李 軍

(昌吉水文勘測局,新疆 昌吉 831100)

0 引言

1 流域概況

頭屯河的主要支流有主溝和東南溝兩條,在廟爾溝以上約13 km處匯合,匯合口以上集水面積690 km2,平均高程2 912 m,河道在匯合口以下約1.5 km處進入峽谷,谷長約10 km,谷寬30～70 m,在廟爾溝以上約1km處流出峽谷。制材廠(五)站以下河流進入前山丘陵地帶,至哈地坡站之間長約38 km的區(qū)間范圍內(nèi),由上至下,東岸有謝家溝、小渠子溝、黑家溝、淺水溝等四條常年流水的小支流外,東西兩岸共有十多條無名干溝匯入。這些小支流和干溝的特點是溝短、坡陡、流急、植被差,一遇暴雨,泥水俱下,甚至形成泥石流,是頭屯河的主要產(chǎn)沙區(qū)。實測多年平均年徑流量2.268×108m3,最大年徑流量為1996年的3.090×108m3,最小年徑流量為2010年的1.677×108m3。

石灰溝是頭屯河流域一條支流,位于昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)境內(nèi),平時沒有降水時,是一條干枯河溝。廟爾溝鄉(xiāng)地處昌吉市南部,東與烏魯木齊市烏魯木齊縣相連,南、西與阿什里哈薩克民族鄉(xiāng)接壤,北與硫磺溝鎮(zhèn)、三工鎮(zhèn)為臨,自南至北有三塊飛地。 區(qū)域面積756 km2。廟爾溝鄉(xiāng)南部為山地,有雪線以上的高山數(shù)座,山區(qū)森林和草地廣布;北部為丘陵帶。

2 河道測驗斷面現(xiàn)狀分析

石灰溝流域的制材廠(五)站測驗河段順直,測驗斷面歷經(jīng)多次遷移,遷至現(xiàn)在的測驗斷面處。2011年在中小河流一期治理工程中對測驗斷面進行了改造,使原來的復式斷面改為現(xiàn)在的單式斷面?；?0m主河道向左移動。河槽形態(tài)為單式河槽,中、高水主槽寬度在18.0～50.0 m,上游50 m處右岸有黑狐子溝,當黑狐子溝發(fā)生暴雨洪水時,易形成泥石流,使斷面發(fā)生變化,水面寬增加,流速減緩,對流量測驗產(chǎn)生影響外,再無岔流、串溝、逆流、回水、死水等情況。河槽無水生植物和灘地,測驗河段左右岸有高大樹木,枝葉茂盛。河床由砂礫石組成,測驗河段右岸為漿砌卵石護岸,高度2.5 m,長度約80 m,左岸為砂礫石堆積體,當遇到中高水時,水流對左岸進行沖刷,易發(fā)生坍塌,致使河道主流向左岸移動,當水位超過3.80 m時,左岸形成漫灘。基本斷面除上游黑狐子溝發(fā)生暴雨洪水時有支流匯入外,沒有其它影響水流和測驗的支流、彎道、引排水工程、堤防、橋梁及阻水建筑物。

3 “7.11”暴雨洪水調(diào)查分析

3.1 洪水調(diào)查河段情況

通過洪水調(diào)查,石灰溝發(fā)生暴雨洪水的地點在東經(jīng):86°59′11″,北緯:43°30′29″,石灰溝溝河洪調(diào)斷面是在制材廠水文站上游約2 km處,河段順直且坡度均勻,河床組成為砂粒石及粘土,河段左、右岸為自然斜坡植被較差。

3.2 洪水痕跡確定

本次洪水調(diào)查時間為7月12日,距洪水剛發(fā)生后第二天,因此調(diào)查河段內(nèi)各處洪痕比較容易辨認,能夠確認洪水水面線位置,計算過程中基本采用了實測的洪水水面線高程。

3.3 調(diào)查河段測量

根據(jù)本次調(diào)查河段情況,采用上、中、下三個斷面的調(diào)查方法,各斷面間距為30 m。

3.4 糙率選用

根據(jù)調(diào)查河段河床組成情況和本次實際踏勘河段行洪條件,參照水文洪水調(diào)查規(guī)范規(guī)定,本次洪水調(diào)查河段平均糙率為 n=0.030。

3.5 洪峰流量計算

調(diào)查河段洪峰流量計算采用比降面積法,計算公式如下:

Qm=km·i1/2或 Qm=K·i1/2

(1)

(2)

(3)

式中:i為河段平均水面比降;Km為調(diào)查河段平均輸水率(m3/s);K上、K下為上、下調(diào)查斷面輸水率(m3/s);F為過水斷面面積(m2);R為過水斷面水力半徑(m);K為過水斷面輸水率(m3/s);n為過水斷面河床糙率。

以三個斷面控制的調(diào)查河段洪峰流量計算為例,說明多斷面約束條件下斷面河床糙率(n)及河段洪峰流量估算的近似方法見公式(4)和(5)。設調(diào)查河段自上游向下游布設A、B、C三個調(diào)查斷面,使用以下河床糙率關(guān)系式如下(推導從略)。對任意給定A斷面糙率nA,可由式(4)、(5)確定B、C斷面河床糙率

(4)

(5)

式中:nA、nB、nC分別為A、B、C斷面河床糙率;iAB、iBC、iAC分別為各斷面間水面比降;RA、RB、RC分別為各斷面水力半徑(m)FA、FB、FC分別為各斷面面積(m2)。

通過試算使由任意兩斷面為控制計算的河段洪峰流量近似相等,即:QAB≈QBC≈QAC;相應的一組糙率值經(jīng)分析基本合理,即為所求,該組糙率值所確定的洪峰流量即為調(diào)查河段洪峰流量。按上述方法計算的頭屯河石灰溝各調(diào)查斷面各水力要素成果見表1。

根據(jù)洪水痕跡、實際斷面測量、糙率選用、洪峰流量的計算?？傻贸龊榉辶髁繛?3.2 m3/s,本次洪水調(diào)查河段比較順值、河床穩(wěn)定,洪痕可靠、成果可靠。

表1 頭屯河石灰溝斷面各水力要素成果表

4 結(jié)語

通過對頭屯河流域2021年7月11日發(fā)生的暴雨洪水調(diào)查分析,計算得出洪峰流量為43.2 m3/s。并對無資料,無控制水文站的支流及主要河段洪水調(diào)查計算,研究了該地區(qū)暴雨洪水發(fā)生的特點,為頭屯河流域防洪減災、洪水預測預報等提供了參考依據(jù)。