符万军

(新疆维吾尔自治区水文局水文实验站，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 测站基本情况

1.1 地理位置

乌鲁木齐河(Urumqi River)是中国新疆乌鲁木齐市和五家渠市的一条内陆河，位于天山山脉中段，发源于天山北坡中段的喀拉乌成山主峰—天格尔Ⅱ峰，地处东经86°45′～87°56′，北纬43°00′～44°07′之间，西接头屯河流域，东为板房沟流域[1]。河源区分布着以冰斗冰川、悬冰川为主的许多小冰川，河流总长214.3 km，流域总面积4 684 km2，年径流量2.37亿 m3，其中山区(西白杨沟沟口以上)流域面积为1 070 km2。中、高山带是径流形成区，多年平均降水量470 mm以上，其中夏季降水约占60%。径流深250 mm左右。洪水类型为冰川融水型、降雨和冰川混合型及暴雨型洪水[2]。2007年在后峡水文站下游18 km处建大西沟水库一座，库容6 990万 m3(系山区水库)，河流出山口后注入乌拉泊水库，出库后河道均已建成渠系化。

1.2 测站概况

2007年由跃进桥水文实验基地下迁8 km建成后峡水文站,地处乌鲁木齐县板房沟乡白杨沟村(216国道759 km处),东经87°06′、北纬43°12′，海拔高程2 120 m，该站控制流域面积381 km2，是乌鲁木齐河上游流量控制站，该站隶属新疆水文局水文实验站，是国家基本站,全年驻测，人员编制6人。测验项目有水位、流量、水温、降水量、蒸发量、水质等。承担向自治区水文局、乌鲁木齐水文勘测局、大西沟水库等单位提供雨、水情报讯任务。

1.3 测验断面及设施情况

后峡水文站水文测验断面，水流集中、顺直无分流岔流斜流、回流、死水现象。2013年在测验河段右岸修建高3 m，宽0.6 m，长50 m浆砌卵石护岸，2019年又在测验河段左岸修建高3 m。宽0.6 m,长80 m混泥土护岸。测验河段200 m内顺直，流向变化大致与断面垂直，上游200 m，下游150 m，各为一弯道，河段呈S型，断面近似为梯形。中高水时，河面宽23 m，河床由卵石组成，冲於变化不大，河床较稳定。本站设有基本水尺断面，基上5.0 m设流速仪测流断面(缆道)，在两断面之间架设有RG-30雷达波非接触式河道表面流速监测系统。在基本断面以上50.0 m 及以下50.0 m设有上、下比降水尺断面，洪水期施测流量时观测上、下比降水位。

2 水文测站特性分析资料选用情况

本站属山区性河流，洪水来源主要为暴雨洪水，以单峰型呈现，洪峰时间短。该站建站初衷是研究流域产、汇流规，无泥沙测验项目。乌鲁木齐河后峡水文站选择自迁站以来2009-2020年水位、流量、断面以及部分实测流量记载表数据进行特性分析，资料经过复审和流域汇编，真实可靠。

3 径流量特性分析

3.1 径流量的时空变化

地表水主要由自然降水补给，水资源主要受当地自然降水控制，且地形复杂，河道短，自然调蓄能力较差，地表水年际变化和季节性变化较大[3]。径流年内分配与降水基本相同，径流的季节变化主要取决于降水的季节变化，以及冰雪融水的补给条件。冰期径流主要依靠地下水补给，这段时期的径流相对较稳定。统计乌鲁木齐河后峡水文站多年平均各月径流量以及多年平均各月径流量占年径流量的百分比，并绘各月径流量年内分配柱状图(见图1)。

图1 乌鲁木齐河后峡水文站径流年内分配柱状图(2009-2019年)

径流年内分配不均匀，连续最大4个月径流量出现在7-10月份，占全年径流量的54.3%，最大月径流量出现在9月份，占全年径流量的16.7%，最小月径流量出现在3月份，占全年径流量的4.8%。统计年径流量年内分配，偏丰年频率P=20%、平水年频率P=50%、偏枯水年频率p=75%、枯水年频率P=95%年径流量对应值见表1。

表1 年径流量频率统计表 108m3

3.2 径流年际变化

径流年际变化包括年际间的变化幅度和多年变化过程。年径流量的统计特性包括随机性、趋势性、周期性等[4]。年径流量变差系数Cv=0.31，年径流量的年际变化相对较大。年径流变差系数Cv反映一个地区年径流的相对变化程度，以雨水补给为主的河流，Cv值较大。在统计31 a的径流量数据中，最大年径流量0.763 3亿 m3，发生在2015年；最小年径流量0.225 4亿 m3，发生在1986年。历年年径流量极值比为3.38，具体见表2。

表2 乌鲁木齐河后峡站年径流量特征值统计表

一般以各年年径流量与多年平均径流量的比值Ki-t(年)反应年径流的丰、枯变化。分析乌鲁木齐河后峡水文站2009-2019年径流数据，统计Ki-t值，做图2，发现乌鲁木齐河后峡水文站站丰枯水交替出现，其中1996-2001年为枯水年，1986、1991年为丰水年。用滑动平均法、Spearman秩次相关检验进行径流趋势分析，得出结论，径流趋势明显，径流量逐年减少。

图2 乌鲁木齐河后峡水文站Ki-t关系图

4 洪水特性分析

4.1 洪水成因

流域洪水主要发生在春、夏、秋三季，洪水分为春汛和伏汛两种。春季洪水以春汛为主，春汛主要由高山冰雪消融所形成，洪峰流量不大，洪水过程陡涨陡落，历时较短。本站春汛洪峰出现频次相对较少，多数年份几乎没有春汛[5]。夏、秋两季主要以伏汛为主，伏汛洪水主要由暴雨形成，暴雨和洪水在时间上具有很好的相应性，洪水过程陡涨陡落，历时较短。

4.2 洪水年内变化

洪水主要发生在春、夏、秋三季，春季洪峰多发生在4月份，主要为融冰雪造成，洪峰流量小于伏汛洪峰流量。夏、秋两季洪水主要与降水的年内变化有关，洪水主要由暴雨形成，暴雨和洪水在时间上具有很好的相应性，一年中暴雨期为7-9月，较大洪水出现时间大多集中在此期间，最大洪峰流量多发生在7、8月份，一般历时1～2 d左右。

4.3 洪水年内分配

统计2009-2019年中每年最大三个月径流量占全年水量百分比，分析发现乌鲁木齐河后峡水文站洪水年内分配主要集中在7-9月份，其中1999年7-9月份洪量占全年的54.8%，为历年之最。2006年最小，汛期三个月洪量占全年24.2%。

4.4 影响洪峰的主要因素

暴雨是形成洪水的主要因素，夏秋季节降水量增加，暴雨增加，产生地表径流，河道流量变大，形成洪水，洪峰历时短，流量大。春季洪水主要是融雪性洪水，春季气温升高，冬季山顶积雪融化，形成洪水。

4.5 洪峰流量与洪水总量的关系

统计2009-2019年每年最大洪峰流量分析可知。2016年8月23日为系列中最大洪峰流量，流量值为22.5 m3/s，最小洪峰为2.85 m3/s，发生日期为2002年6月7日。

5 断面冲淤变化分析

通过套绘测站实测大断面，了解测站断面冲淤变化情况，论证冲淤变化规律及其对水位流量关系的影响程度，为水位流量关系分析提供依据，同时探索大断面或水道断面测量测次布设与施测时机。乌鲁木齐河后峡水文站于2007年7月15日下迁8.0 km,所选2009-2019年汛前实测大断面资料,对2009-2019年各年高、中、低水河底高程对比分析(见图3)。通过大断面套绘图可以看出：起点距12.6～20.0 m断面冲淤变化比较明显，河床稳定性较差。

图3 乌鲁木齐河后峡水文站2015-2020年大断面套汇图

统计乌鲁木齐河后峡水文站相邻年际水位面积关系线变化情况，见图4。通过综合图可以看出相邻年份中低水面积偏差较大，高水部分相邻年份偏差较小，这说明该站中低水部分断面发生经常性冲淤，高水部分断面稳定性较好建立相邻年份面积相对偏离百分数与时间关系图(图5)，计算各级水位相邻年份面积偏离百分值，通过2014-2018年断面面积比较发现，断面是在逐年冲刷变化中。

图4 乌鲁木齐河后峡水文站水位面积关系图

图5 乌鲁木齐河后峡水文站断面面积变化图

6 结语

(1)通过上述各项分析数据得出：乌鲁木齐河后峡水文站多年平均径流量为0.449亿 m3，径流年内分配不均匀，多年平均最大连续4个月径流量出现在7-9月份，占全年径流量的82.2%，最大月径流量出现在9月份，占全年径流量的16.7%，最小月径流量出现在3月份，占全年径流量的4.8%。年径流量趋势变化不显著。多年平均含沙量1.96 kg/m3，年际变化较大；多年平均输沙量9.28万 t。多年平均输沙量的年内分配7月份所占比例最大，占全年输沙量的的18.6%。洪水主要发生在夏、秋两季，主要由降水产生，洪水涨落过程相对较快，整个洪峰过程历时较短，尤其发生在7、8月份最多且洪峰流量最大。一般洪峰历时1～2 d左右，较大洪峰历时2～4 d左右，大多数洪峰过程约2 d左右，洪峰流量与洪水总量相关性较好。

(2)通过对该站水文特性的分析发现，径流与降水有较为密切的关系，即具有一致性。年内分配关系也很密切。随着南川河流域水资源逐步开发利用，一些水文规律和特性也发生了非自然性的变化趋势，所以必须继续收集第一手宝贵资料，为国民经济发展和水资源的开发利用提供良好的服务。