吐鲁番市塔尔朗河洪峰流量衰减分析

肖 雄

（新疆维吾尔自治区吐鲁番水文勘测局，新疆 吐鲁番 838000）

0 引言

雅尔乃孜水库位于雅尔乃孜沟沟口上游0.8 km处。1977年11月兴建，1983年11月完工开始蓄水，1984年2月14日在东坝肩处溃决。经专家评定，水库大坝存在坝基渗漏与坝间渗漏问题。为了除险加固工程需要，需对水库洪水及衰减情况进行分析。

1 流域概况

塔尔朗河位于吐鲁番盆地北部山区，是雅尔乃孜水库上游唯一水系，来水主要为冰川融水、融雪和降雨、地下水等。塔尔朗河与雅尔乃孜沟区间汇水面积为160 km2，区间不产流且无洪沟汇入。塔尔朗河出山口后通过山前冲击、洪积扇区，穿越兰新铁路后形成漫滩在312国道下约2 km处水流集中冲刷成槽，进入雅尔乃孜沟。沟内交河古城周边有两条泉水沟，即马哈沟和阿斯喀瓦克沟，其中马哈沟泉水从交河古城城东流下，阿斯喀瓦克泉水从城西流下，两股泉水在古城南端汇合，流向雅尔乃孜水库，多年平均径流量为0.7871×108m3。水库工程区域地处吐鲁番盆地西北端，盆地内降水少，蒸发量极大，夏季干燥酷热，冬季严寒多风。塔尔朗河出山口距离吐鲁番市约43 km（公路里程），下游为吐鲁番工农业及居民相对较集中区域，人口为7.8万人，河流水资源的利用程度较高。

2 参证站选定

塔尔朗专用水文站位于天山南坡塔尔朗河出山口的桃儿沟村，建于1998年，观测项目为水位、流量，资料数据可靠，符合行业或国家颁布的技术标准（规范或手册）。塔尔朗专用水文站只有1998年～2003年、2007年实测洪水系列和1987年、2005年、2017年、2018年洪水调查资料，资料系列较短，无法按实测资料来计算洪水，因此选取周边长系列站作为参证站，做代表性分析，依据长系列站的资料对本站系列插补延长。经塔尔朗水文站和周边站洪峰流量及各时段洪量相关分析，相关关系最好的长系列站为煤窑沟水文站，因此可选煤窑沟水文站作为参证站。

从塔尔朗河与煤窑沟河最大洪峰流量发生日期统计结果（见表1）可以看出:两河年最大洪峰流量出现日期相同有7年；虽然其中有些年份最大洪峰流量出现时间不一致，经两站实测资料分析，当塔尔朗河发生洪水时，相应煤窑沟河也同时发生洪水。据以上分析，可以充分说明塔尔朗和煤窑沟河洪水成因相似，洪水同步性较好，选择煤窑沟站为参证站是合理的。

表1 塔尔朗河与煤窑沟河最大洪峰流量发生时间分析表

3 塔尔朗水文站设计洪峰流量计算

采用频率计算法、洪峰模数法和洪峰流量模比系数综合频率曲线法三种方法分析计算，计算结果见表2。

表2 塔尔朗水文站设计洪峰流量成果对比表

经对比分析，洪峰模数法计算较方便，塔尔朗河与各参证站河地处于同一气候分区的相似流域，其下垫面和洪水的形成具有相似性，洪水同步性较好，煤窑沟河发生洪水时塔尔朗河也发生洪水，与参证站流域面积只差3.0%，故直接移用参证站洪峰流量相同频率的洪峰模数估算的设计洪水，其计算结果切合实际，故推荐洪峰模数法推算的设计洪峰流量计算成果作为本次塔尔朗出山口（水文站）设计依据。

4 塔尔朗河上下游河段洪水衰减率计算分析

在吐鲁番水文勘测局2008年6月完成的《吐鲁番市雅尔乃孜水库除险加固工程水文计算》和吐鲁番市水利水电勘测设计研究院2013年7月完成的《新疆维吾尔自治区吐鲁番市吐鲁番市塔尔朗河防洪应急工程初设（代可研）报告》报告中，雅尔乃孜水库洪水为上游塔尔朗水文站洪水分别流经30.8 km长的戈壁衰减损失后剩余的洪水汇入雅尔乃孜水库。

塔尔朗河流域缺乏洪水衰减试验资料。经上下游洪水断面洪峰流量调查:

1987年塔尔朗站调查洪峰为325 m3/s，在雅尔乃孜沟调查洪峰为211 m3/s；2000年塔尔朗站调查洪峰286 m3/s，雅尔乃孜水库最大进库流量为77.0 m3/s；2005年塔尔朗出山口为310 m3/s，兰新铁路调查洪峰流量235 m3/s，G30国道18个涵洞调查洪峰流量为160 m3/s，雅尔乃孜水库当年最大进库流量为140 m3/s；2017年6月27日塔尔朗站洪峰流量180 m3/s，入库5.0 m3/s；2018年8月4日洪峰流量160 m3/s，入库最大流量为5.58 m3/s。

根据上述几次洪水过程可计算出每公里平均衰减率在1.0%～2.9%之间，每公里平均衰减率为2.0%，说明该河不同河段不同年份洪水演变过程有所差异，见表3。

表3 塔尔朗上下游河段洪水衰减率计算表

临近河流对比:根据临近河流场次洪水上下游6 km河道实测洪峰流量相对衰减率为11%，平均每公里衰减1.8%，与塔尔朗平均衰减率接近。

通过塔尔朗、煤窑沟洪水衰减计算分析，煤窑沟河平均每公里衰减1.8%，塔尔朗河几次洪水调查值平均衰减率为1.0%～2.9%；塔尔朗、煤窑沟洪水衰减实验结果综合分析，从偏安全考虑，本次推荐采用两条河中每公里衰减率最小值1.9%作为塔尔朗河下游各断面洪水衰减率，结果见表4。

表4 塔尔朗及周边河流洪水衰减计算分析成果

5 雅尔乃孜水库入库设计洪水计算

（1）雅尔乃孜水库入库设计洪峰计算

用两种方法计算雅尔乃孜水库入库设计洪峰流量成果，一是根据塔尔朗河每公里1.1%的衰减率计算雅尔乃孜水库入库设计洪峰流量成果（递减法）；二是根据水库调查洪水用洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法推算出水库设计洪峰流量。

通过以上两种方法计算分析，两种结果相差不大，其中洪峰流量模比系数综合频率曲线法考虑了周边河流水文资料、本河流和塔尔朗河段场次洪水调查资料，递减法设计成果考虑了塔尔朗河段上下游洪水演变过程，因此，本次推荐采用模比系数地区综合频率曲线法成果作为雅尔乃孜水库入库设计洪峰流量成果，见表5。

表5 雅尔乃孜水库衰减后设计洪峰流量成果

（2）雅尔乃孜水库入库设计洪水过程线计算

根据水管站和洪水调查资料分析，1987年、2000年、2005年、2018年三场大洪水上下游洪水传播时间，见表6。

表6 塔尔朗站至雅尔乃孜水库洪水传播时间统计表

塔尔朗水管站距离雅尔乃孜水库30.8 km，河道出山口至雅尔乃孜沟区间河道基本上为漫滩河床，河槽不明显，洪水衰减严重。按上述四场（1987年、2000年、2005年、2018年）洪水传播的时间分析，上下游洪水起涨和最高峰传播时间分别为1987年12小时，2000年14小时，2005年12小时，2018年9小时，四场洪水起涨和最高峰平均传播时间为12小时，区间洪水演进的平均速度为0.42 m/s，即上游塔尔朗站洪水经过12小时才能到达下游雅尔乃孜水库。

（3）洪水过程线衰减分析

根据以上分析上游塔尔朗站洪水途经30.8 km，洪水衰减严重，经过12小时才能到达下游雅尔乃孜水库。四次洪水过程平均每公里衰减率为1.9%，上下游区间30.8 km共衰减58.5%。

（4）雅尔乃孜水库入库设计洪水过程线

用上游塔尔朗水文站典型洪水过程，采用以峰、量控制同频率放大的方法，即典型洪水的洪峰流量和各时段洪量的放大倍比法，以及上述洪水传播的时间和平均衰减率确定雅尔乃孜水库入库设计洪水过程线（过程线计算5日（120小时后水量基本平稳）），见图 1。

图1 雅尔乃孜水库入库设计洪水过程线图

6 结语

塔尔朗河属天山南坡山溪性河流，洪水成因多为暴雨所致，且多以局地性暴雨引发洪水为主。洪水具有突发性，短历时，陡涨陡落，破坏性极大的特点。洪水从河道出山口塔尔朗水文站至雅尔乃孜沟区间河道基本上为漫滩河床，河槽不明显，坡降平缓，洪水需要流经12个小时，才能到达雅尔乃孜水库，洪水洪峰流量衰减严重。本文通过参证站进行资料系列延长，求出塔尔朗河水文站的洪峰和雅尔乃孜水库洪峰流量及各时段洪量，并计算出水库设计洪水过程线，求得洪水每公里平均衰减比例为58.5%。结果可供水库除险加固和洪水预报进行参考。