葉爾羌流域主要洪水類型成因及規(guī)律研究

阿尼克孜·麥麥提

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

1 葉爾羌河流域洪水概況

葉爾羌流域洪水主要為冰川潰壩型、暴雨洪水型、冰川消融型以及混合型四類，海拔在5 000 m以上的受到高空熱量影響面積占總流域面積的比例達(dá)到30%以上，此高度帶分布較為集中的永久積雪和冰川，葉爾羌河流域冰川總面積為5 574 km2[1]。葉爾羌河作為中國最大內(nèi)陸河流塔里木河的主要源流之一，其補(bǔ)給主要來源于冰雪[2]。葉爾羌多年徑流均值為64.5億 m3，水量較為充沛，最大和最小徑流分別為88億 m3和44.7億 m3，最豐水年份徑流為最枯水年份徑流的倍數(shù)高達(dá)1.97倍[3]。葉爾羌河流域徑流年際變化幅度較高，夏季是徑流年內(nèi)分布最為集中的季節(jié)，徑流量占全年徑流量的比例達(dá)到80.3%[4]。冰雪融雪洪水受地形和氣溫極值變化影響，其洪水總量也不斷增加。夏季當(dāng)氣溫持續(xù)升高易出現(xiàn)較大量級的融雪洪水。葉爾羌河流域低山河山前地帶在夏季會出現(xiàn)局部的暴雨洪水，這類洪水常和融雪洪水進(jìn)行遭遇產(chǎn)生較大量級的洪水。一般暴雨洪水量級較小，出現(xiàn)的頻次也不高，但在局部區(qū)域易出現(xiàn)較大程度的坡面侵蝕，出現(xiàn)山洪泥石流的危害。第三類洪水位冰川突發(fā)型洪水，這類洪水出現(xiàn)在葉爾羌河流上游的克勒青流域，流域永久積雪和冰川占整個葉爾羌流域的面積比例高達(dá)45.8%。第四類洪水為混合型洪水，主要為消融型洪水和暴雨洪水相遇組成，以及冰川潰壩型洪水和消融型洪水相遇產(chǎn)生的混合型洪水，這類型一般在流域出山口斷面相遇的概率較高，洪水過程一般較為復(fù)雜且多變，且洪峰一般較大，對下游防洪安全影響較大。

2 洪水主要成因分析

冰川潰壩型、暴雨洪水型、冰川消融型以及混合型為葉爾羌流域主要四類洪水，各洪水的成因有明顯差異，具體為：

冰川消融型洪水：葉爾羌流域冰川季節(jié)和永久性冰川積雪發(fā)育較好，為冰川融雪洪水的形成提高了充足的物質(zhì)條件，隨著年年汛期氣溫的逐步增加，河流洪水得到冰川消融的充分補(bǔ)給。冰川消融型洪水是葉爾羌流域發(fā)生頻率最高的一類洪水。

冰川潰壩型洪水：流域上游干流發(fā)育較好的山谷冰川，是冰川潰壩型洪水發(fā)育的重要條件，通過近些年的冰川潰壩型洪水分析，上游冰川潰壩形成的堰塞湖是流域此類洪水發(fā)生主要直接的原因。

暴雨型洪水：葉爾羌流域夏季發(fā)生此類暴雨洪水的頻次較高，夏季降水持續(xù)且雨強(qiáng)較大時，流域超滲產(chǎn)流的機(jī)制是區(qū)域夏季發(fā)生暴雨洪水的主要成因。

混合型洪水：在流域出山口已發(fā)生此類復(fù)雜多變且過程相互疊加的混合型洪水，通過多年洪水分析，此類洪水一般為消融型洪水和暴雨洪水的相遇組合以及消融型洪水和冰川潰壩型洪水的相遇組合。這兩種洪水與氣候過程相互促進(jìn)，一般暴雨洪水與消融型洪水組合的混合型洪水的洪峰流量一般不高，而冰川潰壩型洪水和消融型洪水相遇組合的混合型洪水的洪峰流量一般較大。

3 主要類型洪水規(guī)律分析

3.1 冰川消融型洪水規(guī)律

結(jié)合葉爾羌河流域1954-2018年冰川消融型洪水資料，對冰川消融型洪水的主要洪水規(guī)律進(jìn)行分析，如表1所示。

表1 葉爾羌流域1954-2018年冰川消融型洪水統(tǒng)計結(jié)果

經(jīng)過統(tǒng)計分析，從1954-2018年葉爾羌河流域發(fā)生冰川消融型的次數(shù)為65次，其洪峰流量最大值和最小值一般介于暴雨型洪水和冰川潰壩型洪水之間。冰川消融型洪水是葉爾羌流域主要的徑流補(bǔ)給，該類型相比于其他洪水類型較為穩(wěn)定，洪峰流量的CV值較低。冰川消融型洪水一般主要出現(xiàn)在7-8月份。從上游卡群站到下游出口冰川消融型洪水的洪水傳播衰減率一般較小，其洪水傳播的衰減率一般低于暴雨型洪水和冰川潰壩型洪水。

3.2 冰川潰壩型洪水規(guī)律

結(jié)合葉爾羌河流域1954-2018年冰川潰壩型洪水資料，對冰川潰壩型洪水的主要洪水規(guī)律進(jìn)行分析，如表2所示。

表2 葉爾羌流域1954-2018年冰川潰壩型洪水統(tǒng)計結(jié)果

結(jié)合葉爾羌河流域1954-2018年洪水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，冰川潰壩型洪水發(fā)生的頻次為29次，冰川潰壩型洪水的洪水量級明顯高于暴雨型洪水和冰川消融型洪水，其洪水歷時一般較短，屬于突發(fā)型洪水，峰高量大是葉爾羌河流域冰川潰壩型洪水的主要特點，其洪峰流量變化的CV值較大，表明冰川潰壩型洪水變化的穩(wěn)定性較低。隨著全球氣候變暖的影響，葉爾羌流域發(fā)生冰川潰壩型洪水的頻次也在逐步增加，已經(jīng)成為流域洪澇災(zāi)害影響最大的洪水。從其洪峰衰減率變化可看出，冰川潰壩型洪水沿程的洪峰衰減率高于其他類型洪水，從上游到下游其洪峰衰減率的均值可達(dá)到21.2 m3/s·km。

3.3 暴雨型洪水規(guī)律

結(jié)合葉爾羌河流域1954-2018年暴雨型洪水資料，對暴雨型洪水的主要洪水規(guī)律進(jìn)行分析，如表3所示。

表3 葉爾羌流域1954-2018年暴雨型洪水統(tǒng)計結(jié)果

葉爾羌流域暴雨洪水發(fā)生的時間一般集中在7月中旬到8月的下旬，結(jié)合流域1954-2018年的洪水?dāng)?shù)據(jù)分析，其發(fā)生暴雨洪水的頻次達(dá)到16次，發(fā)生的頻次要低于冰川融雪性和冰川潰壩型洪水，一般而言，葉爾羌流域發(fā)生暴雨型洪水的量級一般較小。相比于冰川融雪性洪水和冰川潰壩型洪水，該類型洪水的洪水過程一般較為簡單，洪水上漲和下落的歷時一般較短，洪水變化的穩(wěn)定性低于冰川消融型洪水，但高于冰川潰壩型洪水。洪水沿程衰減率遞減較為明顯，受到洪水坦化嚴(yán)重的影響，其洪水衰減率一般低于冰川潰壩型洪水和冰川消融型洪水。葉爾羌流域暴雨洪水主要受到山前局部暴雨的影響，因此使得其洪峰流量一般較小，但其洪峰流量最大值要高于冰川消融型洪水，這主要是因為隨著暴雨范圍的增加，使得其流量有所增加。

3.4 混合型洪水規(guī)律

結(jié)合葉爾羌河流域1954-2018年混合型洪水資料，對混合型洪水的主要洪水規(guī)律進(jìn)行分析，如表4所示。

表4 葉爾羌流域1954-2018年混合型洪水統(tǒng)計結(jié)果

葉爾羌河流域1954-2018年洪水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，混合型洪水發(fā)生的頻次較低，在近60年的洪水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果中，葉爾羌河流域發(fā)生混合型洪水的頻次較為3次，表明在葉爾羌河流域發(fā)生混合型洪水屬于較為稀少的場次洪水類型。但是通過對其洪峰流量的統(tǒng)計分析，雖然此類混合型洪水出現(xiàn)的頻次較低，但是其量級一般不小，這主要是因為混合型洪水一般為消融型洪水和暴雨洪水相遇組成，以及冰川潰壩型洪水和消融型洪水相遇產(chǎn)生的混合型洪水，因襲其洪峰流量一般要高于單一洪水類型。相比于消融型和冰川潰壩型洪水，葉爾羌河流域混合型洪水洪峰過程一般較為平緩，洪水漲落歷時一般較長。

3.5 冰川潰壩型洪水分布

考慮到葉爾羌河流域量級、洪澇災(zāi)害影響較大的為冰川潰壩型洪水，這類型洪水一般具有突發(fā)型強(qiáng)的特點，為此結(jié)合葉爾羌河流域1954-2018年洪水?dāng)?shù)據(jù)，統(tǒng)計分析了冰川潰壩型洪水主要發(fā)生時段的洪水頻次，如表5所示。

表5 葉爾羌河流域1954-2018年冰川潰壩型洪水頻次統(tǒng)計結(jié)果

從統(tǒng)計結(jié)果可看成，在6-11月，冰川潰壩型洪水具有所發(fā)生，且在8-9月發(fā)生冰川潰壩型洪水的頻次較高，分別達(dá)到54.55%和18.18%，屬于葉爾羌流域冰川潰壩型洪水的高發(fā)月份。在7月和11月份冰川潰壩型洪水頻次較低，均為4.55%。8-9月冰川潰壩型洪水頻次較高的原因在于冰雪由于夏季消融較為強(qiáng)烈，經(jīng)過一段時間消融期后冰川下段冰內(nèi)的水道水壓被有所增強(qiáng)，水體由于蓄積逐步被排開，使得冰川邊緣和冰下段出現(xiàn)排水。通常情況下葉爾羌河流量最大值主要集中在8月份。在10月和11月份出現(xiàn)冰川潰壩型洪水的洪峰量級一般不高，但由于這一階段河道內(nèi)流量較少，發(fā)生冰川潰壩型洪水的洪峰流量一般為河道平均流量的8倍左右，對下游河道會產(chǎn)生一定程度的影響。

4 防洪建議

(1)需要對冰川建立預(yù)警監(jiān)測體系，提前對冰川潰壩洪水進(jìn)行有效預(yù)警，延長洪水發(fā)生的預(yù)見期，提前告知下游河道水文監(jiān)測站點做好洪水預(yù)報相關(guān)工作，從而提前預(yù)防斷面可能發(fā)生的洪水過程和做好沿線防洪各項準(zhǔn)備工作。

(2)建議對葉爾羌河流域冰川潰壩型洪水進(jìn)行模型研究，通過對這類洪水的發(fā)生機(jī)理進(jìn)行分析，從而為防御冰川潰壩型洪水提高有效的理論依據(jù)。采用分辨率較高的遙感衛(wèi)星對汛期冰川堰塞湖進(jìn)行有效監(jiān)測，結(jié)合降水和氣溫變化，對冰川湖的演變以及蓄水情況進(jìn)行預(yù)測和研判，對冰川堰塞湖的變化進(jìn)行及時預(yù)警。

(3)葉爾羌河流域夏季降水量較為集中，下游對水資源的需求逐步增加，春節(jié)發(fā)生干旱時，區(qū)域洪水不能得到有效利用，為葉爾羌河洪水資源化利用，需要充分利用工程措施，加大洪水的調(diào)蓄，使得洪水資源化利用，為下游河道生態(tài)、需水提高有效保障。

5 結(jié)語

(1)在6-11月，葉爾羌河流域冰川潰壩型洪水均有所發(fā)生，且在8-9月發(fā)生冰川潰壩型洪水的頻次較高，分別達(dá)到54.55%和18.18%，屬于葉爾羌流域冰川潰壩型洪水的高發(fā)月份，在7月和11月份冰川潰壩型洪水頻次較低。

(2)相比于消融型和冰川潰壩型洪水，葉爾羌河流域混合型洪水洪峰過程一般較為平緩，洪水漲落歷時一般較長，且發(fā)生頻率較低。

(3)隨著全球氣候變暖的影響，葉爾羌流域發(fā)生冰川潰壩型洪水的頻次也在逐步增加，已經(jīng)成為流域洪澇災(zāi)害影響最大的洪水，冰川潰壩型洪水的洪水量級明顯高于暴雨型洪水和冰川消融型洪水，其洪水歷時一般較短，屬于突發(fā)型洪。