新疆内流河洪水成因

2.3　新疆内流河洪水成因

新疆宽浅变迁河段多数属于季节性河流，影响其水沙特性的主要是洪水来水量，分析洪水成因是研究宽浅变迁河段的水流、泥沙运动规律的重要条件。

新疆年平均降水量为145 mm，自然降水不但稀少而且分布很不均匀。降水少决定了新疆盆地的干旱地貌，其中北疆年平均降水深255 mm，南疆年平均降水深106 mm，不到北疆的1/2。地形条件形成了部分丰水地带，北部的阿尔泰山，南部的昆仑山系，还有中部的天山，在中山带或高山中都有降水丰沛的地带存在。由于山区降水较多，降水量多于蒸发量，又有高山冰川的调节，因而新疆各山系仍孕育了众多河流，使新疆河流流量的年际变化较小，在全国属于水源比较稳定、水资源比较多的省区之一。

在山脉与盆地之间有着巨大的冲积扇。以天山为界，北疆为温带大陆性干旱半干旱气候；南疆为暖温带大陆性干旱气候。由于全球气候变暖，北疆沿天山走向进入的气流时有加强，造成天山洪水和阿勒泰山地区冬季的雪灾不断发生。另外，高山冰川和积雪融化增强，河流补给增加，使融雪型和雨雪混合型河流水量增大。

新疆地区日照时间长，蒸发量大。因地形复杂，气温相差很大，夏天引起小范围内气流急剧变化，形成小流域暴雨洪水。暴雨来势凶猛，历时短，又因植被稀少汇流快，其破坏力极强。

由于不同体态的降水物和复杂多样的地形地貌和特定的地理环境，就构成了多种多样的洪水类型。从成因方面概括而言，可分为5种：暴雨洪水、季节性融雪洪水、冰雪融水洪水、雨雪混合型洪水和溃坝型洪水。

2.3.1　暴雨洪水

暴雨洪水是新疆的主要洪水，它主要发生在中低带山区。从时间分布上，主要在夏季，也有发生在春季后期的；从空间分布看，全新疆任何地区和河流都有可能发生洪水，图2.9为车儿臣河汛期洪水状况。

由于新疆处在亚欧大陆腹地，南有世界屋脊青藏高原与印度洋相隔，四周距海遥远，水汽输送距离较长，这里的水汽来源主要有西方路径、西北和东方路径，并以西方路径为主。在特定的水汽入流条件、地势条件加之以戈壁为主的下垫面状况下，使新疆的最大暴雨中心活动规律独特性很强。

新疆场次最大暴雨中心活动规律与地势关系密切。如迎风坡气流的强迫抬升、山谷的狭管作用、喇叭口效应等形成大暴雨，见表2.1。

图2.9　车尔臣河汛期洪水

表2.1　新疆场次最大暴雨中心分布与地形特征

新疆暴雨洪水有如下几个特点：

①来势汹猛，陡涨陡落。一般情况下，在降雨过程后期即可发生洪水，历时短暂，通常只有数小时至半天，很少超过l天的，其流量过程呈尖峰型。例如，1965年7月1日，头屯河涨水时间仅15 min，由12.7 m³/s猛涨至478 m³/s；又如，1988年8月10日，布古孜河涨水时间只有18 min，流量由86.7 m³/s猛涨至686 m³/s。

②年际变化极大。全自治区各地的夏季暴雨变率远远超过年降水量变率。因此，与主要以热力条件而变化的洪水相比，其变化速率快得多。在低山区的一些山洪沟，平日干涸无水，只有在夏季降暴雨后才有水流，这种情况有时几年甚至几十年才会出现1次。

③挟泥沙量大，矿化度高。由于暴雨洪水主要发生在中低山带，其中低山带植被条件差，地面坡度大，地面组织多为经过风化的疏松物质，遭暴雨和坡面水流后，大量带入河中，有些暴雨洪水甚至伴随着泥石流。

④暴雨洪水季节分布特征明显。按照新疆干线公路沿线暴雨出现的季节统计，暴雨洪水最早出现在4月份，最迟出现在11月份，其中春季暴雨洪水占全年的18%，夏季暴雨洪水占全年的53%，秋季暴雨洪水占全年的10%。

2.3.2　季节性积雪融水洪水

季节性积雪融水洪水是指前一年入冬后至当年开春之前河流流域面上的积雪，当开春后气温升高消融后所形成的洪水，如图2.10所示。

图2.10　雀尔沟河春季融雪洪水

此类洪水主要发生在北疆阿尔泰山和准噶尔盆地以西的山地河流，因为这些地区山体不高，没有冰川和永久积雪。此外，在北疆沿天山一带山区河流也时常发生此类洪水。

就形成洪水的时间讲，准噶尔盆地以西山地河流多发生在4月和5月上旬，阿尔泰山区河流发生在5月下旬到6月上旬；天山北坡河流洪水一般发生在3月下旬到4月上旬，偶尔也有提前和延后的情况。

季节性积雪融水洪水的特点是：

①洪水发生时间一般在春季和夏初，早于暴雨洪水。

②洪水的形成和流量大小，取决于流域面积上温度变化情况、积雪厚度和面积大小，同时还与前期中、低山区降水量有关。由于河流水源以高山积雪融化为主，河流水情变化取决于太阳辐射供给的融雪能量（高空气温）。洪水多集中在开春温度升高的月份，具有一日一峰的特点。例如，据准噶尔盆地以西山地的卡琅古尔河卡琅古尔水文站资料，1981年5月4日出现年最大流量，当日平均气温达19.0℃，前4天气温涨幅为15.0℃。又如1959年4月28日出现年最大流量，当日平均气温为16.5℃，前3天气温涨幅达11.0℃。

③历时较长（一般在5天左右，个别也可达10天以上），洪水总量较大，但洪峰流量不甚高。因春季气温的回升历时相对较长，不同于降水，特别是不同于暴雨那样历时短暂，因此季节性积雪融水洪水的历时较长。同时由于新疆气候较干旱，比如昆仑山北坡，在冬春季中、低山区降雪和积雪量均较少，由此融化的水量所形成的洪峰，其值较暴雨形成的洪峰小。

④洪水过程有明显的日变化。日变化最大、最小流量出现的时间与测站距融雪区距离有关。

2.3.3　冰雪融水洪水

冰雪融水洪水，即河流发源于高山区，其上游冰川和永久积雪受热力因素影响，产生融水补给河流形成的洪水。盛夏大规模的冰雪消融是河流洪水形成的基本原因。昆仑山、天山、帕米尔等山区，高山冰川和永久积雪有着极其广泛的发育，因此发源于上述山地的河流，都有发生此类洪水之条件。

这类洪水主要发生在高山带，多集中发生在气温较高的7—8月份，并且有连续多日高温天气的情况下，河流上游冰川产生强烈消融。在昆仑山北坡的叶尔羌河、喀拉喀什河、玉龙喀什河、克里雅河，天山南坡的昆马力克河、木扎提河、台兰河，以及北坡的四颗树河、玛纳斯河等河流多有发生。

高山冰雪融水洪水的特点是：

①补给水源以高山积雪融化为主，洪水多集中在7—8月份，河流水情变化取决于太阳辐射供给的融雪能量（高空气温）。

②洪水过程仍有明显的日变化，其变幅比融雪洪水要大，涨幅速度也有所增加。典型洪水流量过程如图2.11所示的八音沟河喇嘛庙站的测流过程。

③洪水历时长，洪峰不高而洪量大。如1973年叶尔羌河的融水洪水过程持续2个月，洪峰流量只有220 m³/s，而洪水总量达到55亿m³，占年径流总量的62.5%。

图2.11　八音沟河冰雪融水

2.3.4　混合洪水

新疆境内具有显著的垂直地带性，高山地区由高山冰雪融水补给，中山地区由积雪融水和降雨补给，高山冰雪在夏季大量融化，正值山地降雨集中季节，因此新疆很少有一条是单一成因洪水类型的河流。由于融雪有日周期性，但降雨却是不定时、不定量的，降雨过程伴随着降温和太阳辐射的减弱，融雪出水强度必然相对降低，洪水过程最难掌握，因此组合结果使流量过程的形状就可能各式各样，一般是融雪过程上叠加暴雨洪水。如巴音沟河喇嘛庙站1982年5月24日的洪水过程，如图2.12所示。较为普遍的混合洪水有2种：季节积雪融水与暴雨混合型洪水；高山冰雪融水和暴雨混合型洪水。

（1）季节积雪融水洪水与暴雨混合型洪水。

此类洪水多发生在春末夏初的5—6月。期间，气温升高，热力因素促使流域内积雪大量融化，此时若遇暴雨，则雨水热量又加速积雪融化，两者叠加，加大了流量，遂形成陡高的洪峰。此类洪水多发生在北疆地区的北部和西部。例如：1996年5月下旬，伊犁地区气温急剧回升，25—27日持续高温，伊宁市日平均气温达21～23℃，高寒的昭苏山区日气温亦达到15℃左右，27—28日各地又连降暴雨，其中27日降10～16 mm，28日降30～48 mm，造成各河流流量急剧增长，同时雨水催化雪水，使伊犁河各大支流水量陡涨，形成建国以来范围广、时间长、洪峰高的稀有大洪水。洪峰流量具体是：伊犁河雅马渡站1 840 m³/s，居历史第4高位；哈什河乌拉斯台站900 m³/s，居历史第2高位；巩乃斯河则克台站252 m³/s，居历史第2高位；特克斯河卡甫其海站1 110 m³/s，居历史第13高位。

图2.12　八音沟河雨雪混合洪水

（2）高山冰雪融水和暴雨混合型洪水。

此类洪水出现在7—8月。由于高山带热量积累的原因，冰雪大量融化形成洪水，下泄至中低山带，此刻如遇暴雨洪水，则两者叠加形成较大洪水。例如：1987年7月下旬，叶尔羌河上游高山带，在高温天气下，融水洪水流量增大过程中，中山带于28—29日连降暴雨，降水量普遍为26.0～35.0 mm，遂形成出山口处卡群水文站29日最大流量值为1 840 m³/s。

雨雪混合洪水的特点是基底长而大，峰尖高而历时短，多是锯齿状起伏。

2.3.5　溃坝型洪水

溃坝洪水是大坝或其他挡水建筑物发生瞬时溃决，水体突然涌出，造成下游地区灾害。这种溃坝洪水虽然范围不太大，但破坏力很强。此外，在地震发生时，有时山体崩滑，山区河流阻塞，形成堰塞湖。一旦堰塞湖溃决，也形成类似的洪水。堰塞湖溃决形成的地震次生水灾的损失，往往比地震本身所造成的损失还要大。新疆洪水主要形成于中山带，然后沿着河道下泻。洪水形成后在上游山区直接冲淹、冲毁各种设施。而在下游，有时则由于洪水来流超过了水利枢纽工程的容纳能力和下泻能力，从而对骨干引水工程、拦河水库造成毁坏并使其失去控制，洪水像脱缰的野马奔流直泻，进而形成下游洪水，对下游造成巨大破坏。

冰湖溃决型洪水是由于河流上游支流冰川前进阻塞主河道（或者相反）形成冰湖，当其蓄积量达到一定数量，并在继续升温的“诱导”下，突然下泄形成洪水。叶尔羌河、昆马力克河、四棵树河等河流都有此类洪水发生。1961年9月4日，由于叶尔羌河上游冰川湖溃决，引起突发型洪水，洪峰流量为6 270 m³/s，洪水从起涨到落平只23 h，其中起涨历时仅18 min。2002年8月13日，因高温及降雨，叶尔羌河再次发生冰川湖溃坝。

冰湖溃决型洪水主要特点有：

①它的形成与气候变化有关。若周围环境变暖则不易生成，反之则容易生成。

②峰型尖瘦，起涨突然，变率大，历时短。一般从起涨到落平只20 h左右，起涨时间只需0.5 h左右。

③洪峰流量高，而洪水总量并不大。

④年内发生时间较其他洪水晚，一般多在秋季发生，有些甚至发生在冬季。

⑤年际变率大，如叶尔羌河，短则间隔只1年，长则可达7～8年。

这种溃堤或水利枢纽强行泄洪引起的下游洪水的破坏力很大。首先是由于其突然性，其次是洪量大。这种突然而至的洪水，往往使人们来不及做好抗洪准备，大量洪水就已经冲到。

在新疆1996年7月洪水过程中，一些破坏严重或者受到较大威胁的水库均为拦河式水库。由于洪水量大，下泻能力有限，大部分的拦河水库都超过警戒库容和汛限水位。如阜康市红山水库超出汛限警戒水位3.2 m，呼图壁河下游的大海子水库超出防洪库容约460万m³，小海子水库超出防洪库容685万m³等，致使水库告急，个别水库因此而溃坝，并且还对下游造成巨大洪水损失，如阜康市红山水库溃决即是。有些水库因告急而加大泄洪量，从而造成下游水利工程设施被水冲毁，如三屯河水库在库水位以1 mm/min速度上升，超出警戒水位2.16 m，超蓄库容407万m³情况下，为保水库安全，泄洪隧洞闸门全开启泄洪，结果使下游的水利工程在强大洪水作用下而遭破坏。再如大、小海子水库，洪沟水库，海子湾水库，塔西河水库等，因泄洪设施（泄洪道）不完善或泄洪能力不够，为保水库大坝安全，强行在水库坝头扒口泄洪，并对下游造成洪灾。2004年1月23日，新疆兵团农六师102团八一水库发生管涌，导致堤防被拉开60 m，洪水从大坝缺口流量最大以500 m³/s，水速以5 m/s下泄。