新疆寧家河流域洪水類型及成因淺析

李　慧

(石河子水文勘測(cè)局，新疆 石河子 832000)

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新疆寧家河流域洪水類型及成因淺析

李慧

(石河子水文勘測(cè)局，新疆 石河子 832000)

我國(guó)西北干旱內(nèi)陸河流域，水資源時(shí)空分布不均，生態(tài)環(huán)境脆弱，高山冰川及融雪是流域主要的補(bǔ)給來源，因此，與其他河流洪水成因相比，更加具有融雪性洪水特征。通過對(duì)新疆寧家河流域洪水形成特點(diǎn)和規(guī)律的分析，進(jìn)一步闡明研究區(qū)洪水形成的主要原因，并提出有效的防洪措施。這對(duì)于干旱區(qū)流域的洪水防治工作具有積極的指導(dǎo)意義。

干旱區(qū)流域；寧家河；融雪性洪水；防洪措施

我國(guó)西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域的洪水形成主要來自冰川融水和山區(qū)暴雨徑流匯集，是能、水平衡和冰川調(diào)節(jié)的產(chǎn)物。其產(chǎn)匯流特征與以降水形成徑流的地區(qū)有明顯的不同，影響因素更加復(fù)雜，同時(shí)缺少高山區(qū)水文、氣象長(zhǎng)時(shí)間序列觀測(cè)數(shù)據(jù)以及地形地貌觀測(cè)等客觀條件限制，因此，西北干旱地區(qū)洪水預(yù)報(bào)及防洪調(diào)度機(jī)制也相對(duì)落后，這已經(jīng)嚴(yán)重影響到這些地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康平穩(wěn)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。比如新疆瑪納斯河的“96 ·7”特大洪水災(zāi)害,由于缺少相應(yīng)有效的洪水預(yù)報(bào)和防范，使巴州、吐魯番、呼圖壁、哈密、塔城、石河子、昌吉、烏魯木齊等7個(gè)地、州、市的近30個(gè)縣受災(zāi)，數(shù)條國(guó)道路基、橋梁被洪水損毀，多座水庫(kù)潰壩，上百萬畝農(nóng)田受災(zāi)，這給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大損失。因此，本文研究冰川作用的新疆寧家河流域的洪水形成原因和規(guī)律，分析洪水形成的主要原因，對(duì)干旱區(qū)冰雪融水補(bǔ)給性河流的洪水預(yù)報(bào)與防治具有一定的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義[1，2]。

1　研究區(qū)概況

1.1地理位置

沙灣縣寧家河流域地處新疆天山北坡，準(zhǔn)噶爾盆地南緣，東與瑪納斯河流域?yàn)猷?，西與金溝河流域相接，南與天山分水嶺為界，北至農(nóng)八師一四三團(tuán)。

1.2水文及氣象條件

寧家河流域地處北半球中緯度地區(qū)，地處歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，受溫帶天氣系統(tǒng)和北冰洋冷空氣影響，流域?qū)僦袦貛Т箨懶愿珊禋夂颉Ｆ涠嗄昴昶骄鶜鉁?.5℃，年最高氣溫多出現(xiàn)在7月，年最低氣溫出現(xiàn)在1月。多年年平均降水量為387.0 mm，4～8月占全年的70.8%，1月最少7.0 mm占全年的1.8%，7月最大66.6 mm，占全年的17.2%。而多年年平均蒸發(fā)量為1 556.0 mm(20 cm口徑觀測(cè)值)。區(qū)內(nèi)主要?dú)庀鬄?zāi)害有洪災(zāi)、雹災(zāi)、旱災(zāi)、凍災(zāi)等。

寧家河流域?qū)偬焐奖逼轮卸维敿{斯河水系，發(fā)源于海拔4 631 m的橋勒溝和吉浪薩依，河流全長(zhǎng)100 km，流域總面積1 098 km2。徑流深從南向北逐漸降低，即高山區(qū)是洪水形成的主要區(qū)域。河道上游山區(qū)河網(wǎng)發(fā)育良好，支流呈樹枝狀分布，干流位居其中，左右兩岸共有一級(jí)支流5條。分別為闊大爾薩依、大西薩依、瑪納斯薩依、上西薩依、雪澇壩溝。流域冰川總面積17.93 km2，冰川儲(chǔ)量0.737 2×108km2。流域內(nèi)的冰川儲(chǔ)量是一座巨大的“高山固體水庫(kù)”，是寧家河流域徑流穩(wěn)定的補(bǔ)給來源[3]。

1.3洪水水文資料收集

本次洪水水文分析計(jì)算工作，是在寧家河上水庫(kù)引水渠首以下河段，該河段缺少水文測(cè)站和水文資料,為此，需要搜集與調(diào)查補(bǔ)充有關(guān)資料，主要搜集與調(diào)查的資料有：

(1)搜集寧家河歷史洪水調(diào)查及洪水災(zāi)害資料。

(2)調(diào)查、搜集了寧家河西干渠渠首以下主河道主要水利工程分布情況，各主要水利工程設(shè)施的運(yùn)行情況。

對(duì)所收集洪水資料，進(jìn)行了分析和復(fù)核，洪水調(diào)查資料采用試算法進(jìn)行糙率的選用，使計(jì)算結(jié)果符合規(guī)范要求。

2　洪水成因與類型

寧家河的洪水一般發(fā)生在春季和夏季。春季洪水一般以積雪消融洪水或積雪消融水與降水形成的混合洪水為主；夏季洪水主要是山區(qū)暴雨、高山冰川消融以及這兩種洪水遭遇后形成的混合型洪水最為多見。

八家戶水文站設(shè)立于1983年，其地理坐標(biāo)是東經(jīng)85°26′，北緯43°57′，測(cè)站高程是1 208 m，集水面積1 400 km2。其觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、懸移質(zhì)泥沙、水溫、氣溫、降水、蒸發(fā)。

圖1　寧家河流域融雪型洪水過程曲線

2.1融雪型洪水

融雪型洪水由高山冰川和中高山積雪融化形成，主要發(fā)生在春季和夏季，隨著氣溫的迅速上升，天山山區(qū)高空零度層上升至雪線附近，使得大面積冰川和積雪融化，從而造成洪水災(zāi)害。這類洪水出現(xiàn)時(shí)間的早與晚、大與小，不但與冰川、積雪厚度和面積有關(guān)，而且與氣溫回升速度的快慢、高溫天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短等因素密切相關(guān)。圖1是金溝河八家戶水文站1985年7月30日～8月4日的融雪型洪水過程。

從圖1中可看出寧家河融雪型洪水最顯著的特征：

(1)洪水過程具有明顯的日變化周期，即一日一峰一谷；

(2)洪水總量大小取決于前期氣溫回升快慢和高溫天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短情況；

(3)洪峰流量較小，洪水總量較大，洪水受氣溫影響，歷時(shí)較長(zhǎng)；

(4)洪水漲落緩慢，峰形矮胖。

2.2暴雨型洪水

暴雨型洪水由發(fā)生在中低山帶的暴雨形成，多出現(xiàn)于7～8月，受地方性局部天氣和地形條件的影響較大，暴雨籠罩面積內(nèi)降雨強(qiáng)度大，集流時(shí)間短，局部流域形成超滲產(chǎn)流，這類洪水水勢(shì)洶猛，突漲突落，洪峰高但洪量不大。如八家戶站2009年8月4日暴雨洪水過程，見圖2，八家戶水文站8月4日17:12時(shí)最大洪峰流量67.7 m3/s，持續(xù)時(shí)間不到1小時(shí)。這類突發(fā)性洪水對(duì)交通道路、橋涵、渠首、渠道等引輸水建筑物具有極大破壞力，對(duì)水電站威脅較大。

圖2　寧家河流域暴雨洪水過程曲線

從圖2中可看出寧家河暴雨洪水具有以下特征：

(1)洪峰大小和過程長(zhǎng)短與暴雨強(qiáng)度大小、降水歷時(shí)有關(guān)；

(2)洪水多發(fā)生在炎熱的盛夏；

(3)洪水發(fā)生前河道水量較小，且水勢(shì)較平穩(wěn)；

(4)洪水過程多陡漲陡落，峰形尖瘦。

2.3混合型洪水

混合型洪水是指暴雨型洪水與融雪型洪水遭遇形成的疊加洪水，這類洪水由于其組成不同，因而兼有前兩種洪水的特征：起漲流量較大，無論是洪峰流量還是洪水總量，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述兩種單一洪水，對(duì)水利水電工程設(shè)施危害嚴(yán)重。圖3為八家戶水文站1999年7月30日～8月6日混合型洪水過程線。

圖3　寧家河流域混合型洪水過程線

從圖3中可看出寧家河混合型洪水因其組合不同而兼有前兩種洪水的特征。危害最大的是春季融雪洪水與降水疊加而形成的春洪和夏季暴雨洪水，持續(xù)歷時(shí)長(zhǎng)且流量值大，危害大于前兩種單獨(dú)影響因素形成的原因。

3　防洪措施

防治措施主要有工程措施和非工程措施2種，主要包括修筑堤壩、整理河道、修建水庫(kù)，提高工作人員的業(yè)務(wù)能力以及改善設(shè)備條件，同時(shí)對(duì)流域中上游的植被進(jìn)行保護(hù)，植樹造林等[4]。

3.1工程措施

(1)對(duì)洪水治理內(nèi)容考慮全面，統(tǒng)籌兼顧，綜合治理。興利與排險(xiǎn)相結(jié)合，開發(fā)與保護(hù)并重，防洪同時(shí)兼顧抗旱。各方行政單位也要加強(qiáng)合作，共同制定管轄范圍內(nèi)的防洪措施，實(shí)現(xiàn)水情預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)共享，盡最大努力保護(hù)人民財(cái)產(chǎn)安全。

(2)采取有力措施使社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境和諧發(fā)展，使防洪與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，人與自然和諧共處。在開發(fā)水資源的同時(shí)，一定要規(guī)范人類活動(dòng)，減少人類耕地活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響，植樹造林，改善生態(tài)環(huán)境，以減少洪水發(fā)生和減輕洪水發(fā)生時(shí)的災(zāi)害。

(3)采取工程措施與非工程措施相結(jié)合的防洪措施，按國(guó)家級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范修建防洪工程，積極修建防洪水庫(kù)以及泄洪渠道，防洪與抗旱統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，通過蓄、滯、泄等手段防治洪水，又要依靠非工程措施應(yīng)對(duì)洪水威脅。

3.2非工程措施

(1)加強(qiáng)流域融雪季、暴雨季洪水多發(fā)月份的水情監(jiān)測(cè)工作，保證水情信息的及時(shí)與準(zhǔn)確共享；

(2)強(qiáng)化水利管理人員的業(yè)務(wù)及技術(shù)能力，對(duì)流域范圍內(nèi)的防洪水利設(shè)施進(jìn)行定期檢查，及時(shí)排除安全隱患，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情立即處理；

(3)積極制定和完善水庫(kù)防洪應(yīng)急預(yù)案和管理措施。建立洪水預(yù)警機(jī)制，完善退水和來水方案。建立水情信息傳送站點(diǎn)，準(zhǔn)確共享流域水文、氣象、降雨、洪水等數(shù)據(jù)資料，及時(shí)做出水情預(yù)報(bào)，提高洪水預(yù)測(cè)能力。以便提前為抗洪搶險(xiǎn)和居民撤離提供信息，保障人民和財(cái)產(chǎn)的安全。

4　結(jié)語

根據(jù)以上分析，結(jié)果表明新疆寧家河屬冰川融雪性河流，其徑流量時(shí)空分布不均，加上受暴雨和氣溫變化的影響，在高山區(qū)易形成融雪性、暴雨性及混合性三種類型洪水，流域洪水災(zāi)情主要多發(fā)于夏季。因此，針對(duì)流域洪水成因和規(guī)律特性，建立防洪水利設(shè)施，制定洪水預(yù)警機(jī)制，組織防洪預(yù)案措施，積極發(fā)揮工程性和非工程性防洪措施作用，對(duì)洪水進(jìn)行科學(xué)防控, 從控制洪水向管理洪水轉(zhuǎn)變，及時(shí)掌握徑流和洪水特性，保證人民財(cái)產(chǎn)安全。在今后的防洪調(diào)度中，應(yīng)該積極發(fā)揮水庫(kù)防汛聯(lián)合調(diào)度，提高防洪效率和自動(dòng)化水平，這對(duì)干旱內(nèi)陸河流域不同類型、不同量級(jí)洪水組合及河道防洪具有重要的指導(dǎo)意義。

[1]雷曉云,何新林,張瑞民,等.瑪納斯河洪水規(guī)律及其影響因素分析[J]. 水文.1998,(4):54-57.

[2]龔建新,文軍. 新疆天山北坡中段河流洪水規(guī)律探討[J]. 地下水.2012,34(4):113-116.

[3]陳敏. 寧家河流域洪水特性分析[J]. 水利科技與經(jīng)濟(jì).2012,18(5):78-80.

[4]武國(guó)棟.新疆寧家河流域下游洪水成因分析及防治措施[J].黑龍江水利科技.2014,42(2):230-232.

2016-03-21

李慧(1982-)，女，山東鄆城人，工程師，主要從事水文水資源勘測(cè)工作。

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