(新疆巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000)

1 研究区概况

位于新疆维吾尔自治区巴音郭愣蒙古自治州若羌县境内的古尔嘎赫德河，发源于阿尔金山南坡，河床平均坡降约5‰。古尔嘎赫德河流域气候干燥，且多大风，属典型的干旱大陆性气候，年平均降水量为24.5 mm，全年夏季降水比较多，最大一个月降水量出现在7月，占全年降水量的35.9%。为了解决若羌县水资源紧缺问题，拟在古尔嘎赫德河上修建库拉木勒克萨依引水工程。库拉木勒克萨依引水枢纽以上集水面积2 596 km2，流域平均高程4 325 m，流域内引水枢纽以上河长90 km，河床平均坡降约17.8‰。古尔嘎赫德河流域见图1。

图1 古尔嘎赫德河流域图

2 历史洪水分析

2.1 洪水成因及其特性

库拉木勒克萨依引水枢纽附近常年有水，冬季流量一般在0.10 m3/s左右，库拉木勒克萨依引水枢纽主要由底栏栅、冲砂闸、溢流堰、引水廊道、沉砂池组成。库拉木勒克萨依引水枢纽处无洪水监测资料，从相邻流域情况以及洪水调查资料分析，库拉木勒克萨依河流域洪水来源主要是河源区高山冰雪融雪和雨夹雪形成。因此，库拉木勒克萨依河的洪水类型分别有：融雪型洪水、雨雪混合型洪水。由于本次水文分析计算是为库拉木勒克萨依河引水工程设计服务，所以本次水文分析计算节点为引水枢纽处，也就是河口以上3 km处。

2.2 历史洪水调查

2017年3月5日，在库拉木勒克萨依河引水枢纽处(拟建引水枢纽处)进行了洪水调查，1999年7月发生的洪水为该河历史最大洪水。本次调查河段均选取横比降较小的顺直段，大断面测量取上、下个断面，二处过水断面间隔200 m，断面为宽浅型河床，河宽约160 m，河床中砾石直径多为2～5 cm左右。调查河段的洪痕均在左右两岸取1～2个，各调查河段高程均采用西安80平面坐标系高程。按《水文调查规范》的技术要求，计算出上游断面洪水过水断面面积121.38 m2，水力半径R=0.77 m、水面比降I=37.7×10-4，河段比较顺直，河床平整，河床组成均为沙砾石，沙砾石直径约为2～5左右，糙率参照“水文测验手册”选用0.035。下游断面洪水过水断面面积137.93 m2，水力半径R=1.19 m、水面比降I=16.4×10-4，河段比较顺直，河床平整，河床组成均为沙砾石，直径约为5～10左右，糙率参照“水文测验手册”选用0.035，经计算得到调查断面1999年的平均洪峰流量为179 m3/s。1999年洪水的考证期N为(2016-1984+1)=33 a，其重现期T为N+1=34 a。

3 各河流洪水衰减及参证站设计洪水分析

古尔嘎赫德河流域无水文测站，本次分析计算共选用参证站3个，分别为尼雅水文站、且末水文站、克里雅水文站。由于所选参证站均处于各自河流出山口以下数十公里处，为使资料系列一致、可靠，需要将各河流水文站洪水资料推算到出山口处。选用尼雅河实测洪峰流量衰减率将克里雅及尼雅水文站洪水资料计算至出山口处。选用车尔臣河洪峰流量衰减率将且末水文站洪水资料计算至出山口处。

3.1 尼雅河洪水衰减及尼雅水文站出山口洪水计算

和田水文局在尼雅河八一八渠首专用站和尼雅水文站测验断面开展过不同量级大水对比实验工作，两断面相距34.3 km，依据同期实测大水资料，推算得尼雅河上、下游平均每公里洪水沿程衰减率为0.366%。成果见表1。

表1 尼雅河洪峰流量平均每公里衰减率

将确定的尼雅河出山口处1978—2016年39年的连序年最大洪峰样本，运用矩法对系列统计参数估算，其均值为177 m3/s，Cv=0.980，Cs/Cv=3.5，选配型频率曲线。适线时，侧重考虑上部和中部的点据，出山口洪水计算成果见表4。

3.2 车尔臣河洪水衰减及且末水文站出山口洪水计算

车尔臣河只有且末水文站具有长系列实测洪水调查资料，大石门水库(出山口)只有几次历史洪水调查资料，需将且末水文站的洪水资料与出山口之间的洪水损失率确定下来，从而建立洪水系列，推算得大石门水库至水文站每公里损失率为0.58%。且末水文站的洪水采用合成洪峰流量，计算结果为：大石门水库出山口1999洪峰流量1 079 m3/s，每公里洪水损失率0.59%，2005年洪峰流量829 m3/s，每公里洪水损失率0.58%，平均值取0.58%。且末水文站1999洪峰流量553 m3/s，2005年洪峰流量429 m3/s。将确定的车尔臣河出山口处1958—2016年59年的连序年最大洪峰样本，运用矩法对系列统计参数估算，其均值为384 m3/s，Cv=0.640，Cs/Cv=2.5，选配型频率曲线。适线时，侧重考虑上部和中部的点据。出山口洪水计算成果见表4。

3.3 克里雅河出山口洪水计算

克里雅河水文站测验断面距出山口40 km，洪水衰减率0.336%，将确定的克里雅河出山口处1957—2016年60年的连序年最大洪峰样本，运用矩法对系列统计参数估算，其均值为367 m3/s，Cv=0.490，Cs/Cv=4，选配型频率曲线。适线时，侧重考虑上部和中部的点据。出山口洪水计算成果见表4。

4 库拉木勒克萨依引水枢纽设计洪水

4.1 地区综合洪峰流量模比系数频率曲线法

选取克里雅河、尼雅河、车尔臣河为参证站点绘最大洪峰流量模比系数地区综合频率曲线。其中：克里雅河有1957—2016年共60年的长系列连续样本，尼雅河有1978—2016年共39年的长系列连续样本，车尔臣河有1958—2016年共59年的长系列连续样本，连续系列适线。采用“洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法”，推求库拉木勒克萨依引水枢纽调查断面设计洪峰流量，公式如下：

QP=KP/Kd·Qd

(1)

式中：QP为设计洪峰流量(m3/s)；KP为设计洪峰流量模比系数；Qd为调查历史洪水洪峰流量(m3/s)；Kd为调查洪峰流量模比系数。

适线时，以中、上部分点据为主，求得不同频率下的KP值，根据1999年洪水重现期对应Kp值及洪水值，来推求引水枢纽处的设计洪峰流量，见图2，见表2。

4.2 面积比指数法

选取处于同气候区内的或产洪方式相近内的尼雅河尼雅水文站、克里雅河水文站、车尔臣河且末水文站作为参证站，根据公式(2)求得库拉木勒克萨依引水枢纽处不同频率设计洪峰流量。库拉木勒克萨依引水枢纽处的设计洪峰流量成果见表3。

计算公式： Q设= Q参×(F设/F参)n

(2)

式中：Q为设计流域和参证站的设计洪峰流量(m3/s)； F为设计流域和参证站的集水面积(km2)；N为面积比修正因子。

本次采用洪峰模数法推求设计洪峰流量时，所选参证站和设计站存有一定的产洪能力差异，根据其地形差异、汇流差异、降水特性差异，特别是产洪区集水面积差异等确定面积比修正因子。车尔臣河和克里雅河集水面积与库拉木勒克萨依引水枢纽处集水面积相差很大，因此，面积比修正因子取值为1/2；尼雅河集水面积与库拉木勒克萨依引水枢纽处集水面积比较接近，面积比修正因子取值为1。

表2 库拉木勒克萨依引水枢纽设计洪峰流量成果表 m3/s

备注：1999年洪水频率为2.94%，Kp值为3.600,洪峰流量为179 m3/s。

表3 库拉木勒克萨依引水枢纽设计洪峰流量成果表 m3/s

4.3 成果合理性分析

古尔嘎赫德河洪水资料贫乏，这给设计洪水计算带来了一定的困难，本次水文分析计算采用洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法、面积比指数法对引水枢纽处设计洪水进行分析计算，用以对比验证。面积比指数法：选取了与古尔嘎赫德河发源于同一山脉，同处于昆仑山，相距较近、自然地理条件相似且具有长系列最大洪峰流量资料系列的克里雅、尼雅、且末三个参证站，由于参证站集水面积与引水枢纽以上集水面积差异较大，且面积比修正因子的确定也具有一定的局限性。因此面积比指数法推求的设计洪峰流量成果可作对比分析及参考用。

在洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法计算中，选用与之相邻流域三个参证站的洪峰流量模比系数，作地区综合频率分析，可以有效降低计算成果的抽样误差，也可消除因单站特大值影响而带来的偶然误差和分区内各河流水文特性的差别。同时，洪峰流量频率曲线绘制时从偏安全角度出发，适当兼顾中、上部点据，对引水枢纽安全比较有保证。综上所述，本次水文分析计算推荐使用综合洪峰流量模比系数频率曲线法推求的成果，见表4。

表4 库拉木勒克萨依引水枢纽设计洪峰流量成果统计表 m3/s

5 结语

目前，若羌县境内开发利用的主要河流有若羌河、瓦石峡河、米兰河、塔什萨依河。为缓解若羌县水资源供需矛盾，拟在尚未开发利用的古尔嘎赫德河上修建库拉木勒克萨依引水枢纽，以缓解若羌河灌区干旱缺水状况。经过两种方法分析计算评定，地区综合洪峰流量模比系数频率曲线法计算结果为推荐采用值，其引水枢纽处10 a一遇洪水为111 m3/s，20 a一遇洪水为149 m3/s，50 a一遇洪水为201 m3/s。