【正文】 2293 2570 2265 1986 1626 二工河設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算 二工河水庫(kù)下壩址位于二工河測(cè)驗(yàn)斷面以上 100m 處，二工河測(cè)驗(yàn)斷面集水面積為 ，下壩址以上集水面積為 。僅從兩流域的冰川分布（見(jiàn)表2310）知，參證站的面積是設(shè)計(jì)站的 倍，而冰川儲(chǔ)量是設(shè)計(jì)站的 ，流域內(nèi)的冰川儲(chǔ)量是一座巨大的“高山固體水庫(kù)”，年消融量較穩(wěn)定，是河流徑流較穩(wěn)定的補(bǔ)給來(lái)源，因此，用模數(shù)法計(jì)算成果偏大，不符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因此不推薦此方法成果。因此，本次推薦用此方法的計(jì)算成果 (見(jiàn)表 2311)。 二工河水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)各月分配表 表 2312 34 年徑流量1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 (104m3)典型年 2020 年 2435設(shè)計(jì)年 1876占全年 % 100典型年 2020 年 2435設(shè)計(jì)年 31 47 1654占全年 % 100典型年 1991 年 55 54 127 48 1457設(shè)計(jì)年 39 1450占全年 % 100典型年 1991 年 55 54 127 48 1457設(shè)計(jì)年 1282占全年 % 1001990 徑流量 42 65 19332020 年 占全年 % 5 100項(xiàng)目月徑流量 (104m3)25%50%75%90% 洪 水 洪水類型、成因及特征分析 二工河流域洪水多發(fā)生于春季和夏季，一般以暴雨洪水為主。大尺度的天氣系統(tǒng)所形成暴雨過(guò)程降水量大，雨區(qū)范圍大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，常常形成區(qū)域性暴雨洪水；中小尺度天氣系統(tǒng)形成的暴雨，降水歷時(shí)短，降水量集中，強(qiáng)度大，降水籠罩面積小。其洪水的主要特性是持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、涉及的范圍廣、峰緩 量大、日變化明顯、一日一峰，對(duì)于某個(gè)固定斷面峰、谷出現(xiàn)時(shí)間基本固定，很有規(guī)律。 0 20 40 60 80 100 120 140歷時(shí)( h )流量(m3/s) 圖 242 白楊河站 1973 年春季融雪洪水過(guò)程線 混合型洪水 混合型洪水是高山區(qū)冰雪融水與暴雨洪水疊加而形成的洪水，混合型洪水因其組合不同而兼有前兩種洪水的特征。 （ 3）混合型洪水由于對(duì)坡地的侵蝕作用強(qiáng)，含沙量大，更具危害性。 二工河自有資料記錄以來(lái)先后共發(fā)生過(guò)二場(chǎng)次較大洪水，分別是1987 年 7 月 27日、 2020 年 7月 17 日，均為調(diào)查洪水。調(diào)查河段為單式斷面，河床由沙卵石組成，沖淤變化較大，斷面上下游植被良好。 調(diào)查時(shí)河段內(nèi)布設(shè)上、中、下三個(gè)斷面，利用多斷面約束條件下的方法推算洪峰流量來(lái)確定河床糙率，其確定河床糙率值經(jīng)與《洪水調(diào)查與計(jì)算》中糙率表相對(duì)照，選取 n= ，水面比降通過(guò)實(shí)測(cè)洪痕推算而得。調(diào)查報(bào)告主要內(nèi)容簡(jiǎn)要介紹見(jiàn) 表 241。本次洪調(diào)斷面特征值及洪峰流量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 242，圖 244~246。兩場(chǎng)洪水發(fā)生間隔為 20 年，經(jīng)仔細(xì)論證兩場(chǎng)洪水重現(xiàn)期確定為二十一年一遇。其中前兩次為調(diào)查洪水， 1996年為實(shí)測(cè)洪水。 木壘河 1946 年洪水調(diào)查是在原水文站斷面以上 處進(jìn)行，根據(jù)調(diào)查河段河床組成及被調(diào)查對(duì)象敘述，將調(diào)查斷面分主槽和左右邊灘兩部分?jǐn)嗝?，其中除主槽基本維持 1946 年洪水后形態(tài)，左右邊灘被后來(lái)幾次洪水沖深。因此將這兩站 1946年歷史洪水調(diào)查考證期的起算年份確定為 1946年，即重現(xiàn)期確定為六十三年一遇，對(duì)實(shí)測(cè)系列中最大洪水不作特大值處理。因此本次洪水分析直接采用開(kāi)墾河站 414m3/s、木壘河 424m3/s 調(diào)查洪水洪峰流量進(jìn)行分析計(jì)算。 洪水系列三性分析 由于二工河流域有較短時(shí)段洪量資料，因此我們用收集到同一氣候區(qū)的鄰近阜康白楊河流域洪水資料來(lái)進(jìn)行分析。白楊河站 1962年 10月設(shè)立，1963年 9月上遷 6km， 2020年又下遷 80m。 1）洪峰、洪量模比系數(shù)差積曲線分析 從圖 24 248 中可看出： 1963~1993 年為小洪水年群，1994~2020年為大洪水年群 ,白楊河 45年資料包含一個(gè)較完整的漲落過(guò)程，所以白楊河洪峰及時(shí)段洪量系列代表性較好。當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá)到 38 年以上時(shí)，洪峰流量均值變幅在 之內(nèi)， 。自 2020 年向前推，當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá) 34 年以上時(shí)，均值 波動(dòng)幅度已在10%范圍內(nèi)，當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá) 39 年以上時(shí)，波幅小于 5%，由圖 2410可見(jiàn)，三日洪量系列長(zhǎng)達(dá) 31 年以上時(shí)，均值波動(dòng)幅度已在 10%范圍內(nèi)，當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá) 36 年以上時(shí)，波幅小于 5%，以上兩圖均說(shuō)明隨系列長(zhǎng)度的增加，系列平均值穩(wěn)定性顯著增加，收斂性較好。二工河測(cè)驗(yàn)斷面沒(méi)有區(qū)間引水與分水，在其上游，也沒(méi)有大規(guī)模的開(kāi)發(fā)活動(dòng)，因此二工河洪水資料系列一致性較好。二工河測(cè)驗(yàn) 斷面洪水資料測(cè)驗(yàn)不夠規(guī)范，資料整編成果精度較低，可靠性也不高。 （ 2）白楊河站 1963~2020 年、五圣宮站 1980~2020 年最大洪峰流量及一、三、五日洪量資料。 對(duì) 2020 年二工河洪水調(diào)查采用的方法符合洪水調(diào)查規(guī)范要求，調(diào)查河段計(jì)算斷面洪痕高程較明顯，比降合理，糙率 通過(guò)增加多斷面約束條件來(lái)確定，洪水通過(guò)上下游比較基本合理，因此本次調(diào)查成果較可靠。 （ 3）參證流域歷史洪水重現(xiàn)期確定 1）阜康白楊河 白楊河 1994 年洪峰流量 150m3/s 與 1918 年洪水調(diào)查值 159m3/s接近，若將這兩次洪水均作特大值處理，會(huì)造成設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果偏小，因此，本次分析計(jì)算只將 1994 年洪水作為白楊河站 45 年實(shí)測(cè)系列第一位處理。 其中 1946年為調(diào)查洪水，其余年份為實(shí)測(cè)洪水。 1)白楊河歷史洪水 白楊河自有資料記錄以來(lái)先后共發(fā)生過(guò)兩場(chǎng)次較大洪水，分別是1918年、 1994年 7 月 15日，其中 1918年為調(diào)查洪水，其它為水文站實(shí)測(cè)。 2)由調(diào)查訪問(wèn)可斷定 2020年洪水是 2020年以后至今這時(shí)段中最大洪水。為了減少糙率選擇的任意性、增加糙率選擇的約束條件，在野外調(diào)查河段均布設(shè)三個(gè)調(diào)查斷面，河床糙率及河段洪峰流量估算的近似方法如下： 32CCA32AACCA32BBRAnRAnnnR2?????????? AnB 32AABCABA32CCABBCRA)SS(3RRA)SS(3?????????? 式中： nA、 nB、 nC ……………………… A、 B、 C 斷面河床糙率 SAB、 SBC、 SAC……………………各斷面間水面比降 RA、 RB、 RC………………………各斷面水力半徑（ m） AA、 AB、 AC………………… ……各斷面面積（ m2） 39 對(duì)任意給定 A 斷面糙率 nA，可由上式確定 B、 C 斷面河床糙率。 調(diào)查測(cè)量時(shí)河段內(nèi)布設(shè)上、中、下三個(gè)斷面，利用多斷面38 約束條件下的方法推算洪峰流量來(lái)確定河床糙率，其確定河床糙率值與鄰近阜康白楊河站實(shí)測(cè)河床糙率相比較，最后選取 n = ，水面比降通過(guò)實(shí)測(cè)洪痕推算而得。 2020 年 7月 17 日受大尺度天氣影響，引發(fā)天山北坡中段諸多河流及山洪溝發(fā)生大洪水，昌吉水文水資源勘測(cè)局于 2020年 7月 25 日組成調(diào)查組在吉木薩爾縣水利局協(xié)作下，對(duì) 洪水進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查河段位于二工河測(cè)驗(yàn)斷面附近，斷面以上集水面積 176km2。 歷史洪水 下面就設(shè)計(jì)流域與參證流域有關(guān)歷史洪水調(diào)查情況分別進(jìn)行介紹?；旌闲秃樗饕卣骶C 合如下： 0501001500 20 40 60 80 100 120 140歷時(shí)( T )流量(m3/s)歷時(shí) (h) 圖 243 白楊河站 1996 年混合型洪水過(guò)程線 （ 1）其洪水過(guò)程線兼有季節(jié)性積雪融水及暴雨洪水雙重形態(tài)特征。洪水一般特點(diǎn)是歷時(shí)較長(zhǎng)，過(guò)程平緩，洪峰流量不大。圖 241 是白楊河站 1994年 7 月 12 日 0 時(shí)至 16日 20 時(shí)局地暴雨洪水過(guò)程線圖。 由于項(xiàng)目區(qū)無(wú)實(shí)測(cè)洪水水文要素資料，本次選用相鄰流域阜康白楊河洪水資料為例，對(duì)二工河洪水特征進(jìn)行分析。 根據(jù)以上三條原則，從 1990 年～ 2020 年 18 年有完整月年資料中分別選取 2020年為設(shè)計(jì)證率為 25%、 50%典型年， 1991年為設(shè)計(jì)保證率為 75%和 90%的典型年。 采用《昌吉回族自治州地表水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》 1956～ 2020 年多年平均徑流深等值線成果 (注：應(yīng)用時(shí)將成果進(jìn)行修正至 2020 年 )，統(tǒng)計(jì)參數(shù) Cv、 Cs 借用參證站的成果，該徑流深等值線圖依據(jù)新疆較大 河流實(shí)測(cè)水文資料，且采用 1:25 萬(wàn)電子地圖作為繪制工作底圖，在精度的水平控制上充分考慮到參證站點(diǎn)與天然實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差，因此在計(jì)算大流域河川徑流時(shí)精度較高，而計(jì)算小流域河川徑流時(shí)可能存在較大的誤差，只能作為參考。 二工河下壩址斷面不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量成果表 表 239 計(jì)算方法 統(tǒng)計(jì)參數(shù) 不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量 (104m3) 均值 Cv Cs/Cv P=25% P=50% P=75% P=95% 頻率分析計(jì)算法 1764 2020 1683 1440 1204 模數(shù)法 5374 4737 4153 3401 長(zhǎng)短系列比值法 1674 1876 1654 1450 1187 等值線法 2290 2567 2263 1983 1624 年徑流量合理性分析與成果推薦 根據(jù)以上四種方法，可以得到擬建二工河水庫(kù)各壩址處設(shè)計(jì)年徑流量成果，但各種結(jié)果是否符合二工河實(shí)際情況？現(xiàn)對(duì)此予以分析，確定一個(gè)合理的年徑流量值供擬建水庫(kù)工程設(shè)計(jì)使用。 p、 R 代 .p ………………設(shè)計(jì)站、參證站相應(yīng)頻率的徑30 流量 (104m3) F 設(shè) 、 F 代 ……………… 設(shè)計(jì)站、參證站相應(yīng)的集水面積 (km2) 二工河測(cè)驗(yàn)斷面不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量成果表 表 235 計(jì)算斷面 不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量 (104m3) P=25% P=50% P=75% P=95% 二工河測(cè)驗(yàn)斷面 5374 4737 4153 3401 （ 3）長(zhǎng)短系列比值法 二工河測(cè)驗(yàn)斷面有 19782020 年 30 年實(shí)測(cè)年徑流量系列，而與二工河年徑流量有成因聯(lián)系且同步性較好的白楊河站有 19642020年 44 年年徑流量系列，以長(zhǎng)短系列比值法推算出二工河測(cè)驗(yàn)斷面長(zhǎng)系列均值，借用白楊河站年徑流系列 Cv、 Cs，推算出二工河測(cè)驗(yàn)斷面設(shè)計(jì)年徑流量，見(jiàn)表 236。 設(shè)計(jì)年徑 流量 參證站設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算 根據(jù)白楊河站 19642020年 44年徑流資料，經(jīng)過(guò)頻率計(jì)算 (見(jiàn)圖235)，得到白楊河站斷面不同設(shè)計(jì)頻率年徑流量（見(jiàn)表 233）。 1964 1974 1984 1994 2020年份∑(ki1)白楊河站二工河測(cè)驗(yàn)斷面驗(yàn)證線 圖 233 白楊河站年徑流量模比系數(shù)差積曲線 （ 3）參證站年徑流模比系數(shù)累積平均過(guò)程線分析 19641974198419942020年份模比系數(shù)累積平均值白楊河站二工河測(cè)驗(yàn)斷面驗(yàn)證線 圖 234 白楊河站年徑流量模比系數(shù)累積平均過(guò)程線 從圖 234年徑流量模比系數(shù)累積平均過(guò)程線中可見(jiàn)：白楊河站年徑流系列模比系數(shù)累積平均過(guò)程線隨著年徑流量系列長(zhǎng)度的 增加，其變幅越來(lái)越小，當(dāng)該站年徑流量系列長(zhǎng)度達(dá)到 37 年以上時(shí)，其模比系數(shù)累積平均過(guò)程線基本收斂于 1，并在其附近振蕩；當(dāng)年徑流量系列長(zhǎng)度達(dá)到 40 年以上時(shí)，其模比系數(shù)累積平均過(guò)程線穩(wěn)定收斂于1。 二工河測(cè)驗(yàn)斷面基本沒(méi)有發(fā)生變化，在幾十年中其上游也沒(méi)有大25 規(guī)模的開(kāi)發(fā)活動(dòng)，下墊面條件也未發(fā)生大的變化，通過(guò)點(diǎn)繪白楊河站降水資料與 二工河歷年徑流深點(diǎn)繪雙累積曲線進(jìn)行分析 (見(jiàn)圖 232)可見(jiàn)，點(diǎn)子基本為帶狀分布，以此證明二工河徑流資料系列一致性較好。 二工河測(cè)驗(yàn)斷面是為當(dāng)?shù)胤剿懿块T(mén)為下游供水而觀測(cè)的水管資料，其測(cè)驗(yàn)不夠規(guī)范，資料整編成果精度較低，可靠性不高。 徑流系列分析 二工河測(cè)驗(yàn)斷面有 30 年的實(shí)測(cè)年徑流資料系列，但由于測(cè)驗(yàn)不夠規(guī)范，其資料精度較水文站資料精度低。104m3，最大年徑流量為 2794179。根據(jù)二工河測(cè)驗(yàn)斷面 1990～ 2020年共 18 年的月年實(shí)測(cè)徑流系列，其年內(nèi)分配統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表 231。 設(shè)計(jì)流域及參證站資料一覽表 表 221 站名 逐年 平均流量 逐日平均流量 逐年 降水 逐月蒸發(fā)量 (Φ 20cm) 逐月 平均氣溫 逐月 含沙量 逐月 輸沙量 白楊河站