轮台县迪那河防洪工程洪水分析与计算

王振龙

（新疆巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000）

1 概况

迪那河位于轮台县境内，流域面上的降水，经过5 条一级支流，3 条二级支流的汇集调蓄，自北向南汇集于山口迪那河水文站附近，集水面积为1615 km（2其中620 km2属库车县）。出山口后，水量自北向南主要消耗于轮台灌区。为了提高轮台县塔尔拉克乡防洪能力，规划在迪那河支流红桥河规划建设4.1 km 的防洪工程，需对该处20 年一遇洪峰进行分析确定。

2 洪水成因及来源分析

迪那河洪水从成因和发生时间上可以分为积雪融水型洪水、暴雨洪水和降雨、融雪混合型洪水。

2.1 融雪型洪水

融雪水型洪水多出现在春季。其特征有：洪水每年发生时间基本一致，一般出现在4 月～5 月；洪水过程与升温过程关系密切，随气温变化具有明显的一日一峰现象，并与气温日变化对应关系甚好，整个洪水过程往往形成连续数日的日变化过程；融雪洪水的历时比较长，但单日峰、量相对较小。

如迪那河1991 年5 月7 日～12 日洪水即为融雪型洪水，最大洪峰流量64.7 m3/s，持续时间132 h，连续6 日相连5波，且一波紧似一波，首尾相接，至5 月9 日22：00 涨至峰顶，洪峰流量为64.7 m3/s，至5 月12 日20:00 流量降到1.05 m3/s，充分反映出了季节性积雪融水型洪水的一些基本特性。

2.2 暴雨型洪水

迪那河流域内有轮台县气象站和迪那河水文站，本次防洪河段处在《轮台县迪那河塔尔拉克乡段防洪规划报告》中的Ⅲ段（绿洲上段），因此，选用轮台县气象站资料进行降雨分析。根据轮台县气象站监测资料，多年平均气温10.5℃，多年平均月平均气温最高24.8℃，发生于7 月份；多年平均月平均气温最低-8.7℃，发生于1 月份；多年平均年降水量仅为64.5 mm，其中，5 月 ～8 月份降水量占年降水量的 68.2%，位 44 mm，9 月至次年4 月降水总量为20.5 mm，站31.8%。

暴雨型洪水多出现在7 月～8 月，有时可能出现在6 月和9 月；洪水过程单一，洪峰过程陡涨陡落，总历时较融雪型洪水短；暴雨洪水峰型尖瘦，陡涨陡落，突发性强，由于暴雨对坡地的侵蚀作用，暴雨洪水都具有挟沙量大的特点。如迪那河水文站1991 年8 月22 日发生的暴雨洪水过程。8 月21 日迪那河水文站降水13.7 mm，洪水从22 日2 时开始上涨，22 日6：30涨至顶峰。此次暴雨洪水从涨到落历时7 h。

2.3 混合型洪水

这类洪水多出现在春夏汛之交及夏汛。形成这类洪水多为受大尺度天气系统的影响，天气过程中，前期气温高，在融雪径流的基础上，叠加暴雨径流形成峰高量大的凶猛洪水，这类混合性洪水历时较长，洪量较大，对水利工程威胁最大。其主要特点为：兼有季节性积雪融水及暴雨洪水双重特征；由于混合型洪水过程中的暴雨洪水过程是基于积雪融水洪水过程之上的，因此，洪峰高度一般比单纯的暴雨洪水相对要高；混合型洪水由于对坡地的侵蚀作用强，含沙量大，更具危害性；洪峰流量量级及持续时间是由积雪量、暴雨强度和持续时间等多种混合因素决定的。

如迪那河水文站1970 年7 月24 日发生的洪峰流量为346 m3/s 的洪水过程。大于100 m3/s 的洪水流量持续了4 d。此类洪水对引水枢纽和水库威胁最大。

3 参证站确定及洪水分析

3.1 参证站确定

选用迪那河水文站资料及轮台县水利局水管站观测资料。

1）迪那河水文站位于轮台县迪那河出山口，设立于1959年。测站以上集水面积为1615 km2，控制了迪那河来水量，为区域代表站。巴音郭楞水文水资源勘测局于1993 年9 月22 日停测。观测项目有水位、流量、降水等，拥有1959 年～1993 年实测资料，资料可靠。

2）1994 年以后，轮台县水利局水管站在原水文站基本断面继续观测，观测年限为1994 年～2014 年，主要监测灌溉引水期的引水量，冬季非引水期基本停测，资料较可靠。

因此，迪那河拥有1959 年～2014 年总计56 年的长系列洪水资料，且具有一定的可靠性、一致性和代表性，可以进行洪水分析计算。

3.2 参证站断面设计洪水分析

迪那河具有1959 年～2014 年56 年水文站实测和水管站实测的年最大洪峰流量系列资料，由于没有漏测现象，也没有历史洪水特大值处理，因此洪水系列是连续的。采用皮尔逊Ⅲ型曲线按照连续系列进行适线，洪峰流量频率曲线见图1，不同频率设计洪峰流量见表1。

图1 迪那河水文站年最大洪峰流量频率曲线图

表1 迪那河水文站设计洪峰流量成果表

迪那河有56 年的长系列洪水资料，其中1994 年以后年最大洪峰值中，1996 年和2001 年为洪水调查值，其他年份最大洪峰值采用中泓浮标法实测，资料精度较高，符合洪水设计规范。

4 防洪工程河段设计洪水

4.1 上游五一水库调洪影响分析

根据现场调查，拟建防洪工程上游有五一水库、迪那河龙口以及中心闸口。因迪那河含沙量较大，且迪那河龙口以及中心闸口均不承担分洪任务，因此在发生较大洪水时，迪那河龙口及中心闸口均不开启，也就是说，在计算本次防洪工程河段的设计洪水时仅需要重点考虑五一水库的调、蓄洪能力对拟建工程设计标准的影响。

五一水库主要任务为灌溉、供水、兼顾防洪和发电，并照顾下游天然生态用水。五一水库正常蓄水位1370 m，总库容0.983 亿m3，坝高大于90 m，工程为Ⅲ等中型工程。结合迪那河流域防护对象的实际情况，交通、工矿企业作为自保对象，其防洪标准为20 年～50 年一遇洪水；渠首、渠道、水库、水电站等水利水电工程防洪标准为10 年～50 年一遇洪水；一般城镇及乡村防洪标准为10 年～20 年一遇洪水，综合选取上述防护对象的上限为下游河道防洪标准为20 年一遇洪水。根据流域防洪规划，确定五一水库下游河道安全泄量为574 m3/s。

五一水库调洪原则及泄洪方式：

1）当洪水来临，天然入库流量Q入小于水库允许泄量q允（574.0 m3/s）时，来多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，维持汛限水位不变。

2）随着洪水流量增大，当Q入大于水库允许泄量q允，但库水位低于防洪高水位时，控制下泄流量不超过下游允许泄量。水库水位升高。

3）随着入库洪水流量的增加，水库水位达到防洪高水位，以溢洪道和深孔泄洪洞的泄流能力自由下泄，来多少泄多少，维持防洪高水位不变。

4）当入库洪水洪峰过后，流量开始有所减少，水库水位上升速度减慢，至水库下泄能力等于入库洪水时，水库水位达到最高水位。

5）随着入库洪水流量的继续减小，调洪进入退水段，水库按照泄洪系统泄流能力下泄，使水库水位尽快下降至汛限水位，准备迎接下一场洪水。

根据以上情况可知：在上游来小于574 m3/s（10 年一遇）的洪水时，水库不改变天然来水状况，水库不起调节作用，当上游来水大于 574 m3/s（10 年一遇）洪水，小于 1270 m3/s（50 年一遇）洪水时，水库才起调节作用，并按574 m3/s（10 年一遇）洪水下泄，见表2。

表2 五一水库调洪成果

4.2 洪水沿程衰减计算

本次拟建防洪工程起始端位于迪那河水文站下游10km、五一水库下游27 km 处，也就是迪那河下游分叉口处，该分叉口将迪那河分为三支，分别为老迪那河、卡尔塔河、红桥河。经调查，老迪那河常年无水，在现场只能在个别地方可以看见河道形态，而此次防洪工程实际布置河段在红桥河上。为拟建防洪工程安全运行考虑，卡尔塔河和红桥河上的防洪工程设计洪水值均不考虑分洪现象，均以全部这种极端不利情况汇入计算。

考虑到迪那河流域上下游没有同期观测资料可进行洪峰沿程衰减率计算，本次洪水计算时只能借用临近流域麻扎沟流域的洪峰沿程衰减率。麻扎沟流域与迪那河流域相距较近，河道流向一致，河床构成形态相似，因此，借用麻扎沟流域经过实验确定的洪峰沿程衰减率1.4%（摘录自《麻扎沟防洪工程水文分析计算》）具有一定的可靠性。

由于防护河段涉及河道长4.1 km，根据现场调查，防洪河段无分水口、无汇入口，因此，只需考虑防洪河段设计洪水沿程损失，河段设计洪水成果见表3。防洪河段设计洪水标准取20年一遇，迪那河水文站的设计洪水成果为825 m3/s。根据五一水库调洪成果，在上游来小于574 m3/s（10 年一遇）的洪水时，水库不改变天然来水状况，水库不起调节作用，当上游来水大于 574 m3/s（10 年一遇）洪水，小于 1270 m3/s（50 年一遇）洪水时，水库才起调节作用，并按574 m3/s（10 年一遇）洪水下泄；推算到红桥河防洪段首端的洪峰流量为357.03 m3/s。推算到河道防洪段其它各节点洪峰流量见表3。

表3 防洪河段设计洪水成果表

5 结语

迪那河轮台县塔尔拉克乡有1.3 万人口，为了提高当地防洪能力。规划在红桥河修建4.1 km 防洪工程。经过对迪那河暴雨洪水特性探讨和五一水库调洪影响，以及洪水沿程衰减情况分析，计算出塔尔拉克乡红桥河防洪段首端20 年一遇洪峰流量为357.03 m3/s，可供无资料地区和水库调蓄影响区防洪工程建设进行借鉴参考。