新疆哈密伊吾河流域洪水特性分析

吴江涛

(新疆维吾尔自治区哈密水文水资源勘测局，新疆 哈密 839000 )

哈密市伊吾县区域内洪水灾害的破坏力常常很强，农牧民的生命安全及财产在洪水来临时常常得不到保障。近年来，随着社会经济发展的需要，不断的加强水资源的开发利用，流域部分特征被人们的生产活动所改变，导致流域内洪水特性发生一些变化。为了更好地掌握和了解流域内的洪水特征，加强哈密市区域内中小河流域的洪水研究与分析，努力为当地政府应对防汛抗洪提供了强有力的保障。

1 流域概况

伊吾河流域位于哈密地区伊吾县境内，地处天山山脉东段，哈尔里克山北坡，东与代尔昆代郭勒沟相接，西与吐尔干沟相连，南面以哈尔里克山山脊线为界，北部为流域下游晚熟哈密瓜基地淖毛湖镇。河流由南向北横贯伊吾县，流经中低山丘陵区的山间谷地，最终流向北部淖毛湖盆地，河流全长104.6 km。

伊吾河流域从南到北地形呈梯级状下降分布，由高山地形、中山地形、低山地形、低山丘陵地形组成，其间分布有伊吾山间盆地、苇子峡山间洼地、淖毛湖盆地三个盆洼地呈梯级下降。

伊吾山间盆地是东天山山脉主脉与北支脉之间的盆地的一部分，南北宽5 km，东西长10 km，西部由于其构造活动的作用，基岩抬升将其分成东西两盆地，西为盐池盆地。伊吾山间盆地地形西南高，东北低，出山口海拔2 000 m左右，冲洪积扇前缘海拔1 800 m左右，地形坡度较大，为18‰～20‰。冲积细土平原分布面积较小，约6 km2，海拔1 700～1 800 m，地形坡度较小，为12‰～15‰。

2 洪水的组成与类型

2.1 融雪型洪水

本文研究的伊吾河流域上游高山区域位于东天山未端，从西面或北面进来水汽末端，另外流域内的山体的海拔高度相对来说比较低，整个流域内山体规模也相对比较小，再加上山体上永久性积雪深度及面积都相对较小，高海拔山区区域内春季的积雪深度也比较浅，内融雪型洪水通常在伊吾河流域表现并不明显，在一般情况下时程分布上变幅较小，呈一日一峰的多峰过程，其具体表现为在本区域内融雪型洪水随气温的升高而增大，每年5月中旬开始到6月下旬间这段时间都会出现融雪型洪水。

2.2 暴雨型洪水

暴雨洪水主要发生在夏季的7-8月份，这类洪水的特点是水位陡涨陡落，峰高量大，来势凶猛，具有极强的破坏性。暴雨洪水一般来说有两种类型：一种是局部性暴雨型洪水，这种类型洪水特点是：降雨范围较小、雨量强度大、历时时间短、汇流迅速，常常是降雨一停止就很快形成洪水，往往洪水来势凶猛、陡涨陡落，峰高量小，持续的时间较短。这类洪水对以洪量控制的水库来说威胁不大，但洪水带来的泥沙，对水库的淤积危害较大。第二种是大范围的暴雨型洪水，这种类型的洪水通常伴有比较大的天气过程，在夏季西北风环流大型天气系统移动过境的时候，在北纬40°附近锋区比较活跃，低涡系统以及低压槽深厚，导致移动的速度也较慢，加上哈密东天山未端有阻塞高压脊的存在，并伴有低空东风急流输送的水汽，这样就造成山区降水的范围比较大，形成的洪水也较大。该类型洪水常常导致农田里的农作物倒伏、村民的住宅被洪水冲毁，道路交通、电力、水利、通信等受损比较严重。例如：1979年7月15日在本文研究的伊吾河流域内，根据调查伊吾县苇子峡水文测站上游山区以北的区域内暴雨时长16分钟左右，苇子峡水文站降水量实测值为31.9 mm，苇子峡水文站最大洪峰实测流量为51.2 m3/s，这次的洪水造成苇子峡乡多处民房被冲毁。

2.3 雨雪混合型洪水

伊吾河流域雨雪混合型洪水洪峰的强度一般来说没有暴雨型洪水大，但这种类型的洪水降雨的历时时间较长，洪水的总量大，洪水往往呈陡涨但落水比较缓慢，常常呈现出双峰型。例如：2017年7月21日伊吾县峡沟发生的雨雪混合类型洪水，洪水过后实地调查到的最大洪峰流量为95.5 m3/s，伊吾水文站最大洪峰流量实测值为29.1 m3/s，洪水历时为2天，洪量大约为200×10 m3。近年来，随着国家中小河流各类项目的实施，伊吾河流域内设立了3处自动水位站以及水量站，根据传回的数据再经过数据分析后，提高了预报洪水的能力，也对当地政府有效控制流域暴雨洪水提供有力依据，为流域内抗洪防灾以及减灾提供有力保障，并打下了坚实的基础。

3 洪水的特征分析

3.1 洪水年际变化特征

通过图1对伊吾河流域伊吾水文站2009-2017年共计9 a实测最大洪峰流量进行分析，伊吾水文站实测最大洪峰流量大于60 m3/s的洪峰流量发生在2012年、2015年、2017年，共有3次；洪峰流量发生在30～60 m3/s的发生在2010年和2016年，共有2次；2009、2011年、2013年、2014年流量都小于30 m3/s，其中2011年为28.9 m3/s，2009年为4.55 m3/s。从伊吾河流域伊吾水文站2009-2017年实测最大洪峰流量看，最高为2015年最大洪峰流量67.9 m3/s，最低为2009年的最大洪峰流量4.55 m3/s。从近十年过程来看，2012年前发生洪水的频率较小，2012年以后发生大洪水的频率较高。此外，流域降水量的增大是导致洪水量级偏大和发生频率增高的主要因素。

图1 伊吾站最大洪水年际变化图

3.2 洪水的年内变化特征

伊吾河流域地处天山山脉东段，哈尔里克山北坡，高山区主要分布在东天山山脉的主脉，呈东西向展布，山体雄厚，从山峰向北，地形由高变低，最高峰海拔为4 886 m，相对高差2 400 m左右。中低山区主要分布在伊吾山间盆地以北天山支脉，呈东西向展布，山体南高北低，海拔1 500～2 400 m，相对高差400 m左右。低山区主要分布在苇子峡山间洼地以北天山余脉，也呈东西向分布，西高东低，山体南北宽3 km左右，海拔1 100～1 340 m，相对高差240 m左右。低山丘陵区主要分布在淖毛湖盆地以北阿尔金山余脉，呈北西-南东向分布，海拔500～800 m，相对高差300 m左右，山顶呈浑圆状。由于山体地形海拔高差变化比较明显，呈明显垂直性分布的气候，流域内降水和气温都呈梯度的变化。在发生局部阵性暴雨的时候，流域内中游至下游区域内常常很快就形成山区洪水，造成洪水灾害也较严重。流域的洪水受降水特性的影响较大，往往呈现出暴涨暴落、峰量大而且较集中、涨峰持续时间比较短的特点。

4 洪水频率分析

根据伊吾河流域内水文站资料系列有比较强的连续性代表性，通过实测流量与调查到的历史最大洪水进行频率分析及计算，并以P-Ⅲ型曲线适线，对于经验频率按下式计算[1]。

(1)

(2)

式中：Pm为调查期N年中序号为M的经验频率；M为实测洪水由大到小排列序号；n为实测的洪水个数；N为考证年至今的年数，频率计算见图2，流域内代表站流量计算成果见表1。

图2 频率-洪峰流量关系图

表1 伊吾河干流各代表站流量频率计算成果表 m3/s

在进行各水文测站年最大流量频率计算时，计算的Cv值通常偏小，当偏态系数Cs=2.0Cv，采用图解法进行频率适线，在考虑经验点子和理论频率拟合良好的原则上，充分考虑到稀遇洪水。再通过程序的分析与计算，伊河流域内系列年最大流量多年均值分别为29.6 m3/s，50年一遇和100年一遇的的洪水分别为85.3 m3/s、96.9 m3/s。当前，水文洪水频率分析与计算大部分是通过数理统计的方法，使用数理统计方法来计算频率，随着样本水文数据的变化，水文频率计算的精度会受一定影响。

5 结语

伊吾河是哈密市内最大的一条河流，河流穿过伊吾县城后流经苇子峡乡，最终流入下游毛湖镇。近多年来，该流域内随着水文气象站网与自动监测设备、预报系统的逐步建立，以及峡沟水库一系列水利防洪工程建设完成，对伊吾河洪水泛滥进行了有效的控制，洪水灾害的损失减少到最低。通过研究分析并掌握该站洪水特性，对于该流域防汛抗洪以及水资源合理开发利用起着十分重要的作用。