塔里木河河道整治工程设计造床流量的确定

宋良群

(新疆生产建设兵团农一师勘测设计院，新疆阿克苏843000)

塔里木河为宽浅式游荡性河流，河床、河岸以粉细砂为主，抗冲能力差，加之河道坡度缓、河水含沙量大、冲刷强度大(最大冲深达11.2 m)，受汛期主流摆动顶冲河岸，致使河道两岸、高滩大量坍塌，严重威胁着沿河流域灌区的生产经营和职工群众的生命财产安全。塌岸问题已成为制约塔里木河流域灌区经济社会发展最严重，最紧迫的问题。

1 设计流量(设计造床流量)

设计造床流量是整治河道的重要指标之一，这一量级洪水对河湾形态的塑造所起作用最大。造床流量的选定目前在理论上尚不够成熟，一般宜采用马卡维也夫法、平滩流量法计算，多沙河流也可采用输沙能力法计算造床流量。本工程受观测资料的制约，未采用输沙能力法计算造床流量，主要采用马卡维也夫法、平滩流量法计算造床流量，并且又参考采用长江科学院罗敏逊法(汛期平均流量法)计算复核造床流量，经过多种方法计算后力求使造床流量的选用比较科学合理。

1.1 马卡维也夫法

本次将计算河段历年所观测的流量分成若干相等的流量级，并通过绘制Q～QmJP关系曲线图，详见表1及图1，从图中查出QmJP的最大值，相应于此最大值的流量Q即为造床流量。其中:

Q为所划分的各级流量平均值;J为各级流量的相应比降;本河道洪水波峰高度不大，沿河道向下传递所产生的附加比降影响甚微，加上河床涨冲落淤时水位变化抵消了附加比降所产生的影响，河道汛期实测同流量情况下，落洪水位低于涨洪水位，水位流量关系曲线呈顺时针方向绳套形状。所以，洪水期各级流量的比降变化不大，可统一取1/4600。

P为各级流量出现的频率;M为平原河流一般可取2。

图1 塔里木河阿拉尔站Q～Qm JP关系曲线图

表1 Qm JP值计算表

根据马卡维也夫法计算出阿拉尔造床流量为1 200 m3/s。

1.2 平滩流量法

本次收集到塔里木河阿拉尔站2010年8月2日、2011年9月3日汛期实测大断面，见图2、图3，确定出平滩水位，计算出该高程下河道断面水力要素后，根据下式计算出相应平滩流量。

式中:n为河道的粗糙系数，阿拉尔站根据多年实测经验推荐取0.020;A为平滩水位时过洪断面面积;R为平滩水位时断面水力半径;J为实测水面纵坡，为1/4600;Q为洪峰流量。

图2 塔里木河阿拉尔站实测大断面图(2010年8月2日)

图3 塔里木河阿拉尔站实测大断面图(2011年9月3日)

经计算，根据阿拉尔站2010年8月2日汛期实测大断面计算出的平滩流量为1 030 m3/s，根据阿拉尔站2011年9月3日汛期实测大断面计算出的平滩流量为1 260 m3/s。

另外，2007年10月，黄河勘测规划设计公司和塔里木河流域管理局采用大量的实测调查资料，对塔河干流阿拉尔水文站测流断面主槽过流能力进行了综合分析计算，主槽过流能力在700～1 200 m3/s，可以用来作为判定控制造床流量变化范围的尺度。

同时根据农一师设计院崔兆充编写的《塔里木河上游段河道形态初步分析》对阿拉尔水文站多年汛期测流断面的水位～流量关系进行分析后也可以总结出，河道涨洪时的平滩流量约为1 000 m3/s左右，河道落洪时的平滩流量为1 200～1 300 m3/s。

1.3 长江科学院罗敏逊法(汛期平均流量法)

我国20世纪50年代在引进人工弯道式引水渠首时，采用苏联阿尔图宁的经验公式计算稳定河宽，其设计造床流量，建议按50% ～100%频率的洪水流量计算，并且在1 a内的历时，不应＜20～30 d。同时根据《黄河下游游荡性河段河势演变规律及机理研究》中所述，“采用平滩流量和年最大流量的多年平均值来和河湾形态建立联系并不是最合理的，对于河湾形态的塑造来说，起作用更大的应该是较平摊流量为小的流量。以采用年平均流量或出现最大洪峰月份的月平均流量时相关最好”。因此，本次参考采用长江科学院罗敏逊法(汛期平均流量法)计算复核造床流量。

根据阿拉尔水文站1957—2009年汛期(7—9月)平均流量资料(缺1972年、2001—2004年资料)，计算出阿拉尔造床流量为1 097 m3/s，见表2。

表2 阿拉尔水文站汛期(7—9月)平均流量统计表

根据马卡维也夫法、平滩流量法、长江科学院罗敏逊法(汛期平均流量法)计算出的造床流量成果汇总见表3。

表3 塔里木河阿拉尔站断面造床流量计算成果表

因此，通过上述综合分析比较，本次设计采用Q=1000 m3/s作为设计造床流量较为合适。

2 结论

本次通过理论计算求得了河道整治流路主要设计参数，根据设计参数即可进行河道整治工程的布置。

［1］水利水电规划化设计总院.GB50286—98《堤防工程设计规范》［S］.北京:中国计划出版社，1998.

［2］水利水电规划化设计总院.GB50201—94《防洪标准》［S］北京:中国水利水电出版社，1995.

［3］阿克苏.塔里木河新疆生产建设兵团农一师阿拉尔段(25+000～108+000段)河道治理工程可行性研究报告［R］.阿克苏:新疆农师勘测设计院，2012.