生的大洪水，洪水过程历时长达5 天以上，日最大流量超保证流量1800 m3/s的天数达3 天，峰顶持续时间长。

3.3.3 洪量大

洪量大是库玛拉克河2015 年7 月大洪水的又一明显特征。7 月25 日～29 日洪水，最大一日洪量为1.446×108m3；最大三日洪量为3.790×108m3；最大五日洪量为5.564×108m3。库玛拉克河2015 年“7.27”洪水洪量统计见表2。

表2 库玛拉克河2015年“7.27”洪水洪量统计表洪量单位： 108m3

3.3.4 洪水等级分析

根据协合拉水文站1956 年～2014 年共59 年洪水系列资料，采用P-Ⅲ曲线经计算机优选适线确定设计洪水技术成果见图5 及表3。

表3 库玛拉克河协合拉站洪峰流量频率计算表 洪量单位： m3/s

图5 库玛拉克河协合拉站设计洪水频率曲线图

“2015·07”洪水最大洪峰流量为实测值2050 m3/s，根据以上计算成果“7.27”洪水过程最大洪峰流量为10 年～20年一遇的洪水。

依据《水文情报预报规范》（SL 250-2000）规定的年最大洪水定性等级划分标准[8]，此次“2015·07”洪水最大洪峰流量重现期小于20 年一遇，定性为较大洪水。

4 结语

2015 年7 月库玛拉克河发生最大洪峰流量2050 m3/s的洪水，是由于阿克苏地区连续持续高温天气和零度层高度达5200 m以上引发的冰川融雪与冰湖溃决叠加形成的混合型洪水，其中7 月25 日～26 日属于冰川融雪的洪水、7 月26 日～27 日属于冰川融雪与冰湖溃决叠加形成的混合型洪水、7月28 日～29 日属于冰川融雪的洪水。

根据年最大洪水定性等级划分标准，此次“2015·07”洪水最大洪峰流量重现期小于20 年一遇大于10 年一遇，定性为较大洪水。