新疆叶城县柯克亚河历史洪水调查及重现期分析

2024-03-20李志赟

陕西水利 2024年3期

李志赟

（新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司,新疆乌鲁木齐 830000）

1 引言

柯克亚河位于新疆喀什地区叶城县境内,其源流区为叶尔羌河流域的暴雨常发区—昆仑林场区,地理位置为东经77°19'～77°38',北纬36°36'～37°21'之间,是一条以降雨和泉水混合补给型河流。该河流由南向北位于左侧的提孜那甫河及右侧的乌鲁克河之间,在喀（什）和（田）公路桥上游与乌鲁克河汇合,末端消失于叶城县北部的沙漠之中。柯克亚河河流水系站网分布见图1。

图1 柯克亚河及邻近河流水系、水文站分布示意图

柯克亚河出山口以上集水面积1750 km2,河长约128 km,流域呈三角形,上游窄,中下游宽,年径流0.78亿m3,主河道河床平均坡降26‰。发源于海拔近5000 m的昆仑山北坡的赛女西达板,柯克亚河由柯克亚河和阿克其河两条小支流汇集而成,无冰川,流域西北面与提孜那甫河流域相邻,东与乌鲁克河毗邻,南以喀喇昆仑山为屏障。

柯克亚河南高北低,海拔高程3000 m以上为喀喇昆仑山,是径流的主要补给区,高山区基本无森林覆盖,绝大多数地区为荒漠山地,山势陡峻,河流侵蚀下切强烈,河谷狭窄,河床纵坡大；中游海拔1800 m～3000 m,该区两岸阶地明显,河床开阔,畜牧业普萨牧场就位于该区域；海拔1800 m以下为下游区是绿洲耕作主要分布区,流经叶城县后消失在北部沙漠。

柯克亚河上游至今尚无山区调节水库,河堤抗洪能力弱,汛期频繁发生险情。为确保当地人民群众生命、财产安全,规划对柯克亚河进行综合治理,需对该流域历史洪水及重现期进行调查分析。

2 洪水类型及特点

柯克亚河发源于昆仑山北坡,居内陆腹地,远离海洋,三面高大山体的层层阻隔,阻挡了西面和北面的冷空气入侵,也使得印度洋暖湿气流难以进入,受塔克拉玛干大沙漠的影响,因而降水量稀少而蒸发量很大,气候干燥,呈现极度干旱的典型大陆性气候特征。流域区气候垂直地带性分布规律显著,海拔2000 m左右中山区,降水较为充实,达300 mm左右,据提孜那甫河上游愚公大队降水资料统计,1999年降水量达682.5 mm,有内陆“湿岛”之称,东北部平原区受塔克拉玛干大沙漠的影响,极度干旱,年降水量小于70 mm。

柯克亚河虽年降水量不大,但最大日降水量较大,最大日降水量极值可达25 mm以上。柯克亚河河源海拔高度相对较低,无冰川分布,仅有少量的永久积雪和季节性积雪分布,冰雪融水对河流的影响较小,水量主要来自于降水量和泉水的补给,汛期降水量的变化决定了该河水量的年内变化[1]。

柯克亚河河源在中低山区,雨区范围较广,当遇区域性暴雨或局地暴雨的雨强较大时,流域超渗产流,形成柯克亚河暴雨洪水,由于柯克亚河上游山区植被稀疏,近似秃山,而且流域纵坡较大,调蓄作用很小,汇流快,水流集中,暴雨常引起山洪暴发,形成峰高量小、峰型尖瘦、陡涨陡落,持续时间短的山洪,洪水夹带大量泥沙,如同泥石流,危害较大。柯克亚河洪水按成因可分为融冰雪型洪水、暴雨型洪水,主要以暴雨型洪水为主[2]。根据实地探访及调查,柯克亚河暴雨洪水灾害每年均有不同程度的发生。

3 历史洪水调查分析

3.1 已有历史洪水调查资料

柯克亚河洪水类型,主要为暴雨山洪。虽然山洪几乎每年都有发生,但有的山洪流量很小,对下游灌区形不成洪水灾害,不为人们重视,故即便是目估,也不是每次都有记载[3]。

自从20世纪60年代以来,喀什地区叶尔羌河流域管理处、叶城县水电局、喀什水文水资源勘测局先后组织力量,对柯克亚河中、上游地区做过区域性调查,本次收集到了该河部分历史洪水资料,成果见表1。

表1 柯克亚河历史洪水调查成果表

据叶城县县志记载,20世纪60年代～90年代柯克亚河洪水摘要如下：

（1）1963年,柯克亚河洪水冲到叶城县新藏公路零公里一带。

（2）1964年5月21日～25日,平原区连续大暴雨达57.2 mm,山区更大,造成大灾害,死亡11人,受伤31人,房屋倒塌3284间,作物灾害283亩,死亡牲畜5628只。

（3）1966年8月13日和14日、25日和26日两次大雨,山洪爆发,提孜那甫河、柯克亚河、乌鲁克吾斯塘河的3股洪水汇流一起,水势汹猛,造成蒙喀提等大型渠道决口,直接经济损失370 多万元。

（4）1982年7月3日,柯克亚乡果萨斯村一带山洪暴发,死亡4人,冲毁房屋161间,农田946亩,洪水还波及下游洛克乡,县奶种场,县林场,使其遭受了一定的损失。

（5）1987年7月18日,山区连续降暴雨,其中20日最大。柯克亚乡有人目测,14小时的降水量,使柯克亚河河水由20 m3/s猛涨至100 m3/s～120 m3/s,是1883年以来最大的一次洪水,柯克亚河的洪水猛泄而下,汇集乌鲁克吾斯塘河的洪水,估计有200 m3/s～300 m3/s,造成了新藏公路起点一带严重的洪灾。

（6）2002年8月13日,柯克亚河发生历史罕见洪水。洪水发生后,喀什水文水资源勘测局及时派出洪水调查小组,对该次洪水发生的成因及洪量进行了调查,据柯克亚乡附近的老乡介绍,出山口处当时下着小雨,柯克亚乡上游有大暴雨,使柯克亚河河水猛涨至100 m3/s～120 m3/s,是1987年以来较大的一次洪水,柯克亚河的洪水猛泄而下,冲毁多处桥梁,洪水翻过白西铁来克桥、七里桥,沿公路冲到叶城县各乡,造成新藏公路起点一带严重的洪灾。

这些记载表明,近40年来,柯克亚河洪水时有发生,给中下游平原区造成巨大灾害,由于柯克亚河无水量监测站,调查记载中均未对水情做详细描述,洪水量级不明确,且记载不连续,因此,通过这些资料较难获取理想的历史洪水量化信息,但可以佐证历史洪水调查成果的可靠性[4]。

3.2 2023历史洪水调查分析

为调查复核柯克亚河的历史洪水,由我院水文、测量专业组成专项调查组,于2023年1月30日～2月2日在柯克亚河上下游开展了历史洪水调查工作。

据访问调查记录,结合在叶城县水利局查询水管站统计资料,2002年8月13日是近年来发生最大洪水的一次,并在现场指出洪痕所在岸坎及防洪堤位置。

根据洪痕查勘与测量情况,调查组在阿亚格拜什提热克村附近下游和铁提乡托普古吾斯塘、江尕勒吐格曼已建渠首附近、江尕勒吐格曼村处布设了四个断面（1#～4#）,对当年洪水痕迹进行辨认,对当地的雨情、水情进行访问、调查,测量。洪水调查断面选择在河道较顺直、横比降较小、洪痕较为清晰的河段,均为2002年发生的洪水[5]。

调查河段平面图见图2,测量大断面见图3～图6。

图3 柯克亚河调查河段1#断面横断面图

图4 柯克亚河调查河段2#断面横断面图

图5 柯克亚河调查河段3#断面横断面图

图6 柯克亚河调查河段4#断面横断面图

3.3 洪峰流量复核

本次采用曼宁公式法计算历史调查洪水的洪峰流量。据现场情况,坝址河段河床为沙砾、卵石组成,床面略有起伏,横断面形状呈锯齿状,河槽内无植被；纵坡均匀,水流较通畅；河道相对顺直[6]。综合以上调查河段及下垫面条件,查询《水力计算手册》“天然河道糙率表”,柯克亚河河段为Ⅴ类,糙率取值在0.035～0.04之间,本次河道糙率取值为0.035。

采用曼宁公式计算出2#、3#断面的洪峰流量为184 m3/s和180 m3/s,本次推荐取其平均值为182 m3/s。2#、3#断面之间有托布克水利枢纽,主要建筑物有引水闸、溢流坝、交叉过水涵洞等,溢流坝设计过洪流量为150 m3/s,2#断面在建筑物上游30 m处布置,且2002年发生历史洪水,溢流坝泄流能力偏低,溢流坝跌水没有消力池,跌水边墙严重损坏,说明2002年历史洪水大于150 m3/s。另参考《叶城县柯克亚河伯西热克防洪工程初步设计（代可研）报告》（喀什叶尔羌河勘测设计院,2022年）经喀什地区水利局批复的历史洪水调查资料来对比,2002年调查洪峰流量为191 m3/s,因此历史洪痕调查及历史洪水洪峰计算基本合理。考虑到天然河道洪水发生时,受局部地形等因素的影响,水位本身存在变幅。经本次调查复核认为柯克亚河防洪工程初步设计报告中的历史调查洪水是合理的。

1#～4#断面近期历史洪水洪峰流量计算成果见表2。且本次调查测量时河道中有冰封,影响断面过流；在与《叶城县柯克亚河伯西热克防洪工程初步设计（代可研）报告》相互应证,佐证了2002年历史洪水成果；本次设计推荐2002年洪水洪峰流量采用191 m3/s。

表2 此次调查历史洪水洪峰流量计算成果表

4 重现期分析

根据历史洪水访问记录,3名被访问人均亲眼见过2002年8月13日洪水,并认为是近几年最大的洪水,由暴雨造成,对下游造成的损失很大,大于乡村的防洪标准（10年一遇）。方法一是根据《叶城县柯克亚河伯西热克防洪工程初步设计（代可研）报告》（喀什叶尔羌河勘测设计院,2022年）的历史洪水经验计算成果表,在1906年～2022年的历史洪水考证期中排位1～4 位的分别为1987年、2002年、1920年、1999年,在调查考证期117年中2002年发生的洪水重现期为59年一遇。方法二是根据本次现场调查及访问,2002年为渠首经历过的最大洪水,渠首建于1980年,即2002年洪水为1980年～2022年之间最大一次,重现期为43年。两种方法所计算2002年相差10余年,相差不大。鉴于第二种方法仅向前追溯到1980年。而方法一成果更详细,且为当年对洪水调查的成果,因此推荐方法一的成果。综合上述复核内容,调查河段远期（2002年8月13日）洪水洪峰流量为191 m3/s,重现期取为59年一遇。