新疆维吾尔自治区阿克苏地区吐木秀克水电站水文报告.doc

2 水 文 审 定文受麟 核 定邓 澄 审 查段 伟 校 核郑 忠 编 写塔依尔 2.1 流域及工程概况 在建的吐木秀克水电站位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区温宿县境内，它是建在阿克苏河流域支流库玛拉克河协和拉引水枢纽东岸总干渠上的一座引水式电站。 阿克苏河是新疆阿克苏地区境内第一大河，上游由库玛拉克河和托什干河两大支流组成。其两大支流均源自吉尔吉斯斯坦共和国，入境后，分别流经克孜勒苏柯尔克孜自治州及阿克苏地区的阿合奇、乌什、温宿、阿克苏、阿瓦提等五县市，在阿克苏市西大桥以上12km处汇合后称为阿克苏河。阿克苏河干流全长132km，流经阿克苏市、阿瓦提县至肖峡克，与叶尔羌河、和田河汇合后称塔里木河。 库玛拉克河发源于天山主山脊汗腾格里峰北坡及天山南脉主山脊的别迭里山口附近，为中吉国际性河流。其上游两大源流萨雷贾兹河与阿克希腊克河，在吉尔吉斯斯坦共和国境内汇合后称库玛拉克河（吉尔吉斯斯坦境内称雪扎兹河）。该河有较大支流13条，主要有铁米尔苏河、英沿河、阿合奇河等。库玛拉克河干流自西北向东南流，水系形状为“羽”状，平均海拔3830m，河流全长337km，总流域面积为15251km2。 库玛拉克河出山口（协合拉水文站以上15km处）以上河段为高山带，河流全部流经山地，河道蜿蜒曲折、峰高坡陡，两岸高山崎立，岩石裸露，河谷狭窄，冲刷强烈。流域内海拔2400～4000m是中山地带，阴坡生长着小片云杉组成的原始森林，高山和亚高山草地分布其间，属灰褐森林土；海拔2000～2400m是山地草原和山地荒漠草原，属淡栗钙土和荒漠土；海拔1500～2000m为低山带，气候干燥，覆盖着疏松冰碛层，因长期风化剥蚀形成荒漠。 库玛拉克河在出山口以下进入冲积平原区，河床加宽，沿河山麓冲积扇已被切断成丘陵地形。在山口处地面高出河床数十米，向东南延续到阿克苏，阶地上沟壑纵横，向上与山区洪沟相连，每遇暴雨，就有洪水泄至该河，阶地下有丰沛的泉水溢出。这里河床开阔，分叉多，卵石河漫滩和河心小岛在洪水时常被淹没，两岸河谷平原地势平坦，大多被开垦为耕地。 吐木秀克水电站工程引水渠依次经过位于新疆阿克苏地区温宿县吐木秀克镇管辖的上塔哈克（一队）﹑下塔哈克（二队）、上托喀依（三队）﹑下托喀依（四队）和秋达（五队）境内。塔尕克一级水电站从东岸总干渠7100处的分水枢纽引水，经过8km的引水渠到达塔尕克电站厂房，吐木秀克电站引水渠接塔尕克一级电站尾水渠，经过22km的引水渠到达吐木秀克电站厂房，发电后尾水灌溉季节退到东岸总干渠，非灌溉季节退到库玛拉克河。电站枢纽由进水闸、引水渠、前池、压力管、厂房、尾水渠和退水渠组成。引水渠在天山南脉托木尔峰西南麓附近山脚下冲积扇上东岸总干渠北岸，工程点的起始点坐标为东经7948′32″，北纬4131′45″，终止点坐标为东经7957′09″，北纬4124′55″,引水渠线总长22.26km,渠线穿过防洪堤、洪沟等。工程区植被稀疏，土质为砂粘土，气候较为干旱。与输水工程区交汇的各洪沟出山口后散流，把山前冲成梳状地形。 工程区的地形北部为天山南脉托木尔峰西南麓中高山，山脚为冲积扇，电站引水渠处在冲积扇上。与拟建的吐木秀克水电站引水渠交汇的各沟发源于中高山区，各沟的流向全部为由北向南，各洪沟为季节性干沟，洪水期洪沟洪水直冲渠道最终各沟的汇入库玛拉克河。大沟沟源源头在2235m～5683m的海拔高程之间，比降在39‰～81‰之间，大沟出山口前洪沟的断面形状基本为V型，出山口后洪沟的断面形状基本为U型和复式断面。山洪沟示意图见下图2-1。 2.2 气 象 阿克苏河流域地处欧亚大陆腹地，塔里木盆地边缘，远离海洋，地域广阔，属典型的温带大陆性气候，北部和西部受天山屏障的阻隔，西风环流带来的水汽部分可翻越帕米尔高原或天山进入本区。气候特征为日照充足，热量丰富；四季气候明显，冬冷夏热，春季时间长，风沙天气多，秋季凉爽降温快；干旱少雨，蒸发强烈，湿度很小，昼夜温差大。 据协合拉水文站19562004年和温宿气象站19672000年气象资料统计 降水量（协合拉站）多年平均年降水量为126.4mm，降水量年际变化较大，年内分配不均；最大与最小年降水量比值为5.6，降水量在年内主要集中在5～9月份，占全年降水量的73，其中尤以6～8月的降水量最为集中，详见表2-1。 气温（温宿站）多年平均气温为10.3℃，极端最高气温38.1℃，极端最低气温-27.4℃，详见表2-2。 蒸发（协合拉站）多年平均水面蒸发量为1715mm（E601蒸发皿观测值，下同），最大年蒸发量2154mm，最小年蒸发量1448mm，详见表2-3。 风速（温宿站）多年平均风速为1.25m/s，最大风速为29m/s，相应风向为WNW，主导风向为西风，详见表2-4。 其它气象特征（温宿站）多年平均年日照时数2687小时，年均雷暴日数25.3天， 34 35 历年最大冻土深度59cm，多年平均相对湿度56.5，详见表2-5。 协合拉水文站多年平均降水量 表2-1 单位mm 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 月平均 2.9 4.7 7.6 9.2 15.6 19.8 24.7 20.7 10.5 5.7 3.0 2.0 126.4 占全年比例（） 2.3 3.7 6.0 7.3 12.3 15.7 19.6 16.4 8.3 4.5 2.4 1.5 100 最大一日 7.3 9.2 34.4 19.4 49.6 41.2 33.8 32.6 26 50.4 17.1 9.4 50.4 最大年降水量 304.31996年 最小年降水量 54.72000年 温宿站多年平均气温特征表 表2-2 单位℃ 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 月平均气温 -8.1 -2.5 6.5 14.8 19.7 22.3 23.7 22.6 17.9 10.6 1.8 -5.6 10.3 月平均最高气温 -1.2 4.1 12.9 21.5 26.3 29.1 30.6 29.8 25.6 18.9 9.2 1.0 30.6 月平均最低气温 -13.9 -8.6 -0.2 7.6 12.7 15.4 16.9 15.5 10.4 3.2 -3.8 10.5 -13.9 绝对最高气温 7.3 14.2 24.5 34.3 35.7 37.6 38.1 36.9 33.9 27.7 20.2 10.8 38.1 绝对最低气温 -27.4 -25.7 -11.6 -2.1 3.0 7.7 8.9 7.5 1.1 -4.3 -14.1 -25.2 -27.4 协合拉水文站多年平均水面蒸发量 表2-3 单位mm 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 月平均 16 29 84 171 242 283 283 248 183 114 45 17 1715 占全年比例（） 0.9 1.7 4.9 10.0 14.1 16.5 16.5 14.4 10.7 6.7 2.6 1.00 100 最大年蒸发量 21541997年 最小年蒸发量 14481981年 温宿站多年平均风速特征表 表2-4 单位m/s 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 月平均 0.6 1 1.4 1.8 2 1.9 1.7 1.5 1.2 0.8 0.6 0.5 1.25 温宿站多年平均其它气象特征表 表2-5 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 平均日照时数小时 175 167 183 208 252 279 300 279 250 236 190 168 2687 雷暴日数天 0 0 0.1 0.5 2.9 5.6 7.5 6 2.3 0.4 0 0 25.3 最大冻土深度cm 52 59 58 0 0 0 0 0 0 5 16 37 59 平均相对湿度 69 60 49 40 43 49 55 58 58 60 65 72 56.5 2.3 水文基本资料 2.3.1 水文测站基本情况 阿克苏河流域内有10个水文测站，库玛拉克河上只有协合拉水文站。 协合拉站属国家基本水文站，本站1956年5月1日设立，7月1日上迁2公里处进行观测，位于库玛拉克河山口处，地理位置为东经7937′、北纬4134′，上游附近有一弯道，水流集中，基本断面位于下游约180米处，下游水流分散，测站上下邻近无支流汇入。测验河段较为顺直，河床为巨石组成，两岸为戈壁，冲淤变化较小。 协和拉水文站位于已建成的协合拉引水枢纽上游1.2km处，距离拟建的吐木秀克水电站约15km。测站以上河流长度280km，集水面积12816 km2（其中吉尔吉斯斯坦境内河长239km，集水面积10510 km2，我国境内河长41km，集水面积2306 km2）。 协合拉水文站观测项目齐全，包括气象、水位、流量、泥沙、水温、水质等，是库玛拉克河的控制站。 2.3.2 水文资料复核 协合拉站属国家基本水文站，资料经自治区水文局整编刊布，基本资料可靠，能够作为工程设计的依据。 据协合拉水文站实测大断面成果分析，该断面处河道在1967～2001年期间有逐年淤积的趋势；另据1980～2000年期间协合拉水文站的水位～流量关系分析，相同水位下的流量有减小的趋势，这两者是吻合的。详见图2-2、图2-3。 37 协合拉水文站实测大断面图 图2-2 协合拉水文站H～Q曲线图 图2-3 2.4 径 流 2.4.1 径流来源 库玛拉克河发源于托木尔峰北坡的冰川作用区，径流补给以冰川和永久性积雪消融水为主，少部分来源于降水和地下水补给，其径流的大小与消融冰雪水密切相关。该河源头有24条冰川，冰川面积947.01km2，占天山冰川面积9195km2的10.3，占协合拉水文站以上集水面积的7.4。 2.4.2 协合拉站天然年径流 （1）径流系列 协合拉水文站属国家基本水文站，自1956年设站至今，有19562004年的实测径流系列资料。协和拉水文站位于协合拉枢纽上游1.2km处，因协合拉水文站至协合拉枢纽区间面积很小，没有大支流汇入，也没有引水口和其它水利工程，无需进行径流还原，因此直接用协和拉水文站的水文资料代替协合拉枢纽处的水文资料。 在1956～2004年间，1956、1973、1974年有部分月份径流资料缺测，鉴于缺测月份很少，本次采用19562004年期间，除上述3年以外的46年完整系列的多年平均月流量直接作为对应的缺测月份平均流量。经验证，本次替代的1956、1973、1974年的年平均流量与相关法插补成果相当接近。 据协合拉水文站19562004年径流系列资料统计，其多年平均流量155m3/s，多年平均径流量48.82108m3。协合拉水文站多年平均月、年径流量见表2-6及图2-4。 协合拉站1956～2004年多年平均各月径流量 表2-6 单位108m3 月份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 径流 0.75 0.64 0.69 0.98 2.60 6.82 13.08 13.65 5.45 2.01 1.17 0.98 48.82 比例 1.5 1.3 1.4 2.0 5.3 14.0 26.8 28.0 11.2 4.1 2.4 2.0 100 （2）径流特征 在协合拉站1956～2004年系列中，最大年径流量为69.91108m3（1997年），最小年径流量为36.44108m3（1972年），极值比为1.92，年径流Cv值为0.17（见表2-7）。可见，径流年际变化较小。 从表2-6及图2-4可以看出，协合拉站径流年内分布不均，径流量主要集中在69月，其径流量占全年的80，其中，78月径流量尤为集中，其径流量占全年的54.8；10次年5月径流量较小，仅占全年径流量的20。 协合拉站多年平均各月径流量 图2-4 协合拉站天然年径流量差积曲线图 图2-5 （3）系列代表性分析 本次采用了协合拉站1956～2004年共49年径流系列，其系列长度满足现行规范的要求，对此径流系列的代表性分析如下 点绘年径流量差积曲线如图2-5，从图可以看出，19561977年总体上属于枯水段，其中19621972年连续出现11年的枯水（11年的平均年径流量为43.75108m3）；19781993年期间丰、平、枯年份交替出现，19942004年总体上属于丰水段。可见，19562004年系列较好地反应了流域丰、枯水的变化规律。 统计协合拉站不同长度径流系列的统计参数，见表2-7。从表可见，随着系列长度的增加，均值波动范围不断减小，当系列长度达到35年以上时均值相对误差小于3，逐渐趋于稳定；而Cv值几乎一直稳定在0.15左右。可见，19562004年系列可以较好地反应流域径流的统计规律。 协合拉站不同长度径流系列统计参数对比表（矩法） 表2-7 单位108m3 年 份 系列长度（年） 均值 Cv 均值相对误差（） Cv相对误差（） 1956-2004 49 48.82 0.15 0 0.0 1960-2004 45 49.23 0.15 0.8 0.0 1965-2004 40 49.81 0.15 2.0 0.0 1970-2004 35 50.28 0.16 3.0 6.7 1975-2004 30 51.36 0.15 5.2 0.0 1980-2004 25 52.08 0.15 6.7 0.0 1985-2004 20 52.84 0.15 8.2 0.0 1990-2004 15 55.09 0.15 12.8 0.0 综上所述，协合拉水文站19562004年径流系列具有较好的代表性。 （4）设计年径流 根据协合拉水文站19562004年共49年天然年径流系列，采用P-III型频率曲线进行适线，经验频率根据计算，设计年径流成果见表2-8，年径流频率曲线见图2-6。 协合拉水文站天然年径流频率计算成果 表2-8 单位108m3 （5）设计径流年内分配 根据设计要求，需计算P15、P50和P85三个保证率的设计年径流的年内分配过程。按照年径流量相近的原则，分别选2003年、1983年和1975年为典型年，采用同倍比缩放法，得到协合拉站不同保证率的逐月径流过程，分别见表2-9，图2-7。 协合拉站不同保证率设计代表年月流量过程 表2-9 单位流量m3/s，径流量108m3 月份 逐月流量 年径 流量 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 年均 P15 2003 40.1 36.3 33.0 44.3 102.1 327.7 510.4 507.3 382.8 83.3 59.8 47.8 182.0 57.43 P50 1983 27.7 26.4 24.6 40.5 92.4 191.5 376.0 662.3 191.5 71.8 44.6 30.9 150.0 47.21 P85 1975 24.3 28.8 24.6 34.8 50.9 210.0 396.4 462.5 186.4 57.4 36.2 29.0 129.0 40.80 多年 平均 27.9 26.3 25.6 37.7 96.9 263.1 488.4 509.7 210.4 75.0 45.2 36.6 155.0 48.82 协合拉站不同保证率代表年来水年内分配图 图2-7 2.4.3 协合拉站枯水期径流分析 库玛拉克河径流年内变化大，多年平均最枯四个月（14月份）径流量仅占年径流量的6.2，最枯三个月（13月份）径流量仅占年径流量的4.2，2月份为最枯月，其径流量占年径流的1.3。 根据协合拉水文站19562004年逐年流量系列资料统计，最小月平均流量为20.0m3/s（1958年2月），详见表2-10；最小日平均流量为13.5 m3/s（1958年2月1日），详见表2-11；实测最小流量为9.10 m3/s（发生在1967年10月10日）。 协合拉站1956～2004年各月最小月平均流量表 表2-10 单位m3/s 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 流 量 21.1 20.0 21.7 26.7 44.1 164 240 313 106 48.0 27.4 23.5 20.0 协合拉站1956～2004年各月最小日平均流量表 表2-11 单位m3/s 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年 流 量 16.7 13.5 18.4 20.5 24.4 43.1 147 139 72.4 29.7 26.4 19.6 13.5 2.5 洪 水 2.5.1 洪水特性 威胁本引水渠安全运行的主要洪水为引水渠北岸发育的山洪沟洪水，现分别介绍库玛拉克河、工程区和洪水特性。 1 库玛拉克河洪水 库玛拉克河洪水主要由冰川、永久性积雪和季节性融雪水形成，洪水类型主要分为两类融雪型洪水和冰川阻塞湖溃决型洪水。融雪型洪水与气温关系密切，是随气温升高，中、低山区的积雪融化后形成的洪水，一般发生在49月，有每日一峰一谷的规律性。冰川阻塞湖溃决型洪水的特征是峰高量小，涨缓落快，发生时间无规律性，除14月外，其它各月都可能发生，而且洪水发生频率高，此类洪水常跟融冰融雪洪水叠加形成库玛拉克河的最大洪水，对工程危害较大。 根据19562004年协合拉水文站49年实测洪峰流量资料统计年最大洪峰流量为2700m3/s，发生于1994年7月23日；年最小洪峰流量为742m3/s，发生于1964年8月16日，极值比为3.64。 （2）工程区洪水 引水渠在天山南脉托木尔峰西南麓附近山脚下冲积扇上东岸总干渠北岸由西向东蜿蜒前进，威胁该引水工程安全运行的首要因素是山洪沟洪水，工程区的洪水类型主要为暴雨型洪水。天山南脉每年79月是降雨量分布最集中的时期，此时引水渠北面的山区易形成暴雨型山洪，时刻对引水渠安全运行构成潜在隐患。 库玛拉克河东岸总干渠北部山前地区有9条大洪沟，发源于天山南脉中高山区及浅山区，洪沟自北向南平行排列，洪沟的自然流向是直冲电站引水渠道。由于大部分沟出山口以上为径流形成区，而出山口以下为径流散失区，9条大沟出山口后散流形成168条沟与渠线交汇，与渠线交汇的168条洪沟中有10条特大沟；15条漫滩；27条大沟；31条中沟；80条小沟；2条毛沟；3泉水沟。。 洪沟洪水主要由暴雨形成，平时洪沟内一般无水，与大河相比，其影响因素较简单，洪峰流量较突出，可灵敏地反映河流的各单项因素影响，尤其是干旱地区的小洪沟，洪峰流量对局地暴雨强度的大小和分布的反映特别灵敏，暴雨特征对洪峰流量有强烈影响，具体来说小洪沟洪水有如下特征 洪水过程起涨迅猛，峰型尖瘦，整个洪水过程多则持续数小时，少则持续几十分钟。 据新疆可能最大暴雨图集查工程区的可能最大24小时点雨量均值等值线图，查得工程区的可能最大24小时点雨量均值为150mm。 2.5.2 山洪沟设计洪水 （1）山洪沟洪水调查 为了确定吐木秀克水电站引水渠沿线各山洪沟排洪建筑物的规模，并初步确定各洪沟暴雨洪水的量级，合理确定计算参数，结合推理公式计算各洪沟各频率设计洪水，为输水线路各水工建筑物的设计提供合理的设计结果。 新疆院的水文专业人员对吐木秀克水电站引水渠输水线路与其交汇的196条山洪沟，首先根据渠线坐标定出全线各洪沟沟口与电站引水渠相交处的里程，并对各沟的过水断面形状参数和下垫面情况作了详细的笔记；然后对引水渠穿过的挡洪堤和防洪堤的冲毁情况做了考查；最后对沿村庄、农田修建的防洪工程措施进行了调查。本工程涉及的主要交汇点水文特征详见表2-12。 本次调查的与引水渠输水线路交汇的各山洪沟自然流向为直冲坐落于冲洪积扇尾部的上﹑下吐木秀克村村民的农田﹑宅基地和电站引水渠，村民农作物的丰收﹑宅基地和电站引水渠的安全与山洪洪水息息相关。如下图2-8。 吐木秀克水电站引水渠与山洪沟交汇处各沟基本情况一览表 表2-12 吐木秀克水电站引水渠与山洪沟交汇处各沟基本情况一览表 续表2-12 吐木秀克水电站引水渠与山洪沟交汇处各沟基本情况一览表 续表2-12 吐木秀克水电站引水渠与山洪沟交汇处各沟基本情况一览表 续表2-12 （2）山洪沟流域特征 沿线洪沟与渠线交汇点的数量多，空间分布不均，各洪沟坡降较大，降水、蒸发较一致，下垫面植被覆盖率一般。各沟基本上为季节性干沟，流程较短，比降大，主槽易摆动。 在1/5万的地形图上勾绘出天山南脉托木尔峰西南麓中高山出山口以上渠线范围内沟的流域分水岭，根据出山口以上的流域分水岭整个输水线路上有9个大沟，发源于中高山的9个大沟出山口后散流成与渠线交汇的168条洪沟，各大沟散流范围的始终桩号、流域面积见表2-13。 吐木秀克水电站引水渠与中高山带洪沟交汇范围一览表 表2-13 （3）参证站的选取 工程区周围有阿克苏地区气象站、温宿县气象站、库玛拉克河协合拉水文站等站点。阿克苏地区气象站离渠首的直线距离约为48km,温宿县气象站离工程区的直线距离约为41km，库玛拉克河协合拉水文站离工程区的直线距离约为23km。阿克苏地区气象站、温宿县气象站位于平原地带，库玛拉克河协合拉水文站位于山前冲积扇末段，本着高程相似和位置相近的原则，直接引用协合拉水文站的设计暴雨反映工程区洪沟的设计暴雨。 （4）暴雨特性 工程区属温带大陆性干旱气区，由于塔里木盆地南面、西面、北面均有高山阻挡，只有东面有一通道，绝大部分低层水汽靠低空东风急流从甘、青等沿河西走廊进入本区，水汽受到高山阻挡形成稳定暴雨中心区形成辅合性降水。 ①工程区暴雨天气通常出现在6、7、8月，尤其是6月上旬到8月中旬，较高气温持续数日，然后开始下雨，阴雨天气维持2～3小时甚至更长。 ②90年代实地考察几场大洪水，其强暴雨均在2000m以上山区，多年观测资料表明，山区是降雨高值区。 （5）洪水特性 工程区山洪沟洪水按成因可分为冰雪融水型、暴雨型、混合型3种成因的洪水。 冰雪融水型洪水这类洪水的特点是与气温上升关系十分密切，汛期来得较早，峰值多在午夜02时前后出现，谷底在下午18时左右出现，无论洪水大小，其出现很有规律性，一日一峰而且洪量较大洪峰不高，历时较长。 暴雨型洪水本产流区面积小，山势陡峻，流域调蓄能力弱，降雨汇流时间短，洪峰往往起涨猛，峰顶持续时间短，落势也快，表现为雨停峰现，陡涨陡落，没有日规律，峰高量小。 混合型洪水这类洪水的组合叠加很复杂，冰雪融水与降雨在这场洪水过程中的权重难以定量，容易形成起涨快，峰高量大，持续时间长的大洪水。 工程区的大洪水主要以暴雨型洪水为主，山洪集中发生在6至8月，特别是6月上旬到8月中旬。由于本流域山势较为陡峻，河流纵坡较大，流域天然调蓄能力弱，洪峰陡涨陡落，峰顶持续时间不长，单峰时间也短。 2.5.3 推理公式法计算各洪沟设计洪水 新疆大部分地区的洪水中暴雨占主要权重。在实际工作中常遇到工程所在地点流量资料不足或系列太短，无法直接用流量资料推求设计洪水。一般雨量资料观测站点较多，观测年限也较流量资料长，且受人类活动影响甚小，统计参数的地区综合也比较容易。鉴于工程区的洪水主要以暴雨型洪水为主，故采用暴雨资料推求设计洪水。 由于工程区中高山带各洪沟缺乏实测降雨、洪水观测资料，很难计算各沟洪水的重现期，采用推理公式法计算各沟设计洪水。中高山带洪沟运用地理综合法计算降水资料，结合实地踏勘和地形图，初步确定公式中的各计算参数，使计算得出的设计洪水尽量反映各沟洪水的实际发生情况。 推理公式基本形式如下 （1） （2） （3） ①流域特征参数F、L、J的量算 F、L、J参数在1/5万地形图上量算。沿输水线路绘出各山洪沟分水岭，用扫描仪把图扫进计算机，再用Photoshop拼接图纸，最后用CAD量算集水面积确定F；用CAD量算各沟出口断面起沿主河槽至分水岭的最长距离确定L；取各沟沟口至源头间的分段高程，用加权平均比降公式计算确定J。 ②汇流参数m的确定 汇流参数m值反映水流特性，受流域特征（植被覆盖、河道糙率、河网分布等）、暴雨特性（暴雨时程分配和分布、暴雨中心走向等）以及方法本身的概化假定等所带来的影响。因此各次洪水分析出的m值十分不稳定。用反映流域大小和地形的特性参数，θL/J1/3（或θL/J1/3F1/4）与m值建立关系并进行地区综合，计算出各沟的θ值。再根据本工程的实际情况结合规范，通过比较发现Ⅰ类地区的特性参数较能符合此工程现状。本次计算按Ⅰ类地区θ值的范围查算出各沟的m值。 ③年最大24小时设计点雨量H24P的推算 统计库玛拉克河协合拉水文站1956年～2004年共49年各年最大一日降水量资料组成连续系列，用皮尔逊Ⅲ型分布曲线做如下图2-9所示的频率曲线。用矩法和适线法进行适线，通过对比取适线法的计算结果为本次年最大一日设计点雨量设计成果。适线法计算的参数如下样本的算术平均值P19.618mm，样本的变差系数CV0.69，样本的偏态系数CS2.415。用适线法得出的洪沟各频率下的年最大一日设计点雨量见下表2-14。 协合拉水文站年最大一日设计点雨量 表2-14 频率（） 0.01 0.10 0.20 0.33 0.50 1.00 雨量（mm） 143.028 106.811 96.003 88.073 81.803 71.147 频率（） 2.00 3.33 5.00 10.00 20.00 50.00 雨量（mm） 60.589 52.89 46.843 36.679 26.843 14.854 推求年最大24小时设计点雨量H24P的常用的方法有间接推求和直接推求两种方法，本次计算采用直接推求法计算 最大24小时设计点雨量H24P由年最大一日设计点雨量H1日间接推出，可按下式（4）计算年最大24小时设计点雨量H24P H24PKH1日 （4） 各地区的K值变化不大，K1.1～1.3之间。 本工程周边有协合拉水文站的49年实际降雨观测资料，故采用（4）计算年最大24小时设计点雨量H24P， K值按新疆可能最大暴雨图集中推荐的K1.13计算，求出各频率下各沟最大24小时设计点雨量。各频率下的年最大24小时设计点雨量见下表2-15。 协合拉水文站年最大24小时设计点雨量 表2-15 频率（） 0.01 0.10 0.20 0.33 0.50 1.00 雨量（mm） 161.622 120.696 108.483 99.522 92.437 80.396 频率（） 2.00 3.33 5.00 10.00 20.00 50.00 雨量（mm） 68.466 59.766 52.933 41.447 30.333 16.785 ④设计点雨量转换成设计面雨量 依据新疆可能最大暴雨图集分地区绘制的时、面、深综合曲线进行点、面雨量折算。分地区绘制的时、面、深综合曲线，虽然受到资料条件的限制，难免比较粗略，但从它们与新疆的气候及地形条件吻合的变化规律来看，将用于由点雨量折算为面雨量的计算，基本上是与现有资料相适应的。而本工程位于阿克苏地区境内因此采用阿克苏地区时、面、深综合曲线，把工程区的点雨量通过时、面、深综合曲线算成面雨量。中高山带不同面积下的面雨量见表2-16。 从上表2-16可以看出随着流域面积的增大，点雨量反映面雨量的误差逐渐增大，点面折减系数逐渐减小，从而可以得出当流域面积增大到一定程度时用设计暴雨推求设计洪水的相对误差增大。 ⑤暴雨衰减系数n1、n2的确定 根据高程和位置相近的原则，考虑到受大尺度天气系统影响时中高山区的暴雨衰减系数和协和拉站较相近，因此以协和拉站的暴雨衰减系数值代替中高山区的值。查新疆可能最大暴雨图集所给出的协合拉水文站年最大1小时、6小时、24小时点雨量，在双对数纸上点绘协合拉水文站雨强～历时双对数曲线，它是个变斜率的折线，在1小时处有转折，通过分段确定暴雨衰减指数，以t1h分界，即t≤1h，求得n10.7；1h t ≤24h,求得n20.8。 ⑥雨强SP的确定 根据中高山区最大24小时降雨量H24P，按下式计算 SPH24Ptn2-1 5 5式中取t为24小时。 ⑦土壤下渗强度μ的确定 2007年6月国电委托塔里木大学做了国电吐木秀克水电站暴雨下渗强度实验，在高山区和冲积扇上各选取了2个点，通过野外注水实验和室内人工模拟降雨的方法综合分析高山区和冲积扇的土壤下渗强度。通过试验综合分析，得出100年、50年、30年的降雨强度下高山区和冲积扇区的土壤入渗强度见下表2-17. 不同降雨强度下高山区和冲积扇区的土壤入渗强度 表2-17 频 率 100年 50年 30年 高山区 冲积扇区 高山区 冲积扇区 高山区 冲积扇区 土壤入渗强度mm/h 268.2 148.8 234.3 21.9 130.5 11.1 本次实验结果对我们理论计算和合理选取土壤下渗强度μ提供了技术支持。依据实验结果和流域暴雨洪水洪峰流量计算对μ值作的实际研究，产流期的平均损失率μ值与其相应暴雨强度的下列关系计算μ值 μRSpr1 6 6式中损失系数R和损失指数r1反映不同下垫面条件，不同土壤平均损失的计算参数不同。损失参数按二类土壤前期干旱取R1.00，r10.68计算而得。 ⑧净雨历时tc的分析与确定 对某一频率的设计暴雨，假设tc1,n值选取n10.7,（3）式变形为 tc[ 1-n1Sp/μ] 1/n1计算出tc1,与假设不相符，则n值选取n20.8，（3）式变形为tc 1-n2Sp/μ 1/n2计算tc，因此，设计暴雨的净雨历时选择所计算值。 推理公式（1）式可变形为Qmp0.278htF/t，假设一个t，按式HtSpt1-n计算Ht，并按式htHt-μt计算ht,计算出ht/t,然后按（1）式计算Qmp，按（2）式计算τ值。如果t ≠ τ，把τ代入t中重新试算，直至tτ时，计算出的Qmp即为所求的设计洪峰流量。 用推理公式计算中高山带各洪沟1.00、2.00、3.33、20的设计洪峰见表2-18～表2-21。 55 （备注桩号在1/5万地形图上量算） （备注桩号在1/5万地形图上量算） （备注桩号在1/5万地形图上量算） （备注桩号在1/5万地形图上量算） 57 成果合理性分析 本次计算在1/5万地形图上对输水线路沿线山洪沟进行了量算，确定了山洪沟的数量、各沟的面积、沟长、比降、沟口位置。协合拉水文站与工程区的山洪位置和高程相近并处于同一降水区，选取协合拉水文站为代表站，能够反映工程区山洪沟的降雨情势。以工程区的现实下垫面为依据，合理选择各特征参数，利用推理公式计算各沟的洪水。故认为本次计算成果具有一定的合理性。 2.5.4洪水调查法计算各沟设计洪水