新疆天山南坡库玛拉克河洪水成因及特性分析

王志丹

(新疆维吾尔自治区巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000)

新疆天山南坡库玛拉克河洪水成因及特性分析

王志丹

(新疆维吾尔自治区巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000)

[摘要]库玛拉克河发源于天山以南西段中部的汗腾格里峰的西侧，地处西来水汽输送通道，流域山体高大、支沟发育、坡陡流急，山洪灾害频发，其主要洪水类型为混合型洪水和暴雨洪水。50多年实测洪水资料表明，随着系列的增加，该河年最大洪峰流量模比系数、变差系数、偏态系数均呈波动性增加趋势，说明其洪水发生频次及量级均有增大趋势。分析影响洪水发生规律的主要因素为高空气温，气候波动与前期降水。

[关键词]库玛拉克河；洪水；降水；气温

1流域概况

库玛拉克河，又名昆马力克河，为阿克苏河两大源流之一，发源于天山以南西段中部的汗腾格里峰的西侧，流经吉尔吉斯斯坦进入我国新疆阿克苏地区的温宿县，库玛拉克河上游在吉尔吉斯斯坦境内称为萨雷扎兹河，有奎柳河、卡英德河、乌利乔利河、阿克西牙克河、伊内尔切克河等13条支流；在我国境内称为库玛拉克河，主要有托木尔河、英沿河、阿合奇河3条支流。协合拉水文站控制流域面积12 816 km2，河长293 km[1]。

流域地处欧亚大陆腹地的天山南坡，发源于吉尔吉斯斯坦海拔6 995 m汗腾格里峰附近的南天山山脉，流域内海拔4 000 m以上的北部高山山区，山势巍峨、高峰林立，年平均气温在0℃以下,区域内终年积雪，冰川十分发育，素有天山冰川中心之称，冰川总面积3 207 km2。库玛拉克河上游发育有冰川堰塞湖，极易发生灾害性洪水。

2洪水成因分析

暴雨洪水主要受天气系统的影响，也受地形影响，暴雨对应的天气系统主要是副热带天气系统，库玛拉克河流域海拔较高，高山区降水多以固态形式出现，因而，该河流暴雨洪水多由中低山区降雨形成。

库玛拉克河源区及主要径流形成区位于吉尔吉斯斯坦境内，分布有天山地区最长最大的冰川—伊内尔切克冰川(长61 km，总面积821.6 km2)及数量众多的冰面湖与冰川堰塞湖，其中麦茨巴赫冰川湖最大，同时又是频繁发生突发性溃决洪水的发源地。随着气候的变暖，冰川减薄后退，冰湖库容增加，冰湖溃决的洪峰流量也在增加。这是因为气温变暖，冰川融化加强，流入冰湖的融水增加，气温也控制着湖水充填的时间，因而也影响着下次冰湖溃决发生的时间[3]。

融雪型洪水是流域内春、夏季较常见的一种洪水类型，春洪多以季节积雪融雪型洪水出现，夏季洪水多以高山冰川积雪融冰雪型洪水出现，融冰雪型洪水出现的时间和洪水的大小，除了主要取决于流域内低山区的积雪量以及高山带的冰川、积雪储量的多少条件外，还取决于气温上升幅度的大小和持续历时的长短，此类洪水的气象成因是新疆暖脊稳定维持，高低空升温明显，0℃层高度在4 500 m以上，气温持续偏高，且多维持在3 d以上。使得山区高海拔地区积雪快速消融，流域内汇流增大，河流来水量增多而导致洪水事件[2]。

暴雨融雪混合型洪水是由山区暴雨和升温融雪共同作用形成的，主要出现在盛夏7月，是流域最常见的、危害性最大的一类洪水(几乎每年都有，这一点与我国其他地区不同)。融雪与升温、高温天气过程关系密切，引起洪水的高温天气过程需要一定的强度和持续时间，造成库玛拉克河流域高空温度急剧上升并持续的环系统必须稳定。即直接造成流域山区积雪、冰川融化的高压系统与为西天山山区降水提供有利背景的低值系统二者具备，这样雪线在平均海拔4 000 m以上，高空温度急剧升高，0℃层上升到雪线以上，大量高山积雪迅速融化，河流水量快速增加[2]，如果此时又有山区暴雨发生，雨水的冲击作用可加速冰雪融化，雪水、雨水一泻而下，河水就会迅猛增长，洪水在雨后几个小时就可发生，且来势迅猛，持续时间可长达数天，这也是库玛拉克河流域洪水的主要类型。

3洪水特性[4]

3.1洪水类型

库玛拉克河流域内山区海拨高度相对较高，冰川面积大，即使在盛夏季节，流域内的大部分山区降水大多以固态为主。洪水主要类型有冰雪消融型洪水、冰湖溃坝型洪水、融雪(冰)叠加冰湖溃坝混合型洪水三种基本的洪水类型。

3.2洪水主要特征

1)年最大洪峰流量发生时间比较集中

自协合拉水文站1956年设站以来，历年年最大洪峰流量从5月至9月均有发生，8月份是年最大洪峰发生频次最高的月份，占总次数的51.7%，夏季(6～8月)是大洪水多发季节，90%以上的年最大洪峰流量均发生在这一时段。大洪水更加集中发生在7、8月。椐统计7月和8月两个月出现年最大洪水的频次占总数的87.9%(见表1)。

表1　协合拉水文站年最大洪峰流量

2)大洪水及特大洪水多为暴雨及冰雪消融、冰雪消融和冰湖溃坝混合型洪水，主要受前期降水量和气温的影响所决定。此类洪水多以气温回升较高和历时较长而出现。日流量变化同气温一样，具有明显的日变化规律,洪水特点为流量逐渐增大，洪峰过后，最大流量下降不明显。

3)冰湖溃坝型洪水频繁发生

几乎每年都会发生冰川突发性洪水1～2次。其洪水基本特征：洪水过程峰高量大；洪水起涨过程平缓5～8 d，消退过程短促1 d左右，甚至10 h；洪水发生时间具有随机性，5～12月均有发生，其中7～9月份发生概率最大；洪水发生时伴以高含量泥沙及大规模悬移质泥沙输送过程。

如1996年8月10日4时发生冰川湖溃决突发洪水，洪水流量由462 m3/s起涨，历经5波，于14日8时洪峰流量达1 840 m3/s；同年12月初，再次发生了冰川堰塞湖溃决洪水，该次洪水的洪峰流量亦达825 m3/s，相当于起涨流量的16倍。

4)不同类型洪水遭遇

经分析，多年来库玛拉克河冰雪消融洪水与冰川堰塞湖溃决突发性洪水数次遭遇，这是库玛拉克河洪水的一个突出特征。绝大多数年份均出现过此类洪水， 1994年7月23日发生的大洪水就是此类洪水，由于冰川溃决突发性洪水叠加于冰雪消融洪水涨升段，河流洪峰流量得以加强，峰值达2 700 m3/s，为库玛拉克河协合拉站建站以来历年洪峰之首。

3.3洪水年际变化[5]

从水文部门实测及调查洪水资料分析，1906、1956、1983、1984、1987、1994、1996、1997、1999、 2005年该河均发生较大洪水。1956—2013年库玛拉克河洪水频次及强度均有明显增加，且较大量级洪水大多出现于20世纪80年代初期以后。为进一步说明库玛拉克河洪水变化情况，以模比系数、变差系数、偏态系数等作为评价参数，对该河洪水年际变化过程进行分析，考虑到库玛拉克河协合拉水文站观测始于1956年，因此评价期起始年份为1956年。选取协合拉水文站1956—2013年实测年最大洪水系列，对该河洪峰流量年际变化进行统计分析(见表2)。由表2可见，随着系列的增加，协和拉水文站洪峰流量模比系数呈波动性增加趋势，当系列外延至20世纪70年代末期后，模比系数均值由0．86稳定增加至0．90左右，系列外延至2000年后，模比系数均值在1．0附近变动。从该站实测洪峰流量变差系数Cv结果来看，变差系数总体呈增加趋势，特别是20世纪70年代末期以后增幅明显，其值由原0.228迅速增加至0．249，当系列外延至2000年以后，变差系数在0．263附近变动，说明20世纪70年代末以后，库玛拉克河洪水年际间变幅增大，特别是2000年以后，洪水年变幅增加更为明显。从偏态系数Cs结果来看，随机变量均值所对应的频率趋于减小，即大洪水出现的频次增加，洪水年际变化趋势见图1。

表2　协合拉站洪峰流量统计参数

图1　洪水年际变化趋势图

4结语

通过对库玛拉克河流域洪水不同成因及其特点及不同类型洪水发生时间、量级分析，了解洪水的变化主要受气温、降水变化的影响，气候变化会导致河流洪水洪峰量级的变化，对流域洪水灾害的防治具有一定的参考价值。

参考文献

[1]王世江，章曙明，邓铭江，等．中国新疆河湖全书．中国水利水电出版社.2010：258-260．

[2]毛炜峄，李红德，蒋军，等．阿克苏河洪水类型及其形成的500hPa环流特征[J]．冰川冻土.2005，27(4)：574-581．

[3]沈永平，王国亚，丁永建，等．百年来天山阿克苏河流域麦茨巴赫冰湖演化与冰川洪水灾害[J]．冰川冻土.2009，31(6)：993-1002．

[4]董玉文，胡江，杨胜发.新疆洪水成因及特性分析[J]．重庆交通学院学报.2004，23(2)：118-123．

[5]于维中，水文学原理[M]．北京水利水电出版社.1987.

[收稿日期]2016-01-08

[作者简介]王志丹(1987-)，女，新疆哈密人，助理工程师，主要从事水文水资源环境研究工作。

[中图分类号]TV122

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0137-02