塔里木河干流洪水特性

发表日期:2006-01-12 浏览人数: 作者:李伟佩 来源:《黄河规划设计》  评论

(摘要)新疆塔里木河干流的洪水系由阿克苏河、叶尔羌河和和田河山区暴雨及冰雪融水共同形成,阿拉尔站年最大洪水主要发生在每年7~9月,尤以8月份最多,洪水过程呈单峰型和连续多峰型,其特点是峰高、量大,历时长,且年内有多次洪峰。塔河干流洪水主要取决于阿克苏河,其次是和田河,叶尔羌河所占比重很小。三源流大洪水传播到阿拉尔一般相互遭遇。洪水沿程传播,峰、量损失很大。

(关键词)塔里木河干流 洪水特性

1、流域自然概况

塔里木河干流位于塔里木盆地北缘,起始于阿克苏河、叶尔羌河及和田河的交汇处——肖夹克,归宿于台特马湖,干流全长1321km,流域面积1.76万km2。

塔里木河干流按地貌特点分为三段:从肖夹克至英巴扎为上游,河道长495km,河道纵坡平均1/5400,滩槽高差2~4m,河道比较顺直,水面宽一般在500~1000m,主槽过流能力在700m3/s 左右。该河段河漫滩广阔,阶地不明显,只在局部河段,由于河流强烈的侧蚀作用,形成一些不对称的河曲阶地,洪水行经此河段有较大的削减,大洪水时削减60%左右。

英巴扎至恰拉为中游,河道长398km,河道纵坡平均1/7000,滩槽高差1~3m,水面宽一般在50~500m,主槽过流能力从500m3/s左右逐渐减少到50m3/s 左右。该河段河道弯曲,水流缓慢,土质松散,局部河床冲淤变化剧烈,泥沙沉积严重,河床不断抬升,加之人为扒口,致使该河段形成众多汊流,如恰阳河、拉依河、阿拉河、乌斯满河、阿其河等。这些叉流在汛期跑水,加之该河段过流能力较小,使得英巴扎断面洪水的90%以上耗散在该河段。

恰拉以下至台特玛湖为下游,河道长428km,河道纵坡较中游段大,平均1/5900,滩槽高差一般为1~3m,河床宽50m左右,主槽过流能力40m3/s左右,河床稳定顺直。1970年后英苏以下266km河道断流,1974年台特玛湖干涸。下游河段天然植被明显变少,绿色带宽度仅有1~8km,且林带稀疏、衰败。

塔里木河干流自1956年开始设立阿拉尔和新其满两水文站,但发展缓慢,目前主要控制性水文站有:阿拉尔、新其满、英巴扎、乌斯满、恰拉等,分属于新疆维吾尔自治区水文水资源局、新疆生产建设兵团农二师和塔里木河流域管理局管理。其中阿拉尔站和新其满站为国家基本水文站,测验项目较全,资料系列较长;其它站均为专用站,测验项目少,且系列较短。图1为各水文站分布示意图。

2 洪水成因及来源

塔里木河干流的洪水系由三源流山区暴雨及冰雪融水共同形成。塔里木河各源流高山区,有闻名于世的据乔戈里峰(海拔8611m,为世界第二高峰,叶尔羌河源地)、托木尔峰和汗腾格里峰(海拔7435m、6995m,阿克苏河源地)、和田河流域高山区海拔7000m左右的山峰众多,这些山峰及其邻近高山区孕育着丰富的冰川和永久积雪。据统计,三源流流域内共有冰川7300多条,冰川总面积13100余km2,占新疆冰川总面积的57%;冰川储水量16700亿m3,占新疆冰川储水量的78%;年冰川融水量超过100亿m3,冰川融水比超过60%。因此,塔里木河的洪水以冰雪融水为主,凡出现峰高、量大、历时长的洪水,全系冰雪融水所致。

冰雪融水产生的洪水特性决定于产流区冰川、积雪的规模(面积、储量)、热力条件(高空气温的升幅、积温和持续时间)和各源流来洪的时空分布情况。据分析,高山区冰雪融水受热量条件的影响特别明显,河川水量与高空气温的变化几乎完全一致,最大流量与河源高山冰雪面积有密切的关系。塔里木盆地夏季常处于高压天气系统控制之下,天气晴朗,光热充足,能提供冰雪融水的热量条件,如遇气温升幅大,高温持续时间长的气候条件,河流就会发生洪水。特别是昆仑山北坡的气温是影响洪水的首要因素。

另外,叶尔羌河、昆马力克河(阿克苏河主要支流)的突发洪水系由冰川阻塞冰湖的突然排水所致。而暴雨洪水在天山南坡相对较多,昆仑山中低山带亦有出现。这两类洪水一般表现为峰高、量小、历时短,但因具有突发性,对塔里木河源流威胁性大,对干流一般不造成大的威胁。

3 洪水发生时间及洪峰型式

夏季的南疆,天气晴朗,光热充足,常能提供冰雪融水的热量条件,塔里木河各源流的冰川融水在时间上常具有同步性,因河流长短不一,洪水汇入塔里木河干流的时间不尽一致。根据阿拉尔站1956年~2000年45年实测资料统计,年最大洪水主要发生在7~9月,7月发生11次,占24.4%,8月发生30次,占66.7%,9月发生3次,占6.7%(5月份发生1次),由此可见,8月份是年最大洪水多发期。根据实测资料分析,塔里木河干流的大洪水主要发生在7月下旬~8月上旬,系冰雪融水和暴雨洪水共同形成。

经实测资料分析,塔里木河干流控制断面阿拉尔站的洪水过程型式呈单峰型或连续多峰型。单峰型洪水过程是由某一条源流或三源流洪峰遭遇形成,这种类型的洪水是塔里木河干流大洪水的主要型式,其特点是洪峰高、洪量大,对塔里木河干流威胁严重。如1999年8月洪水阿拉尔站洪峰流量2280m3/s(实测最大)主要是由阿克苏河的洪水所形成,洪量则是由阿克苏河与和田河共同遭遇形成,该场洪水历时约30天,最大30天洪量达27.88亿m3。连续多峰型洪水过程是由三源流洪水交错形成,这种类型洪水的过程矮胖,洪峰一般不高,但洪量较大,历时较长,洪水沿程削减相对较少,对塔里木河干流威胁也较严重。如1978年7、8月洪水,阿拉尔站超过1000m3/s的洪峰发生8次,整个洪水过程历时60天,最大洪峰流量1574m3/s,最大30天洪量26.41亿m3;新其满站超过900m3/s的洪峰发生7次,最大洪峰流量1215m3/s,最大30天洪量22.15亿m3;下游恰拉站发生了20世纪70年代以来的最大洪水,洪峰流量为138m3/s,最大30天洪量3.42亿m3。

4 洪水组成及遭遇

通过实测资料统计可知,阿克苏河、和田河和叶尔羌河的洪水平均占阿拉尔洪峰流量比重分别为62.2%、36.3%和1.6%;占3天洪量比重分别为54.3%、44.7%和1%;占7天洪量比重分别为55.2%、43.7%和1%;占15天洪量比重分别为56.6%、42.1%和1.3%;占30天洪量比重分别为59.7%、37.7%和2.6%。这说明塔里木河干流的洪水主要取决于阿克苏河,其次是和田河,叶尔羌河所占比重最小,但叶尔羌河的突发性洪水有时也会影响到塔河干流洪水。另一方面,随统计时段加长,阿克苏河来水比重逐渐增大,和田河来水比重逐渐减小,这也说明阿克苏河已成为塔里木河干流水量的主要来源区。

从阿拉尔站洪水遭遇情况来看,三源流洪水传播到干流阿拉尔断面一般不相遭遇,主要原因是各源流范围较广、河道长短不一,流域的产汇流条件有所不同,洪水汇入塔里木河干流的时间不尽一致所决定的,这是造成阿拉尔断面年内发生多次洪峰的主要原因。三源流的洪水一旦遭遇,将形成塔里木河干流的较大洪水或大洪水,对塔河干流造成威胁。如1999年的全流域洪水,阿拉尔断面的洪水过程就是由阿克苏河与和田河洪水过程遭遇组成。另外,从阿拉尔断面的较大洪水与阿克苏河、和田河、叶尔羌河相同年份的洪水过程可以看出,当阿拉尔发生较大洪水时,阿克苏河一般也发生较大洪水,和田河、叶尔羌河不一定发生较大洪水,这也说明阿克苏河是塔河干流洪水的主要来源区。

5 塔河干流洪水演进特征

(1)从历年洪水发生的频次和量级来看,阿拉尔断面平均每年发生2~4次洪水,发生1000 m3/s以上的洪水平均每年在2次左右,流量大于300m3/s、400m3/s、500m3/s、600m3/s的时间多年平均分别为52天、39天、29天、21天左右,实测最大洪峰流量2280 m3/s,发生在1999年8月;新其满断面平均每年也相应发生2~4次洪水,发生800 m3/s以上的洪水平均每年为2次左右,流量大于300m3/s、400m3/s、500m3s、600m3/s的时间多年平均分别为40天、30天、21天、15天左右,实测最大洪峰流量1770m3/s,发生在1999年8月;英巴扎水文站设站时间较短(1992年设站),洪水与上游断面基本相应,相应新其满断面洪峰削减45%左右,汛期日流量平均削减35%左右,实测最大洪峰流量937m3/s,也发生在1999年8月;乌斯满1999年设立测验断面,洪水过程坦化非常严重,实测最大洪峰流量193m3/s(沙子河口~乌斯满已修堤防),1982年8月临时测流时洪峰流量达226 m3/s(上游英巴扎断面临时测流时洪峰流量为700 m3/s);恰拉水文站洪水变化较大,20世纪80年代以后基本没有明显的洪水过程,洪水经800多km河道传播衰减及两岸引水漫溢,汛期洪水流量在30 m3/s左右,20世纪70年代以前洪水过程较为明显,实测最大洪峰流量213m3/s,发生在1962年9月。

(2)从洪水传播时间来看,现状河道洪水由上游传播到下游需要25天左右,其中阿拉尔到新其满2~3天左右、新其满到英巴扎3~5天左右、英巴扎到乌斯满5~7天左右、乌斯满到恰拉8~10天左右。另外,20世纪70年代以前河道洪水传播时间总体上短于现状河道传播时间。塔里木河近期治理工程实施完成后,估计各断面区间洪水传播时间都将缩短,一方面汛期农业无序用水将得到有效控制,另一方面,河道跑水漫溢严重及中下游过流能力不足的河段将得到工程治理。如修生态闸(堰)、建设堤防、疏浚河道等,这些措施都将有利于干流洪水的传播。

(3)从典型洪水的传播来看,塔河干流洪峰、洪量沿程损失有增大的趋势,且从60年代到90年代沿程损失也呈逐渐增大趋势。见图2、图3。

从洪峰削减来说,阿拉尔到新其满洪峰削减率1966年为19.72%,1999年为22.37%,增大2.65%;新其满到英巴扎1966年为28.86%,1999年为47.06%,增大18.20%;英巴扎到恰拉1966年为83.48%,1999年为96.71%,增大13.23%。削减最大的河段在英巴扎到乌斯满179km之间,该河段是上游洪峰难以通过的“瓶颈”河段。上游洪水通过此段后,水量锐减,洪水从很多地方漫溢到两岸洼地,形成大片积水,造成大量无效耗水。因此,该河段应是塔里木河干流治理的主要河段。

从洪量损失来说,30天洪量,阿拉尔到新其满1966年损失4.20%,1999年为15.35%;新其满到英巴扎1966年损失20.96%,1999年为29.36%;英巴扎到恰拉1966年损失81.31%,1999年为95.38%。从1999年塔里木河干流洪水损失情况来看,英巴扎到乌斯满河段30天洪量损失14.06亿m3,占阿拉尔断面30天洪量的50.43%,平均每公里损失高达786万m3,造成了大量无效耗水。因此,应加强该河段的治理措施,夺取无效耗水向下游输送,充分合理地利用塔里木河有限的水资源。

总的来说,河道沿程损失增加的原因,一方面是由于河道淤积,河床抬高,河道过流能力减小所致;另一方面是由于人类活动增加,扒口、堵河所造成的。因此,塔里木河的治理应以提高输水能力和控制两岸无序引水为重点。

[责任编辑:net_studio]

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