博河流域位于新疆天山北麓准噶尔盆地西南缘,介于东经79°53′~83°53′,北纬44°02′~45°23′之间,流域总面积11367km2。博尔塔拉河,又称博河,位于博尔塔拉谷地,贯穿于流域西东,全长252km。上游温泉水文站年径流量为3.11亿m3,中下游博乐水文站年径流量为4.71亿m3。其主要支流:有南岸的乌尔达克赛河,年径流量1.45亿m3;北岸的哈拉吐鲁克河,年径流量1.39亿m3,及保尔德河,年径流量0.76亿m3。
一、博河径流特点
博河发源于别珍套山和阿拉套山汇合处的洪别林达坂,海拔3280m,由西向东,流经温泉县、博乐市,注入艾比湖,湖面海拔189m。径流以冰雪水、降水和地下水混合补给,具有以下显著特点:
1、博河以及两侧众多山溪性河流均属于短小融冰性河流,来水量受季节变化影响较大,对季节性气温、降水等气象因素变化十分敏感。
2、博河水文地质情况复杂,自西向东有三个明显的渗潜段:即上游牙马特渗潜段,中游昆屯仑渗潜段,及下游胡屯地区渗潜段。当径流通过这几个渗潜段时迅速下潜形成断流,除洪水期外地表径流完全消失,转化为地下径流,然后又在下端某处渐渐出露。由于博河自身具有的径流调节作用,使两水转化频繁,径流明显滞后,河床地下径流溢出量较大,两岸山溪水与灌溉引水以潜流形式补给,使下游径流量大于上游,泉水河流特征突显,资源重复利用程度高。
二、博河流域洪水类型
洪水按照成因条件可分为暴雨洪水、融雪洪水和冰凌洪水,及几种成因导致而成的混合型洪水。博河流域以上几种类型洪水都存在。按发生频率排序为:暴雨洪水、暴雨融雪混合型洪水、融雪型洪水及冰凌洪水。
(1)暴雨洪水:因地形及暴雨条件,迅速形成地表径流、并迅速汇流,导致山洪突发。我国绝大多数河流的洪水是暴雨产生的。暴雨洪水的特点决定于暴雨,也受流域下垫面条件的影响。不同的暴雨笼罩面积、中心位置、移动路径,可以形成大小和峰型不同的洪水。
(2)暴雨融雪混合型洪水:在博河流域常见于夏季,持续高温后,强烈降水,促进高山积雪加速融化,形成势头猛烈的暴雨融雪型洪水。
(3)融雪型洪水:由冰融水和积雪融水形成的。冬季积雪到翌年春夏气温升高,积雪融化,形成融雪洪水。如果气温急剧升高,大面积积雪迅速融化会形成较大融雪性洪水。洪水历时长,涨落缓慢。
(4)冰凌洪水:由大量冰凌阻塞河道,在河道内形成冰塞或冰坝,使上游水位明显壅高,当冰塞溶解,冰坝突然破坏时河道槽蓄的水量集中下泄,形成冰凌洪水。
三、博河流域洪水监测体系
(一)测站分布
博河流域各大拦河渠首、水库,不仅有引水灌溉任务,同时兼有防洪任务,工作人员不仅要管理好水库、渠首工程,保障安全灌溉,同时兼有水情监测任务。博河流域水情监测站,从上游到下游沿博河干流分布有(见图1略):
(1)温泉渠首:是博河最上游的测站,这个测站的水情观测关系到整个流域水量调度的决策与防洪安全。其下游是昆屯仑渗潜段,径流流至这一渗潜段下渗,变为潜流,地表径流消失。
(2)二干渠渠首:位于温泉渠首下游35km处,昆屯仑渗潜段下游的反渗断面上。
(3)新布哈渠首:位于位于博尔塔拉河温泉渠首下游41.0km处,昆屯仑渗漏段下游的反渗断面上,即“地下水库”的出口处。博河上游来水与鄂托克赛尔水库(建立在乌尔达克赛河上的拦可水库)排水在新布哈渠首上游3.0km的汇河处汇合,流经新布哈渠首。
(4)五一水库进库站:距五一水库大坝8km,博河流域上游全部水资源(博河干流、乌尔达克赛河、哈拉吐鲁克河及其他年径流小于6000万m3的40余条山溪)汇集处。
(5)五一水库出库:五一水库涵洞与溢洪道下泄的水量。
(6)八一水库出库:是博河流域最末的一个水情监测站。观测的数据主要说明博河流域排入河道泄入艾比湖维持生态的水量。
(7)北岸哈拉吐鲁克拦河渠首:观测哈拉吐鲁克河水情。
(8)南岸鄂库进、出库:观测乌尔达克赛尔河来水及鄂托克赛尔水库出库量。
这样,在博河流域形成了全面监测博河干流与支流水情变化的水情监测网。其中:温泉渠首、二干渠渠首、鄂库进库已实现了现代化的自动监测。
(二)洪水监测内容
博河流域洪水监测内容包括河道来水与降水监测。各测站的工作人员,按照《博河流域水情观测、记录、传报制度》,对本测站水情、雨情进行观测、记录、传报。雨情主要观测降雨量,及移动方向;水情主要观测洪水流量,涨、落时间,洪峰流量,洪水历时等。
1.雨量等级划分
微雨:指24h内降雨量小于0.3mm;
小雨:指24h内降雨量在0.3—10.0mm;
小到中雨:指24h内降雨量在5.1—15.0mm;
中雨:指24h内降雨量在10.1—25.0mm;
中到大雨:指24h内降雨量在15.1—50.0mm;
大雨:指24h内降雨量在25.1—50.0mm;
暴雨:指24h内降雨量在50.1—100.0mm;
大暴雨:指24h内降雨量在100.1—200.0mm;
特大暴雨:指24h内降雨量大于200.0mm。
2、洪水等级划分
(1)重现期小于等于10年的洪水,为一般洪水。
(2)重现期10年—20年(含20年)的洪水,为较大洪水。
(3)重现期20年—50年(含50年)的洪水,为大洪水。
(4)重现期超过50年的洪水,为特大洪水。
3、洪水的量化
(1)流量:单位时间内通过某一断面的水体体积。
(2)洪量:一定时段内通过河流某断面的洪水量。
(3)洪峰:洪水从涨到落的过程。
(4)含沙量:单位体积河水中所含泥沙量。
(5)输沙量:一定时段内通过河流某断面的泥沙量。
四、博河流域洪水流经各测站变化规律
以2002年8月与2007年7月下旬洪水为例,浅议博河洪水沿程变化规律。
(一)2007年7月下旬洪水
从初期的洪水过程线图看,温泉渠首处的来水流经昆屯仑渗潜段大部分下渗,经过“地下水库”调节后,在二干渠渠首处、新布哈渠首处出溢,但三处洪水变化过程仍保持一致。
只是二干渠渠首处的洪峰值只有温泉渠首处的57%,洪峰削减了43%,洪峰值出现的时刻滞后温泉渠首3小时,洪量为温泉渠首处的63%,开始涨水的时间滞后13小时35分钟,洪水结束时刻滞后30小时,洪水历时比温泉渠首长20小时。
而新布哈渠首处的洪峰值是温泉渠首处的79%,洪峰仅削减了21%,洪峰出现时刻比温泉渠首滞后3小时25分钟,仅比二干渠渠首处滞后了25分钟,洪峰、洪量都比二干渠渠首处的值大,且水情变化先于二干渠渠首。
这是因新布哈渠首所处的特殊地理位置—渗潜段的反渗断面上,“地下水库”的出口处。温泉渠首处的来水经昆屯仑渗潜段下渗,受“地下水库”调节后,得到一定程度的削峰,但大部份在新布哈渠首处出溢,且变化规律与温泉渠首处一致。
从洪水全过程看,洪量为温泉渠首与鄂库排水之合的76%,主峰持续历时较长,洪水历时比温泉渠首处长16小时,开始涨水的时间滞后18小时14分钟,洪水结束时刻滞后30小时。
(二)与2002年8月洪水比较
1、洪峰值沿程递减
2002年、2007年两次洪水数据显示二干渠渠首处的洪峰值只有温泉渠首处60—70%,削峰效果明显;流量越大,削减程度越低;温泉渠首处流量达100m3/s时,到达二干渠渠首的时间滞后3小时,滞后时间长短随流量大小有所变化。
另外,2007年数据显示新布哈渠首处的洪峰值是温泉渠首处的82%,比二干渠渠首处的出溢量大,同样是流量越大削减程度越小;在温泉渠首100m3/s,到达新布哈渠首的时间滞后3小时25分钟,滞后二干渠渠首25分钟。
五一进库站的流量值是温泉渠首处的42%,是新布哈渠首处的51%。温泉渠首处流量达100m3/s时,到达五一水库进库站需10小时25分钟;新布哈渠首85m3/s时,到达五一水库进库站需7小时。
2、洪量及历时沿程变化
2002年、2007年两次洪水数据显示二干渠渠首处的洪量与洪峰值一样,也只有温泉渠首处的60—70%。流量越大,洪量递减程度越低。洪水历时,流量大时相对温泉渠首,是缩短的;流量小时,是延长的。
新布哈渠首处的洪量,相对温泉渠首来水与鄂库泄水之和而言,是随着以上两处洪量的增大而削减程度降低。2002年两处洪量之和为5371万m3,新布哈渠首处洪量为两处洪量的94%;2007年两处洪量之和为4766万m3,新布哈渠首处的洪量为两处洪量的78%。新布哈渠首处洪水历时相对温泉渠首、二干渠渠首要长,延长时间与洪量大小有关,洪量越大延长的时间越长。
五一水库进库的洪量值,相对于新布哈渠首与哈拉吐鲁克支流的洪量之和而言,也是随着以上两处洪量的增大而削减程度减小。2002年达到两处洪量的121%,是因为在新布哈渠首至五一水库进库之间还有其它洪沟汇入洪水;2007年五一水库进库洪量达到两处洪量之和的92%。五一水库的洪水历时比新布哈渠首处的洪水历时要延长一昼夜左右。与温泉渠首比,洪量越大,延长时间越长。
五、洪水监测的作用
各测站洪水过程监测,是把握洪水沿程变化规律的直接手段。从以上变化规律可以得出以下结论:
(1)某一测站(渠首或水库)观测到的水情不仅只关系本测站水工程的安全,对本测站水工程没有危胁的水情,对下游水工程、河道、及人民生命财产的安全可能存在危胁。
(2)当温泉渠首或上游某处或几处通过的洪量超过下游水库存蓄能力时,下游水库要及时采取泄水措施。泄水时间过晚,不得不集中大流量泄水,不仅增大水库自身安全运行的压力,势必造成下游建筑物、河道,甚至人民生命财产的损毁。泄水过早,不能够充分发挥水库拦蓄洪水,缓解旱情作用。
(3)正确、及时的洪水调度与防洪措施决策,来自于各测站水情工作人员准确的水情观测和及时传报。只有正确的洪水调度方案与防洪措施的采取,才能有效地减灾增效。
所以,把握洪水沿程变化规律,是正确决策洪水调度方案,采取正确的防洪措施,有效防洪减灾的科学途径。
参考文献
2007年中国水利学会《防汛抗洪》培训教材
作者简介
李单平,(1966年-)工程师,毕业于新疆职业大学,水利工程专业, 现任新疆博州博河流域管理处五一水库管理站站长。
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