莫勒切河洪水分析

何 超

(巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000)

0 前言

地处塔里木盆地南缘的莫勒切河，既具有北温带大陆性干旱气候，又有垂直气候分带特征,上游由考克木然代牙、吉格代库勒、色日克库勒萨依、西日芒来代牙等十数条支流汇流而成。流域内降水由西向东、由山区向平原区递减。南部山区年降水量可达300 mm左右；河流出山口年降水量50 mm左右；平原区年降水量23.1 mm～35.8 mm。流域山体高大、陡峻。从河源至出山口河长79 km，河流出山后向北流约20 km处分为东西两支，西支流向民丰，东支流向硝尔堂。流域面积2422 km2，该河渗漏严重，除特大洪水外，一般无水下泄。莫勒切河流域为未开发流域，现状无水利工程。根据莫勒切河流域规划，需对设计洪水进行分析。

1 洪水成因及特性

1.1 洪水成因

莫勒切河流域地处塔里木盆地南缘，气候干旱，但夏季受中亚低涡及低槽活动的影响，结合充分水汽条件，能出现大降水，从而发生暴雨洪水或雨雪混合洪水；同时流域南部山区海拔4000 m以上有永久积雪，5500 m以上分布有现代冰川，高温季节山区大量冰雪融化，亦能形成洪水。影响洪水主要因素有：冰川分布及储量大小；积雪状况，包括积雪厚度、密度及分布；流域特性，包括流域面积、形状、坡度、植被、土壤及河槽特性等；雪线以上的温度状况。

1.2 洪水类型及特性

莫勒切河流域洪水全部形成于山区，研究昆仑山北坡河流洪水成因及特性，其成因可分为融冰雪型、暴雨型、冰雪融水降雨混合型。

（1）冰雪融水型。本流域河流源头均有冰川发育，在雪线以上常年有积雪覆盖，夏季高山区气温持续回升，冰雪消融补给河流，每次大的升温过程，必伴随消融洪水发生。此类洪水与升温过程关系密切，洪水的过程具有明显的日变化；洪水起涨较慢。

（2）暴雨型。区域持续性降雨和局地暴雨雨强较大时，流域超渗产流会形成暴雨洪水。暴雨洪水主要由本流域中、低山区降雨形成，雨区面积有限，不易形成较大的洪水。由于降水量不同形成的洪水规模不同。此类洪水起涨很快，但历时短，峰值与降水关系密切，洪水挟沙量大。

（3）融水暴雨混合型。高温季节山区大量融冰化雪，中低山带发生降雨，融雪洪水与降雨洪水叠加形成大洪峰。此类洪水，起涨较快，涨率大，洪水日变化不大。

2 参证站确定及洪水分析

2.1 参证站确定

莫勒切河流域无国家水文站点，属无资料地区，为此，巴州水文局于2004年4月在莫勒切河出山口以下10 km处建立了莫勒切河专用水文站，截止2008年6月已经有4年观测资料。本次收集了莫勒切河及参证站水文资料，根据各河流洪水组成、成因分析及对河道特征值、洪水设计统计参数的对比分析，选择流域东邻的车尔臣河且末水文站、西邻的尼雅河尼雅水文站及克里雅河努努买买提兰杆水文站为本流域洪水设计的主要参证站。莫勒切河分布在三河之间，横穿基本相似的地质、地貌、气候、水文带，洪水成因类似，有一定的相关规律可循。参证站水文资料测验项目及资料年限见表1。

表1 昆仑山北坡主要河流特征值表

2.2 参证站设计洪水分析

且末水文站、尼雅水文站及努努买买提兰杆水文站实测洪水系列,以算数平均法计算多年平均洪峰流量，以P-Ⅲ型曲线采用适线法拟合，其中尼雅河两断面设计洪水按不连续系列计算（1999年实测洪峰流量按重现期80年计算），各统计参数的计算值与选用值及设计洪峰流量计算成果见表2。

表2 参证站洪水计算成果表 单位：m3/s

3 设计洪水分析

由于本流域无实测长系列洪水资料，只有通过分析邻近流域测站的洪水统计参数规律，采用统计参数地区综合分析法、地区综合经验公式法初步分析计算本流域的设计洪水。

3.1 统计参数地区综合分析法

3.1.1 年最大洪峰流量均值

采用相关公式法、地区经验公式法、流量修正法确定。

（1）相关公式法

根据最大洪峰流量均值与集水面积关系推求莫勒切河最大洪峰流量均值，相关关系见图1，洪峰流量均值Q设=0.0384F集+101.21，相关系数为0.928。计算莫勒切河洪峰流量均值为194 m3/s，其误差为3%。

图1 昆仑山北坡主要河流集水面积与洪峰流量均值关系图

（2）采用新疆中小流域设计洪水地区经验公式Q=CFn。C值与n值由昆仑山北坡中小流域河流实测洪峰流量均值推求，C=3.527、n=0.52。莫勒切河洪峰流量均值为203 m3/s，其误差为1.5%。

（3）流量修正法：莫勒切站与参证站都有2004年～2006年的实测流量资料，通过参证站2004年～2006实测洪峰流量与该站洪峰流量均值修整系数推求莫勒切站洪峰流量均值，其误差为1%。

由于参证站中尼雅站仅有1978年～2006年资料，将尼雅站洪峰流量系列通过长短系列均值订正法延长其系列长度与克里雅河努努买买提兰杆洪峰流量长度等长，均为1957年～2006年的系列，通过两站确定流量修整系数为1.06，而莫勒切站2004年～2006年洪峰流量均值为214 m3/s，由此推算莫勒切站洪峰流量均值为214/1.06=201.9 m3/s。

从以上三种方法分析结果看，洪峰流量计算成果相差均在5%以内。由于莫勒切河流域水文资料缺乏，无论采取何种计算方法分析，其成果与实际都存在误差，因此从工程安全考虑，采用地区经验公式法计算成果，年最大洪峰流量均值为203 m3/s。

3.1.2 Cv及Cs值选取

由于本流域缺少实测资料，无法由实测洪水系列率定设计河流洪峰流量统计参数，洪水设计统计参数从区域有站河流统计参数间的关系、规律中确定。昆仑山北坡河流洪水统计参数，其Cv、Cs值自西向东大致呈增大趋势。综合分析区域各河流洪水设计统计参数的变化规律，确定莫勒切河洪水设计采用统计参数，洪峰流量 Cv=0.65，Cs=5Cv。

根据以上分析确定莫勒切站洪峰流量设计统计参数，Q均值=203 m3/s，Cv=0.65，R=5，其设计洪水成果见表 3。

3.2 地区综合经验公式法

采用新疆中小流域设计洪水地区综合经验公式：

式中：Q设p为设计站的设计洪峰流量，m3/s；F设为设计站的集水面积，km2；F参为参证站的集水面积，km2；np为某种设计频率下的修正系数；Q参p为参证站的设计洪峰流量，m3/s。

公式中的np值通过参证站洪峰流量设计值率定，成果见表3。根据率定的修正系数值及地区综合经验公式推求莫勒切河洪峰流量，成果见表3。

由于通过尼雅站1999年洪水是由山口处调查得到的，考虑山口至水文站洪水坦化，未经处理的成果可能偏大，因此地区经验公式法中由参证站率定的设计成果值偏大，而由“尼雅出山口与车尔臣山口”与“尼雅出山口与努努买买提兰杆站”率定np值推求成果相差不大，因此选用“尼雅出山口与努努买买提兰杆站”率定np值推求的设计洪水成果，相对工程而言是安全的。

分析比较统计参数地区综合分析法、地区综合经验公式法成果（见表3），除50%保证率误差大于5%，其余误差均在5%以内，但是由于统计参数地区综合分析法中洪水系列长短不一，无法将参证站系列延长至同一长度系列，由此将产生洪水系列均值计算误差；统计参数法Cv值选取时，由于受尼雅站1999年特大洪水影响，尼雅站1999年洪水测验精度较差，使选用的莫勒切河洪水设计Cv存在有可能偏大。因此本次洪水计算选取地区综合经验公式法中“尼雅出山口—努努买买提兰杆站率定值”洪水计算成果。

表3 莫勒切河设计洪峰流量成果比较表

综上所述，本次洪水计算在平衡昆仑山北坡各河流洪水设计的统计参数的同时，充分考虑了尼雅站1999年特大洪水对洪水设计的影响，提出较为可靠的洪水设计成果。从安全角度考虑，最终选用地区综合经验公式法计算成果，即莫勒切河10年一遇洪水为375 m3/s、20年一遇洪水为477 m3/s、50年一遇洪水为616 m3/s。

4 结论

莫勒切河有4年实测资料，尼雅河尼雅水文站有28年实测资料，克雅河努努买买提水文站有28年实测资料。本次洪水分析计算在充分应用参证站水文资料的前提下，选用了多种方法进行设计河流洪水计算，并对计算成果进行合理性分析，成果符合该地区区域性规律，计算方法和成果符合规范要求，因此本次计算设计成果可作为莫勒切河开发建设的依据，可供无资料区水文分析计算进行借鉴。