喇嘛沟洪水对乌苏市西湖水库影响分析

司洪亮

（塔城水文勘测局,新疆 塔城 834700）

1 引言

设计洪水参数为防洪工程建设的重要参数,设计洪水参数的准确度对防洪工程的安全、投资影响较大［1-3］。在水文监测资料较为缺乏的流域,实际情况调查和历史洪水数据收集是分析流域洪水数据的可靠方法。水库是重要的蓄水水工建筑物,其安全对下游居民生产生活的安全影响较大［4-6］。因此,针对无资料地区洪水调查及其对下游水库的影响分析对流域防洪设计具有重要作用。

2 工程概况

西湖水库位于准噶尔盆地西南边缘的乌苏市境内,是一座平原引水注入式水库,库区建在喇嘛沟流域古河道的皇宫沟中段,该沟属于喇嘛沟流域古河道的下游段,皇宫沟总长16 km,由南向北走向。水库坝址东南距乌苏市约15 km,南邻乌苏市甘河子镇约10 km,距312 国道乌伊公路以北13 km。

3 喇嘛沟洪水分析

3.1 洪水的成因、类型与基本特征

乌苏境内的喇嘛沟流域洪水类型主要有融雪（冰）型洪水、暴雨型洪水及暴雨与融雪混合型洪水。但是由于该地区的特殊地形,局地性暴雨是造成洪水的主要因素。据调查资料显示；1988年7月23日的特大洪水和1995年7月29日的大洪水都是局地性暴雨造成。1988年7月23日降水量15.0 mm（而春季的融雪洪水不大；据调查1997年春季最大融雪洪水洪峰流量仅0.80 m3/s,整个洪水过程持续了3 天,洪量很小。其余时间河道基本干涸）。

3.2 历史洪水补充调查及其重现期考证

3.2.1洪水调查的目的及洪水的路径

乌苏市西湖水库,是一座由新疆汇通农工贸实业总公司于2003年自建的一座小（Ⅰ）型平原水库,库容约145 万m3,主要用农业灌溉,由于缺乏水库以上喇嘛沟流域的来水和洪水情况的基本资料,因此西湖水库没有合理的运行方案和防洪措施。喇嘛沟流域的洪水主要是由托斯特沟、将军沟、艾勒其沟三条主要河沟的暴雨洪水组成。西湖水库地处的皇宫沟,为喇嘛沟古河道。1957 年前后,甘河子镇为了抵御洪水,人为在312 国道附近垂直于喇嘛沟河道修建堤坝并开挖排洪渠,使西大沟的洪水本应沿古河道由南向北汇入西湖水库,但是排洪渠已将洪水改道由西向东经甘河子大桥汇入下游喇嘛沟,沿喇嘛沟河道向下输送,最后散失在平原区。喇嘛沟与皇宫沟相距约5 km,该地地形西部高,东部低,上游产生的洪水根本已无法进入皇宫沟,更进不了西湖水库。这样大大减轻了洪水对甘河子镇及其下游的影响。后来修建312 国道取代了此防洪堤坝作用,至今喇嘛沟河道的洪水沿312 国道开挖的排洪渠转向流入喇嘛沟向下游泄去,一般洪水已无法构成对甘河子镇及西湖水库库区的威胁。但是1988 年发生的大洪水途经312 国道处已将部份公路路基淘空,若再发生大于调查到1988 年的大洪水,将可能漫过或冲垮312 国道,洪水有可能再次进入甘河子镇农田,沿古河道汇入西湖水库,所以天然河道洪水对西湖水库虽构不成直接威胁,但仍有间接的影响。

3.2.2洪水调查与计算成果

1）历史洪水调查

根据西湖水库防洪的需要,各次洪水调查河段均选择在312 国道甘河子大桥至谢家地口子村附近的河段。此段河床多为粘土和沙砾石组成,易冲刷,河道基本顺直,左右岸为阶地,上有少量农田和林地。

本次洪水调查河段选三个断面,以便合理性检查。洪痕位置的确定是以漂浮物残存、最高水蚀岸坎及洪水与岸边土壤留下痕迹作为洪痕的判断依据,并选择多个洪痕进行测量,进行比较。洪水大断面及洪痕的高程均采用全站仪水准测量。调查河段最高洪水大断面水力要素成果见表1。

表1 喇嘛沟调查河段各断面水力要素成果表

2）调查河段洪峰流量计算

调查河段洪峰流量计算采用比降-面积法。基本公式如下：

式中：Q为洪峰流量；m3/s；K为平均输水率,m3/s；S为水面比降；g为重力加速度,g=9.81 m/s；L为比降上下断面间距,m；m计算参数；n糙率。

为了减少糙率（n）选择的任意性,将调查河段选为三个实测断面,根据河道的坡度和河床的组成,假定一个断面的经验糙率试算流量,并计算下一个断面的糙率,若计算的糙率与假定的接近,即为所求的糙率,这样做实际增加了对糙率选择的约束条件。调查河段调查洪峰流量计算成果见表2。

表2 调查河段调查洪峰流量计算成果表

喇嘛沟调查河段满槽情况下,喇嘛沟312 国道边最大过洪能力为449 m3/s。

表3 调查河段最大洪峰流量计算成果表

3）历史洪水的重现期

西湖水库上游前山带为甘河子镇,因此重点对西湖水库以上甘河子镇河道两岸的居民进行走访调查,了解历史洪水的情况。调查组重点对甘河子镇古河道附近长期居住的、年长的及受灾严重的村民进行调查访问,询问洪水发生的年代和造成的灾害情况。经调查访问基本掌握了历史洪水发生的时间,洪峰流量级和排位及河道两岸居民的受灾情况,并进行了如实记载。此外塔城水文水资源勘测局于1995 年前后对流域的暴雨洪水进行了大量的调查。乌鲁木齐水文水资源勘测局分别于2004 年、2008 年对喇嘛沟及甘河子镇进行了调查访问。

塔城水文水资源勘测局下属奎屯水文水资源勘测队分别于1989年、1992年、1995年、1996年和1997年先后对该流域暴雨洪水和春季的融雪洪水进行了多次调查工作,取得了第一手资料,见表4,由表4可以看出1988年7月23日洪水的洪峰流量为165 m3/s,是1946年以来最大的一次洪水,也是调查成果中的第一位洪水,其考证期为N=2008-1946+1=63年,重现期N=63+1=64 年。

表4 调查河段最大洪峰流量计算成果表

表5 塔城水文水资源勘测局对喇嘛沟流域调查洪峰流量表

4 喇嘛沟洪水合理性及其对西湖水库影响分析

喇嘛沟流域以上属于无资料地区,本次调查断面设计洪水其基础资料不完备,工作难度很大。其计算成果的合理性仅从以下几个方面分析说明。

喇嘛沟流域是一个比较特殊的区域,流域下垫面沟壑纵横,地形、地貌复杂,南北区域气候相差悬殊,局地性暴雨洪水发生频繁,因此重点对现有的调查洪水进行分析,同时也参考周边有资料地区进行对照,以保证其分析计算成果的合理性。

综上分析,可以认为本次设计洪水计算成果基本合理,符合实际。可以做为喇嘛沟河道防洪规划及甘河子镇防洪规划的依据。

由于喇嘛沟河道的洪水沿312国道开挖的排洪渠转向流入喇嘛沟向下游泄去,甘河子镇地势较高,西边地势较低,而且方圆近10 km都是耕地,一般洪水已无法构成对甘河子镇及西湖水库库区的威胁。另外喇嘛沟调查河段满槽情况下,喇嘛沟312 国道边最大过洪能力为449 m3/s。只要保持行洪通道通畅,也不会对甘河子镇及西湖水库库区构成威胁。

5 结论

喇嘛沟地形条件复杂,水文资料缺失严重,通过走访调查和资料收集对喇嘛沟流域洪水情况进行分析,通过对比实际情况,较为吻合。西湖水库是喇嘛沟流域一座小型水库,在保证行洪通畅的条件下,喇嘛沟流域洪水对下游西湖水库影响较小。