摘要：溫宿縣臺蘭河右岸Ⅰ級階地及河床漫灘所處大地構(gòu)造單元屬于阿瓦提斷陷（Ⅸ52-1）內(nèi)，標準設(shè)計地震動峰值加速0.20g，對應(yīng)地震烈度為8度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，為了采取合理的防洪堤加固措施以增加河道防洪能力，確保行洪安全，必須準確掌握流域暴雨洪水特性，文章以臺蘭河水文站為參證站，結(jié)合其55a逐月降水資料和歷史洪水資料，進行河道洪水的水文比擬推算，計算結(jié)果表明，設(shè)計洪水計算值與歷史洪水數(shù)值相符，計算過程與結(jié)果科學(xué)合理。
關(guān)鍵詞：水文比擬法；設(shè)計洪水；河道治理
1資料選取
1.1流域概況
臺蘭河為獨立水系，屬阿克蘇河流域一大河流，河道全長90km，發(fā)源于西南天山托木爾峰南麓，流域內(nèi)最高峰為海拔7443.80m的托木爾峰，山區(qū)海拔4000~7435m，分布著規(guī)模巨大的現(xiàn)代冰川和終年積雪，流域內(nèi)共發(fā)育現(xiàn)代冰川115條，冰川總面積431km2，平均雪線海拔4290m，流域形狀呈羽狀。流域總面積為5824km2，其中山區(qū)為1324km2，平原區(qū)為4500km2。上游由大臺蘭河、小臺蘭河在距山口前8km處匯合后稱臺蘭河，出山口后，由西向東匯入支流塔克拉克河，最終匯入山前洪積扇地帶，流向自北向南，為一典型內(nèi)陸河。河流水系為樹枝狀，河流補給形式主要以高山冰雪融水補給為主，降水、泉水補給次之。出山口處設(shè)立有臺蘭河水文站，水文站以上集水面積1324km2，基本控制了臺蘭河徑流來水量。該站多年平均年徑流量為7.50億m3。
1.2參證站概況
臺蘭河水文測站為國家基本水文站，位于溫宿縣佳木鄉(xiāng)臺蘭河新龍口上游，距出山口約4km，地理坐標為東經(jīng)80°29′，北緯41°33′。于1956年10月16日設(shè)站，從1956年11月開始觀測至今，資料系列長度55a，為連續(xù)系列。臺蘭河水文測站基本控制了由大臺蘭河、小臺蘭河、塔克拉克河三條支流匯合后的來水量。臺蘭站以上河流長度12km，集水面積1324km2。臺蘭河水文測站的觀測項目有流量、水位、泥沙、冰情、水質(zhì)、氣溫、降水、蒸發(fā)。該參證站測驗河段河床多礫石、頑石組成，沖於變化甚大，在枯水和洪水期河道較順直，水流集中，在中水時水流分為2~3股，河道不順直。河寬在枯水時約25m，洪水期漫灘可達300m。臺蘭河水文測站為國家氣象基本觀測站，與治理河段氣候條件完全相同，且觀測資料系列長，精度高，設(shè)計采用臺蘭河水文測站為參證站，收集1956-2011年（水文年）共55a的逐月降水資料，不同長度系列資料統(tǒng)計分析結(jié)果如下表所示。臺蘭河多年平均年徑流量為7.50億m3多年平均徑流模數(shù)為17.64dm3/s•km2，多年平均徑流深為556.70mm，變差系數(shù)Cv=0.18，離均系數(shù)Cs=0.24。徑流年際變化較小，徑流比較穩(wěn)定。最大年水量與最小年水量的比值為1.57。年內(nèi)分配極不均勻，汛期（6-8月）水量占全年水量的67.40%，連續(xù)最大四個月水量占全年水量的77.35%。秋季（9-11月）水量占全年水量的16.31%，冬季（12-2月）水量占全年水量的5.04%，春季（3-5月）水量占全年水量的11.31%。
2設(shè)計暴雨
2.1暴雨洪水特性
臺蘭河發(fā)源于海拔4000m左右的西南天山托木爾峰南麓，洪水類型除高、中山帶的冰川和季節(jié)性積雪消融形成的融雪型洪水外，主要為中、低山帶暴雨產(chǎn)生的暴雨洪水，暴雨型洪水常發(fā)生于7-8月。暴雨洪水具有較強的突發(fā)性，洪水過程呈獨立的峰形，陡漲陡落，峰高量小，歷時較短、破壞力大且無明顯日變化的特點。臺蘭河暴雨洪水歷時最長者約12h，最短者約1h，多數(shù)在3-5h左右，洪水過程近似尖瘦的等腰三角形，各場次洪水洪量差異懸殊。
2.2設(shè)計暴雨
統(tǒng)計臺蘭河水文站1956-2011年最大一日降水并進行P~Ⅲ曲線適線，可求得一日暴雨最大值的均值為1019mm，Cv=0.36，Cs=3.5Cv，按照一日暴雨最大值推求24h暴雨統(tǒng)計參數(shù)：流域24h最大降水量H24=113mm，且流域24h年最大設(shè)計暴雨均值為110mm，Cv=0.50。根據(jù)臺蘭河水文站暴雨統(tǒng)計設(shè)計參數(shù)，設(shè)流域24h年最大設(shè)計暴雨均值為H24=110mm，并結(jié)合暴雨統(tǒng)計Cv等值線圖取Cv=0.50，Cs/Cv=3.50，所求不同頻率下設(shè)計暴雨成果詳見表2。
3設(shè)計洪水計算
3.1水文比擬法
臺蘭河水文站設(shè)計洪峰流量及時段洪量，以55a實測完整洪水資料進行計算，不做展延，水文比擬法連續(xù)洪水系列按下列數(shù)學(xué)期望公式計算經(jīng)驗頻率：Pm=m/（n+1）（m=1，2，...n）（1）式中：m為洪水峰（量）值大小順序排位；n為洪水峰（量）系列長度。洪水系列統(tǒng)計參數(shù)采用矩法初步估算，采用P-Ⅲ型頻率曲線適線法選配確定。設(shè)計洪水計算成果見表3。水文比擬法設(shè)計洪水的分析計算，采用臺蘭河水文站55a實測資料，臺蘭河站設(shè)立于1956年，水文成果規(guī)范、可靠、洪水系列長達55a，具有一致性和代表性，直接使用臺蘭河站洪水系列做洪水分析計算的依據(jù)，符合設(shè)計洪水規(guī)范。Cv值隨系列長度的增加呈遞減趨勢（圖1），表明隨著歷時的增長，洪量的年際變富趨于變小，洪水經(jīng)歷了大小交替變化，現(xiàn)有資料系列已具有較好的代表性，洪量的頻率計算合理，符合規(guī)律。
3.2洪峰模數(shù)法
由于臺蘭河水文站與設(shè)計流域氣候、產(chǎn)匯流條件相同，洪水的形成具有相似性，主要都是由融雪和夏季暴雨產(chǎn)生的洪水，臺蘭河站實測洪水系列長達55a，借用臺蘭河水文站洪峰模數(shù)推算工程場址設(shè)計洪水成果見表4。臺蘭河老龍口至防洪林閘之間防洪工程場址位于設(shè)計站斷面上游約9km處，工程場址以下主要為前山丘陵地區(qū)，在產(chǎn)洪、匯流方面都較小。根據(jù)溫宿縣臺蘭河流域洪水坦化演變分析，平原區(qū)洪水每10km坦化約3%~6%，從安全角度考慮按每10km坦化6%計算，從工程場址到水文站9.00km，按坦化5.50%計，推算工程場址設(shè)計洪峰流量。
3.3綜合分析與評述
將參證站臺蘭河水文站實測洪峰流量樣本編制洪峰流量模比系數(shù)推求設(shè)計洪峰流量，這些氣候條件、地形條件相似的水文測站資料作地區(qū)綜合分析，分析出項目區(qū)產(chǎn)流條件下的統(tǒng)計參數(shù)，從而降低計算成果的抽樣誤差，也可消除個別站因受特大值的影響而帶來的偶然誤差和分區(qū)內(nèi)各站水文特性的差別，將測站資料綜合在一起作地區(qū)綜合分析，可綜合出方法中參數(shù)的地區(qū)規(guī)律性，以解決項目區(qū)資料系列短缺，洪水資料不連續(xù)的設(shè)計洪水。選用的水文氣象資料系列長、歷史洪水調(diào)查成果可靠，簡便易行，適用于無資料流域的洪峰流量計算。綜合頻率曲線使用了一次調(diào)查洪水，該調(diào)查洪水洪峰流量值為1140m3/s，相當于89a一遇洪水，為洪峰流量法設(shè)計洪水提供了有力的實測資料和技術(shù)支撐，但是洪峰流量法所依據(jù)歷史洪水發(fā)生年代久遠，歷史洪水考證期及洪峰流量調(diào)查計算存在不確定因素。
4結(jié)論
文章設(shè)計洪水計算過程中涉及到獨立年最大選擇，矩法初步估算，P-Ⅲ型曲線適線等概念，項目區(qū)處的洪水采用洪水每10km坦化10%并按實測洪水占臺蘭河站比例與洪水調(diào)查分析進行了臺蘭河老龍口至防洪林節(jié)制閘之間河道右岸防洪工程暴雨洪水特性規(guī)律的推演和計算，設(shè)計洪水計算成果也與河道歷史洪水相匹配，為工程優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。
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