新疆阿克苏市城市防洪规划水文计算

□李春梅 □王书峰（阿克苏水文水资源勘测局）

阿克苏市辖区地势由西北向东南倾斜，西南部印干山区，海拔在1200～1410m，纵坡1/125～1/1000，面积844.43km2。阿克苏河洪水、西湖水库溃坝洪水和印干山山洪下泄受灾区域是阿克苏西城区，而主要的受灾区是位于西城区的西工业园区；柯克亚和台兰河附近山洪沟洪水下泄受灾区域是阿克苏东城区，其中东城区洪水受灾是最频繁的。对阿克苏市城市有影响的水系包括该流域内的河流、洪沟，主要有阿克苏河、柯克亚河、台兰河、柯克亚河与台兰河之间的山洪沟、西湖水库溃坝洪水、城市周边山洪沟（主要指对西工业园区有直接威胁的印干山山洪沟）。对以上6处断面设计洪水计算，旨在为阿克苏市城市防洪工程设计提供参考依据。

一、研究区概况

该区属暖温带荒漠干旱气候，流域内年平均气温9.9℃～11.5℃，极端气温分别为43.9℃、-28.4℃。受垂直分带影响，由北向南，温度逐渐升高。阿克苏市的降水分两部分，一是城市同周边以南地区；二是城市以北温宿境内北部山区，包括柯克亚流域，这部分地区降水是城市周边主要河道洪水的来源。

（一）城市附近平原区降水

城市附近平原区是干旱型气候，年平均降水量43.9～65.3mm，降水量主要集中在夏季，最大降水出现在7月，最小月降水量多出现在11、12月，一般占年降水量的0.5%～1.8%。

（二）城市北部山区柯克亚河和台兰河流域降水

气象特征与城区迥然不同，带有半湿润气候特征。据阿克苏城郊气象台统计，平原区多年降水量62mm，最大年降水量123.4mm，最小年降水量25.5mm；山区降水量500～700mm，出山口降水量177.6mm，远大于平原区。

柯克亚河全流域面积1098km2，是阿克苏河流域范围的一条小支流，流经阿克苏市东城区进入下游，最后向南跨越多浪渠由乔格塔电站前汇入阿克苏新大河，全长82km。其中山区河段长36km，有3条支流，全在干流的西侧。

表1 台兰河台兰水文站多年平均月水量统计表 单位：108m3

阿克苏市城市防洪洪水计算断面是阿克苏市城西沿城而过的易尔玛断面；阿克苏河西大桥（新大河）水文站；东沿城而过的柯克亚尔河柯克亚尔水文站、卡尔斯亚沟实验林场大桥、火车站铁路桥、六团公路桥、乔格塔电站。

二、水文测站及基本资料

根据本次防洪规划的需要，选用4处国家基本水文站或专用水文站，作为洪水水文分析计算的主要参证站。各站概况简述于下：

柯克亚尔水文站：设立在柯克亚尔河出山口处，距温宿县迎宾路以上23.5km，是柯克亚尔河出山口水量控制站，集水面积497.5km2。该站设立于1956年9月23日，于1958年1月1日撤销，仅有14个月不完整资料。

台兰站：该站设立于1956年10月，观测至今，是台兰河干流水量控制站。该站位于台兰河出山口处，测站以上集水面积1324km2。该站为新疆水文水资源局所辖国家基本水文站，测验及资料整编严格按国家标准及部颁规范，资料精度可靠。

西大桥（新大河）站：该站设立于1951年9月，观测至今，是阿克苏河（新大河）干流水量控制站。该站位于阿克苏市西大桥，测站以上集水面积43123km2。该站为新疆水文水资源局所辖国家基本水文站，观测项目完整，测验及资料整编严格按国家标准及部颁规范，资料精度可靠。

三、各计算断面的洪峰流量计算

（一）阿克苏市东城洪水概述

阿克苏市东城洪水主要来源于柯克亚尔河流域的山前暴雨洪水，暴雨区域主要集中在柯克亚尔河以东台兰河以西之间，东城洪水洪峰流量的形成，从成因上讲，与大河不完全相同。影响大河洪峰形成的因素很多，所以洪水的成因复杂，一条大河可能有多种成因，而东城洪水的洪峰流量则比较突出，灵敏地反映该河流的各项单项因素影响。即洪峰流量对局地暴雨强度的大小和分布的反映特别灵敏，暴雨特征对洪峰流量特征有强烈影响。

（二）卡尔斯亚洪沟实验林场大桥断面洪峰流量计算

1.地区洪峰流量综合频率曲线法

受资料条件之限，采用成都科技大学等三院校合编的《工程水文及水利计算》一书提出的“地区洪峰流量综合频率曲线法”，推求调查断面设计洪峰流量，公式如下：

式中：Qp为设计洪峰流量（m3/s）；Kp为设计洪峰流量模比系数；Qd为调查历史洪水洪峰流量（m3/s）；Kd为调查洪水洪峰流量模比系数,本文采用2007年洪水调查值254m3/s，模比系数Kd=3.625。

表2 设计值频率 洪峰流量表

2.地区综合经验公式法

经验公式是利用南疆几个地区已有水文站的资料，将多年平均洪峰流量与主要影响洪峰流量的因素建立经验公式。

本次计算利用南疆巴州至克州8处有实测洪水的中小河流水文站建立的小流域暴雨洪峰流量经验公式进行分析计算，其公式为：

式中：Qm为多年平均年最大洪峰流量 (m3/s)；F为控制断面流域面积(km2)；L为河流长度(km)；J为河道纵坡(‰)；f为流域形状系数,f=F/L2；Pm为流域多年平均最大24h降雨量(mm)。

用公式求出各设计频率的洪峰流量:

式中：Qp—设计洪峰流量(m3/s)；Kp—皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数；Qm—多年平均年最大洪峰流量(m3/S)。

（三）依来克沟西兰其大桥断面洪峰流量计算

1.地区洪峰流量综合频率曲线法

受资料条件之限，采用成都科技大学等三院校合编的《工程水文及水利计算》一书提出的“地区洪峰流量综合频率曲线法”，推求调查断面设计洪峰流量，公式如下：

表3 综合经验公式法计算设计洪峰流量成果表

式中：Qp为设计洪峰流量（m3/s）；Kp为设计洪峰流量模比系数；Qd为调查历史洪水洪峰流量（m3/s）；Kd为调查洪水洪峰流量模比系数,本文采用2007年洪水调查值117m3/s，模比系数Kd=3.625。

表4 设计值频率 洪峰流量表

2.直接选配频率曲线法

对依来克沟调查的历史洪水最大洪峰流量进行排位，确定其重现期,详见表5。将历史洪水资料点绘频率曲线，推得依来克沟西兰其大桥断面设计洪峰流量，成果见表6。

表5 依来克沟西兰其大桥历史洪水排位表

表6 直接选配频率曲线法计算设计洪峰流量成果表

（四）其他断面的洪峰流量计算

1.卡尔斯亚洪沟实验林场大桥洪水调查断面

调查断面位于314国道右侧约2km处。在此处施测了1个横断面，3处洪痕，纵坡施测50m，比降为0.71%，采用比降面积法推算洪峰流量，依据河道的河段特性、河床组成等因素，经计算，该处调查流量为254m3/s。

2.卡尔斯亚洪沟火车站铁路大桥洪水调查断面

该处位于314国道南侧，河道基本稳定、顺直，洪痕清晰。此处施测横断面1处，洪痕3处，纵坡施测50m，河床比降为0.69%，采用比降面积法推算洪峰流量，依据河道的河段特性，河床组成等因素，经计算，该处调查流量为212m3/s。

3.乔格塔电站洪水调查断面

该处位于卡尔斯亚洪沟入新大河上游100m，河道基本稳定、顺直，洪痕清晰。此处施测横断面1处，洪痕3处，纵坡施测50m，河床比降为0.69%，采用比降面积法推算洪峰流量，依据河道的河段特性、河床组成等因素，经计算，该处调查流量为177m3/s。

根据各断面洪水调查的洪峰流量，与卡尔斯亚洪沟实验林场大桥洪水调查的洪峰流量进行同倍比放大，计算各断面洪水的设计洪峰流量，结果见表7。

表7 卡尔斯亚洪沟各断面不同频率下的设计洪峰流量成果表 （单位:m3/s）

（五）印干山山洪沟水文分析计算

该洪沟汇水面积47.5km2，20年一遇洪峰模数为0.288，天山北坡20年一遇相应洪峰模数为0.39，伊犁地区相应洪峰模数为0.16，吐鲁番、哈密地区相应洪峰模数为0.24，从洪峰模数来看计算成果是合理的。

四、结语

阿克苏市城市防洪洪水计算断面是以阿克苏市城西沿城而过的易尔玛断面；阿克苏河西大桥（新大河）水文站；东沿城而过的柯克亚尔河柯克亚尔水文站、卡尔斯亚沟实验林场大桥、火车站铁路桥、六团公路桥、乔格塔电站；台兰河台兰水文站、依来克沟西兰其大桥断面及西工业园区上游洪水沟的降雨资料为参证，对阿克苏市城市进行暴雨分析。主要成果体现在以下3点：

第一，采用小流域洪水计算推理公式在前人分析成果的基础上，使用GIS软件提取地形图信息，得到冲洪沟面积、长度、平均比降等参数。计算得到各设计频率的洪峰流量、冲洪沟出山口断面各频率设计洪峰流量。

第二，根据阿克苏水文水资源勘测局实测的断面资料得到河床平均坡降及选用河床糙率计算防洪各断面分级流量，建立水位流量关系，制成水位流量对照表。

第三，根据已计算的防洪节点设计洪水，结合绘制的各防洪节点水位流量对照表，计算出各防洪点的设计洪水位。

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