张向萍 吴建军 王远见

摘要：塔里木河流域洪水多是由暴雨或冰雪融水导致的。开展塔里木河洪水演进的研究有助于优化现有的塔里木河流域防洪预案，直接服务于汛期的防洪管理。通过收集大量文献资料，结合现有研究成果，针对塔里木河三源流（阿克苏河、叶尔羌河、和田河）洪水演进研究、塔里木河干流洪水演进研究等进行评述，提出了塔里木河洪水演进研究中需要关注的关健问题：①揭示塔里木河三源流及干流洪水演进规律；②构建塔里木河干流水沙演进数学模型；③提出塔里木河干流防洪安全与洪水资源利用协同调控模式。

关键词：洪水演进；洪水资源；塔里木河流域

中图分类号：TV122 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.03.007

1 塔里木河流域概况与洪水来源

塔里木河流域位于我国新疆维吾尔自治区南部，北倚天山，西临帕米尔高原，南靠昆仑山和阿尔金山，流域面积102万km2（其中国内流域面积99.6万km2）。该流域三面环山，中心是塔克拉玛干大沙漠，地势西高东低。气候干燥少雨，日温差大，蒸发强烈，属于典型的温带大陆性气候区。

塔里木河自身不产流，历史上塔里木河流域的九大水系均有水汇入干流，受人类活动与气候变化等影响，车尔臣河、克里雅河、喀什噶尔河、开都河一孔雀河、渭干河等逐渐与塔里木河失去地表水联系，目前仅有和田河、叶尔羌河和阿克苏河三条源流向干流供水（见图1）。

在三条源流中，阿克苏河是塔里木河干流水量的主要来源区，其次是和田河，叶尔羌河所占的比重最小，但是叶尔羌河的突发性洪水有时也会影响塔里木河干流的洪水。据实测资料统计，从阿克苏河、和田河、叶尔羌河来的洪水占塔里木河干流阿拉尔站洪峰流量的比重分别为62.2%、36.2%和1.6%，占3d洪量比重分别为54.3%、44.7%和1.0%[1]。

塔里木河洪水多是由暴雨或冰雪融水导致的，按成因可分为4种类型：暴雨型洪水、冰雪融水洪水、冰湖溃决洪水和混合型洪水。

暴雨型洪水和冰湖溃决洪水属于突发性洪水[2]。突发性暴雨洪水往往与暴雨的范围、降雨量、历时和强度等相对应，这类洪水多发生在塔里木盆地北部、天山南坡，南部昆仑山中低山带亦有出现，其特点是洪峰高、洪量小、涨落快、历时短，一般对塔里木河源流造成局部危害，对塔里木河干流影响不大。冰湖溃决洪水往往发生快、来势猛、洪峰高、水量大，难以预报，且历时短、退水快。

冰雪融水是塔里木河洪水的主要来源，它与产流区积雪和冰川的规模、热量条件以及源流来洪的时空分布情况密切相关，洪水特点是洪峰高、洪量大、历时长，一年中有多次洪峰出现，落水慢。

混合型洪水主要是由暴雨洪水和融雪洪水相互叠加形成的[3]。它形成的条件是流域大面积积雪、较强的降雨和较高的地表温度。按成因可以分为季节积雪融水与暴雨混合洪水、高山冰雪融水与暴雨混合洪水两种情况。前者多发生在春季或初夏，洪水历时较长，洪量较大，日变化过程不明显；后者多发生在夏季，洪峰高，洪量大。

独特的自然环境导致塔里木河洪水兼具灾害和水资源双重性质。作为一种自然灾害，塔里木河洪水冲毁或淹没农田、村庄、道路和油井，甚至威胁群众的生命安全，具有很大的危害性。塔里木河沿岸防洪线长、点多、面广，沿程断面过流能力不均衡，并且两岸堤防薄弱。以塔里木河干流为例，干流河段河道全长1321km，但是两岸堤防不足600km，有近一半河段两岸无堤防约束。目前受经济和技术条件的限制，塔河流域至今仍没有全面实施防洪规划，每年都要投入大量人力物力防洪。倘若发生一定级别洪水，更是难以应付，极大地加重了新疆塔里木河流域管理局和沿岸群众的负担。防洪成为制约塔里木河流域经济社会发展最严重、最紧迫的问题之一。另外，塔里木河流域位于西北干旱区，水资源缺乏，生态环境脆弱，水是维持当地人口、社会、经济和环境可持续协调发展的一个关键因素。在此背景下，研究塔里木河流域洪水演进显得尤为重要，不仅有助于防洪减灾，还有助于根据洪水演进特点和规律来确定洪水资源的利用方向，促使灾害洪水向资源洪水转变。

2 塔里木河洪水发生时间及洪峰型式

塔里木河流域夏季光热充足，为冰雪融化提供了热量条件。如果遇到大幅度升温，或者持续时间较长的高温天气，塔里木河流域就极易发生洪水。塔里木河干流的大洪水主要发生在7月下旬到8月上旬，是由冰雪融水和暴雨共同形成的。根据塔里木河进口水文站阿拉尔站多年洪水资料分析：塔里木河干流一般每年汛期發生大小洪水2～4次，发生1000m3/s以上的洪水平均每年2次，流量大于300m3/s的时间平均每年52d，大于600m3/s的时间平均每年21d，一次洪水历时30d左右[4]（见图2）。

经实测资料分析，塔里木河干流控制断面阿拉尔的洪水过程呈单峰型或连续多峰型。虽然塔里木河各源流冰川融水在时间上具有同步性，但是各源流产流条件不同，汇流范围大小不一，河道长短不一，洪水汇入塔河干流的时间也不一致，这就造成了阿拉尔断面洪水过程型式的多样性[1]。如果三源流中某一条源流形成洪水或者三条源流的洪水恰好同时遭遇，那么就形成单峰型洪水，它的特点是洪峰高，洪量大，对塔里木河造成威胁。如果三源流洪水错时形成，那么就形成连续多峰型洪水过程，这种类型洪水过程一般矮胖，洪峰不高，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较严重。

3 塔里木河洪水演进研究进展

目前，关于塔里木河洪水演进的研究主要分为塔里木河三源流洪水演进与塔里木河干流洪水演进两类。

3.1 塔里木河三源流洪水演进研究

3.1.1 阿克苏河洪水演进研究

阿克苏河由托什干河和库玛拉克河两大支流组成，河流全长588km。两大支流在喀拉都维汇合后，流经山前平原区，在肖夹克汇入塔里木河干流。流域面积6.23万km2，其中山区面积4.32万km2、平原区面积1.91万km2。

蒋艳[5]选取托什干河109场洪水和库玛拉克河67场洪水的传播过程进行分析，认为库玛拉克河洪峰流量大于托什干河的，传播速度也大于托什干河洪水的；库玛拉克河各种类型洪水传播速度由大到小依次为冰川湖溃决洪水Ⅲ（主要发生在主汛期7-8月）、冰川湖溃决洪水Ⅱ（主要发生在主汛期8-9月）、冰川湖溃决洪水Ⅰ（主要发生在非汛期5-6月或10-12月）以及消融洪水。托什干河洪水传播速度最快的为暴雨洪水，其次为夏季消融型洪水，最后为春季融雪型洪水。就夏季高山冰雪消融型洪水而言，托什干河洪水的传播速度大于库玛拉克河的。若托什干河和库玛拉克河同时发生洪水，两河洪峰时刻相差通常不超过24h，两场洪峰可能汇合并且同时到达西大桥（新大河）站。同时，她还尝试应用MIKE11模型中的HD水动力学模块、NAM降雨径流模块和FF实时校正模块建立了阿克苏河流域洪水预报模拟系统，并对阿克苏河流域1999年夏季洪水过程进行预报模拟，对阿拉尔站的水位和流量过程预测模拟取得了较好的效果。

张传荣[6]分析了阿克苏河洪水特征，认为托什干河主汛期在5-8月，库玛拉克河和阿克苏河的主汛期在7-8月，库玛拉克河对阿克苏河干流洪水作用更大。

塔里木河流域干流管理局[7]调研发现当库玛拉克河协合拉站和托什干河沙里桂兰克站合成流量在300m3/s以上时，1.5d以后水头到达塔河干流阿拉尔断面。

3.1.2 叶尔羌河洪水演进研究

叶尔羌河发源于喀喇昆仑山北麓的拉斯开木河，由主流克勒青河和支流塔什库尔干河组成，同时有提孜那甫河、克里雅河和乌鲁克河等支流汇入，河流全长1165km。流域面积7.98万km2，其中山区面积5.69万km2、平原区面积2.29万km2。该流域处于布古里沙漠和塔克拉玛干沙漠之间，气候干燥，蒸发强烈，平原降水少[1]。

叶尔羌河是一条洪水多发型河流，也是新疆境内洪峰流量最大的河流，实测最大洪峰流量6270m3/s。叶尔羌河洪水动态规律极为复杂，王景荣[8]、陈亚宁[9]指出叶尔羌河灾害性突发洪水系由冰川阻塞湖泄洪所导致，并总结了它的发生规律：①大部分突发性洪水由叶尔羌河上源的克亚吉尔特索湖迅速排水所致；②洪水多出现在8月底至9月中旬，迟于年内最高气温出现日期。丁辉等[10]根据1954年以来50多年的洪水资料，分类总结了叶尔羌河洪水发生规律。

艾海提·依迪热斯[11]、李德祥[12]将叶尔羌河的洪水分为冰雪消融型洪水、冰川“溃坝型”洪水、暴雨型洪水和混合型洪水，并总结了每种洪水的发生特征。冰雪消融型洪水洪峰年际变化小，发生时间集中在6-9月，与升温过程密切相关，有明显的日变化，洪水历时长，起涨平缓，峰型多为复式，洪水沿程衰减率较小。冰川“溃坝型”洪水峰值年际变化大；时程分布特别，涨落迅速，过程较短，场次洪水总量不大，大洪水峰型单一，沙峰高，沙量大，洪水沿程衰减率较大。暴雨型洪水发生时间集中，较大洪水基本发生在7月中旬至8月下旬，洪水峰值较“溃坝型”洪水低，洪水过程单一，陡涨陡落，洪水历时较消融型短，洪水被迅速坦化，沙峰高，沙量大。混合型洪水主要是暴雨洪水与冰雪消融型洪水遭遇或者冰川“溃坝型”洪水与冰雪消融型洪水遭遇，特征是在有规律的流量日变化过程线上叠加一尖瘦的降水洪峰，洪水峰高量大，历时长。

3.1.3 和田河洪水演进研究

和田河上游有分别发源于昆仑山和喀喇昆仑山北麓的玉龙喀什河和喀拉喀什河，干流全长319km。流域面积4.93万km2，其中山区面积3.80万km2、平原区面积1.13万km2。和田河干流流经塔克拉玛干大沙漠腹地，气候干燥，降雨稀少，蒸发剧烈，径流主要来自上游两条支流。和田河洪峰流量和洪量大小取决于两大支流的汇流状况。

塔里木河流域干流管理局[7]提出和田河当乌鲁瓦提出库和同古孜勒克合成流量在500m3/s以上时，5d以后水头到达塔河干流阿拉尔断面。祖力波亚·伊力哈木等[13]将和田河洪水分为春季洪水和夏季洪水，其中80%为夏季洪水。他还将和田河支流喀拉喀什河的洪水分为冰雪融水型洪水、暴雨型洪水、冰雪融水和暴雨混合型洪水。左敏等[14]基于MODIS对和田河夏季漫流进行监测分析，认为和田河中下游漫流已经到了相当严重的程度。程鹏等[15]、田家巾[16]分别对1999年和2015年和田河特大洪水成因进行分析，认为两次洪水都是暴雨和冰雪融水混合型洪水。

鉴于塔里木河流域自然環境的独特性和三源流洪水发生条件的特殊性，以及该区域研究资料少、研究难度大，目前关于塔里木河三源流洪水演进的研究还不多。在三源流洪水演进研究中，关于阿克苏河的研究稍多，其次是叶尔羌河，和田河最少。在研究内容上，侧重对洪水的成因和特征进行描述和总结；在技术手段上，偏重对洪水资料的统计分析，利用数值模拟、遥感等手段也成为一个趋势。但是，既缺乏长序列、长河段洪水演进的研究，又缺乏典型年份洪水案例的研究。

3.2 塔里木河干流洪水演进研究

塔里木河干流开始于三源流的交汇处——肖夹克，归宿于台特玛湖，全长1321km，流域面积1.76万km2。塔里木河干流按地貌特点可以分为三段：肖夹克至英巴扎为上游，河道顺直，洪水流经该河段时水量大幅削减，大洪水时能削减60%左右；英巴扎至恰拉为中游，河道弯曲，汉道多，河段过流能力较弱，洪水期能耗散英巴扎断面90%以上水量；恰拉至台特玛湖为下游，河床稳定、顺直，各段河道特性见表1。

据阿拉尔站实测资料，塔里木河历史最大洪峰流量发生于1956年，阿拉尔站洪峰流量达2520m3/s。在塔里木河干流洪水传播过程中，中水以上持续时间较长。受洪水漫溢及引水影响，洪峰在向下游传播过程中逐渐减小，峰形逐渐坦化，传播时间拉长。据塔里木河流域干流管理局2016年调研，河道洪水自阿拉尔传播至恰拉需要9～25d，到恰拉断面基本不存在明显的洪峰。

胡春宏等川对1966年、1982年、1983年、 1984年、1994年、1995年、1998年和1999年汛期沿程各站的洪水过程线进行分析，阿拉尔站洪水至新其满站时尚能保持峰形，但至乌斯满河口时，已失去原有洪水过程的形状。阿拉尔站流量超过400m3/s时，乌斯满河口处的流量均为200m3/s左右，变化很小。

李伟佩等[4]从洪水传播时间、洪峰削减和洪量损失几个方面分析了1966年和1999年塔里木河干流洪水演进特征。王亚军[17]以塔里木河上游的洪泛区为研究对象，利用洪水水文水力学、数学模型和GIS洪水仿真模型模拟了塔里木河上游的洪水演进过程，实现了洪水的可视化管理。

关于塔里木河干流洪水演进的研究比三源流的稍多，但同样偏重于对现象的描述和对一些实测水文资料的统计分析，基于MIKE、GIS、水沙数值模拟等现代技术对塔里木河干流洪水过程进行模拟的研究刚刚起步，关于水沙长序列和典型年份洪水演进模拟和预测的研究依然缺乏。

3.3 塔里木河洪水资源化利用研究

洪水是一种自然灾害，但同时它还具有资源的属性和功能。如果对洪水进行有效的统一管理并加以合理利用，尤其是在干旱的塔里木河流域，发挥经济、社会、环境和生态等方面的效益，那么它就会由灾害洪水转化为资源洪水。

目前，关于塔里木河流域径流和水资源合理利用及配置的研究不少，但是关于洪水资源化利用的研究还很有限。王宝玉[3]初步总结了塔里木河洪水资源利用情况，提出了洪水资源利用的方向，包括：建设山区控制性水库，拦蓄洪水；整治宽浅河道，修筑两岸堤防，提高输水效率；保持中小洪水集中输水，满足必要的下游生态需水要求，引水渠道设计中考虑引洪灌溉因素，适当加大引水规模；有条件的地区可进行引洪回灌，补偿地下水；开展塔里木河全流域水量统一调度，利用开都河汛期来水，拦蓄洪水向下游尾闾输水。

4 未来塔里木河洪水演进研究需要关注的关键问题

基于以上探讨，笔者认为未来塔里木河洪水演进研究中需要关注如下关键问题。

（1）揭示塔里木河三源流及干流洪水演进规律。掌握洪水演进规律是模拟和预测洪水过程的前提。根据现有实测水文资料，结合现场查勘，研究塔里木河流域三源流（阿克苏河、和田河与叶尔羌河）及干流不同流量级洪水位变化、洪峰传播时间和洪峰流量沿程变化等方面的规律，为构建塔里木河干流水沙演进数学模型、提出现状条件下塔里木河三源流及干流河道洪水演进模式、开展洪水预报和预测未来塔里木河洪水演进过程提供依据。

（2）构建塔里木河干流水沙演进数学模型。基于塔里木河三源流及干流洪水演进规律，结合塔里木河干流主河道断面冲淤数据、水沙输移数据，计算干流河道输水输沙能力，提出适用于塔里木河干流的平滩流量、挟沙力、动床阻力计算方法和适合塔里木河干流的挟沙能力公式、糙率公式，构建准确实用的塔里木河干流水沙演进数学模型，提出塔里木河三源流及干流河道洪水演进模式，为实施不同类型、不同量级洪水预报提供平台。

（3）提出塔里木河干流防洪安全与洪水资源利用协同调控模式。基于构建的塔里木河干流水沙演进数学模型，针对不同量级、不同来源、不同时段、区段和场次的洪水分别展开洪水演进计算，在考虑两岸生态补水条件下，提出现状条件下塔里木河干流防洪安全与洪水资源利用的协同调控模式，优化塔里木河流域现有的防洪预案并直接服务于汛期的防洪管理，为塔里木河防洪管理提供技术支撑。

参考文献：

[1]胡春宏，王延貴，郭庆超，等.塔里木河干流河道演变与整治[M].北京：科学出版社，2005：42-72.

[2]王润.塔里木河的洪水及其对环境的影响[J].干旱区资源与环境，1996，10（1）：52-57.

[3]王宝玉.塔里木河洪水资源化利用初探[J].西北水电，2002（4）：11-13.

[4]李伟佩，王玉峰.塔里木河干流洪水特性[J].西北水电，2003（4）：4-6.

[5]蒋艳.塔里木河流域水文过程分析与模拟[D].北京：中国科学院地理科学与资源研究所，2006：129-146.

[6]张传荣.新疆阿克苏河洪水类型特征分析[J].地下水，2013，35（6）：146-148.

[7]塔里木河流域干流管理局.塔里木河干流2016年水利工程度汛方案[R].库尔勒：塔里木河流域干流管理局，2016：4-5.

[8]王景荣.新疆叶尔羌河冰川突发性洪水成因调查与分析[J].水土保持通报，1990，10（5）：33-38.

[9]陈亚宁.新疆叶尔羌河突发洪水规律研究[J].自然灾害学报，1994，3（2）：49-55.

[10]丁辉，蔡向辉.新疆叶尔羌河洪水发生规律分析[J].中国防汛抗旱，2010（1）：35-36.

[11]艾海提·依迪热斯.叶尔羌河洪水成因及分类特征[J].黑龙江水利科技，2015（3）：60-62.

[12]李德祥.叶尔羌河防洪浅析[J].中国水运，2015，15（12）：209-210.

[13]祖力波亚·伊力哈木，安瓦尔·买买提明.和田地区洪水灾害时空分布特征及减灾措施[J].环球人文地理，2014（18）：26-29.

[14]左敏，陈洪武，王蕾，等.基于MODIS的和田河夏季漫流监测分析[J].干旱区研究，2011，28（3）；438-443.

[15]程鹏，董克鹏，黄俐勤.新疆和田河1999年特大洪水成因分析[J].水资源研究，2004，25（3）：5-6.

[16]田家巾.和田河2015年特大洪水成因分析[J].新疆水利，2016（3）：31-35.

[17]王亚军.基于GIS的二维洪泛区洪水过程仿真研究[J].水利科技与经济，2016，22（6）：99-102.