葉城縣阿曼夏村泥石流溝暴雨洪流特征分析

(新疆地質(zhì)工程勘察院，新疆 烏魯木齊 830091)

泥石流是山區(qū)較為常見的地質(zhì)災害。在新疆葉城縣由于受地形地貌及地層巖性的影響，每年都會發(fā)生規(guī)模不等的泥石流，對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展及人民的生活都會造成很大影響。因此，分析研究暴雨洪流的特征對預防泥石流的發(fā)生，及了解泥石流的特點都會起到非常大的作用。作為泥石流防治工程的重要設計參數(shù)，洪水分析計算在防治工程設計經(jīng)濟合理性、技術可信性及安全可靠性方面是關鍵的技術參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于葉城縣柯克亞鄉(xiāng)境內(nèi)，處歐亞大陸腹地，遠離海洋，具典型的大陸性干旱半干旱氣候特點：夏季酷熱、冬季嚴寒、降水稀少、蒸發(fā)強烈、氣溫變幅大(春季升溫快，夏季氣溫高，秋季降溫迅速)、日照時間長，霜凍、干旱、冰雹等災害性天氣時有發(fā)生。氣溫、蒸發(fā)量隨高程增加而降低，降水量隨高程增加而增大，具有明顯的垂直分帶性，使山區(qū)與平原氣候具有較大的差異性。其南部緊臨一條常年性地表河流提孜那普河。

提孜那甫河是喀什地區(qū)較大河流之一，自50年代以來新疆水文局(原新疆水文總站)先后在該河上布設有三處國家基本水文站，玉孜門勒克水文站、江卡水文站及九道橋水文站。與本次項目有關的參證站為玉孜門勒克站。

玉孜門勒克水文站：1974年7月1日將江卡水文站上遷14 km設立玉孜門勒克水文站，觀測至2007年12月31日。

玉孜門勒克站是葉爾羌河支流提孜那甫河出山口的控制站，位于葉城縣沙衣瓦克鄉(xiāng)玉孜門勒克村，地理位置在東經(jīng)77°12′，北緯37°38′，測站以上河長158 km，控制流域面積5 389 km2。玉孜門勒克站和江卡站區(qū)間集水面積107 km2。參政水文站信息一覽表見表1。

表1 參證水文站一覽表

2 暴雨洪流分析

2.1 洪水成因及類型

提孜那甫河發(fā)源于昆侖山北坡科克阿特達坂，河源冰峰雪嶺，分布著大量的現(xiàn)代大陸冰川、永久積雪和季節(jié)性積雪，這些冰川、永久性積雪和季節(jié)性積雪為消融型洪水提供了豐富的物質(zhì)條件。提孜那甫河并存有三種成因不同性質(zhì)各異的洪水即：冰雪消融型洪水；暴雨型洪水；暴雨—消融混合型洪水。

2.2 降雨資料系列的可靠性分析分析

葉城縣氣象站為國家基本氣象站，其氣象要素測驗規(guī)范，觀測項目較齊全可以滿足水文分析計算要求的需求。

2.3 葉城縣氣象站設計暴雨計算

本次柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流溝設計洪水計算采用葉城縣氣象站(1983年-2015年)連續(xù)33 a實測最大一日降水系列做頻率曲線的設計暴雨結果推求設計洪水。

適線Cv值普遍大于矩法計算Cv值，得到葉城縣氣象站最大一日設計暴雨成果，根據(jù)最大一日雨量和最大24 h點雨量關系計算出設計最大24 h點雨量，再通過點面關系，推算出設計最大24 h面雨量，成果見(見表2)。

表2 葉城縣氣象站設計暴雨成果表

2.4 設計暴雨洪流流量的計算

2.4.1 洪峰模數(shù)法

洪峰模數(shù)法是直接移用與本流域具有相同氣候因子影響和下墊面相似流域的洪峰模數(shù)推求工程節(jié)點斷面設計洪峰流量。本次選用玉孜門勒克站洪峰模數(shù)估算工程節(jié)點各斷面設計洪峰流量，計算成果見表3。

表3 節(jié)點斷面設計洪峰流量成果表(洪峰模數(shù)法)

表4 參證站年最大24h設計點雨量 mm

2.4.2 推理公式法

各地區(qū)的K值變化不大，K=1.1～1.3之間，本次按新疆《新疆維吾爾自治區(qū)可能最大暴雨圖集》中推薦的K=1.13 計算。求出玉孜門勒克站各頻率下最大24 h設計點雨量，成果見表4。

應用推理公式計算調(diào)查洪溝洪水

推理公式(10)式可變形為：

(1)

表5 推理公式法計算研究區(qū)山洪溝設計洪水成果表

2.4.3 地區(qū)綜合經(jīng)驗公式法

地區(qū)經(jīng)驗公式法是指在一定區(qū)域內(nèi)，洪峰流量與主要因素之間的經(jīng)驗關系。洪峰流量和其他水文要素一樣，是氣候和下墊面眾多因素綜合作用的結果。

求出柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村泥石流溝設計洪峰流量，計算結果見表6。

表6 柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流溝設計洪水成果表 m3/s

3 結語

分別采用洪峰模數(shù)法、推理公式法和地區(qū)綜合經(jīng)驗公式等三種方法推算研究泥石流溝設計洪水，這些方法均為無資料或缺少資料小流域設計洪水計算普遍使用的方法，符合有關技術規(guī)范的要求。

(1)洪峰模數(shù)法。從參證站推求的勘查區(qū)設計洪水洪峰流量模數(shù)數(shù)值較小可確定該流域對洪水調(diào)蓄能力較強，則設計斷面以上山洪溝調(diào)蓄能力弱，其相應頻率洪峰流量模數(shù)遠大于參證站相應洪模，因此通過該站的洪峰流量模數(shù)法推求出的設計斷面的設計洪水明顯偏小。

(2)推理公式法。推理公式法是《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》(SL44—93)中推薦的在較小流域面積內(nèi)、有實測暴雨資料或鄰近地區(qū)有可借用的實測雨量資料可以選用的方法之一。但推理公式法是小流域采用暴雨推算洪溝設計洪水計算方法中所需確定的參數(shù)較多，且缺少流域或流域附近區(qū)域的相關實驗分析數(shù)據(jù)，只能借用其它地區(qū)的實驗分析數(shù)據(jù)。從而，計算成果的可靠性不易把握，故本次計算結果僅作為推薦其它方法計算結果的驗證。

(3)地區(qū)經(jīng)驗公式法。經(jīng)驗公式與推理公式法的計算結果接近，不同頻率的洪峰流量變化也符合實際情況，地區(qū)綜合經(jīng)驗公式法是山洪災害防治規(guī)劃中的計算方法，同時該計算方法計算成果為推薦成果，因此此次各山洪溝設計洪峰流量計算成果推薦地區(qū)綜合經(jīng)驗公式法計算成果。

柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流溝設計洪峰流量推薦成果見表7。

表7 柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流溝設計洪峰流量成果表 m3/s