巩乃斯河水文特性分析

2020年11月第42卷第6期
地下水
Ground water
Nov. ,2020
Vol.42 NO.6
D01：10. 19807/ki.D X S.2020 -06 -063
巩乃斯河水文特性分析
马越
(新疆巴音郭愣水文勘测局，新疆库尔勒841000)
[摘要]巩乃斯河是新疆第一大河一伊犁河上的第三大支流。

本文从流域、降雨、後流、洪水、泥沙、冰情、水 质等方面对巩乃斯河水文特性进行了分析。

并以某水文站为参证站，采用洪峰流量模比系数法，对巩乃斯河的洪水 组成、洪水三性讨论，并提出巩乃斯河多年洪峰平均值为166 m3/s,泥沙含量低，水质较好。

以期为河道水资源开发 利用及工程建设进行参考。

[关键词]水文；特性；模比系数法；巩乃斯河
[中图分类号]P331 [文献标识码]B[文章编号]1004 - 1184(2020)06 -0189 -03
巩乃斯河流域地处新疆维吾尔自治区西部，是新疆第一 大河一伊犁河上的第三大支流，其河源及上游段（6 7.4 k m)隶属于巴州和静县行政管辖，下游段隶属于伊犁州行政管辖。

巩乃斯河流域东、南、北三面环山，地势东高西低，东窄 西宽，由东向西倾斜敞开呈喇叭状。

境内山脉呈东西走向，绵延起伏，巩乃斯河及其支流恰甫河自东向西横贯其中，构 成三山夹两川的独特地形。

巩乃斯河谷海拔730〜1 400 m,是一个陷落谷地，地质构造上属伊犁山间凹陷东延的南支。

谷地两侧山地由泥盆系中酸性喷发岩、大理岩，石炭系安山 玢岩、灰岩，海西期花岗岩组成。

巩乃斯河发源于天山东部依连哈比尔尕山海拔3 531 m 的乌代肯大阪，河流自东向西汇人伊犁河，整个流域形成一个“羽”状水系。

在乌拉斯台出山口以下横穿巩乃斯谷地，接 纳南北两岸诸支流，并在哈拉苏纳人其主支恰甫河至巩乃斯种羊场以下与特克斯河汇合后人伊犁河干流。

河流全长为274.5 k m,流域集水面积为4 123 k m2。

受海拔高度和气候的影响，在流域上游海拔3 000 m以上为常年冰雪覆盖，孕育 着较为发达的现代冰川。

巩乃斯河上游为峡谷段，河床狭窄、陡峻、水流湍急；下游河滩宽阔，水流平稳集中，两岸林草 茂密，景色宜人。

春夏季水量丰沛，秋冬季为枯水期。

河流 水源主要由雨雪、冰川、泉水汇合而成。

流域上森林茂盛，植 被覆盖情况较好，植物总覆盖率达85%以上，降水丰沛，夏秋 季百花盛开，人类活动较少，水土保持较好。

1降雨径流分析
1.1降雨
巩乃斯河地处欧亚大陆腹地天山深处，远离海洋，属寒 温带大陆高原气候。

总体气候特征为：四季气温悬殊，气温 年较差和日较差都很大，并有春季升温快、秋季降温迅速，冬季长而夏季短，光热丰富，空气湿度相对较大，降水充沛，无 霜期较短等特点。

降水主要集中在春夏两季，多年平均降水 量827.3 m m,年最大、最小降水量分别为1139.7 m m和653 m m,分别发生在1970年和1974年。

年蒸发量为1025. 7 mni,月最大、最小蒸发量分别为162. 5 m m和8. 5 m m。

多年平均风速2.6 m/s,多年平均最大风速为10.0 m/s。

1.2径流
巩乃斯河年最大径流量22.9亿m3,年最小径流量9. 31 亿m3,多年平均径年流量16.4亿m3。

年均径流深397. 8 m m〇
2洪水分析
2.1 洪水形成原因
于影响河流洪水的主要条件是气候条件（如气温和降水）和下垫面条件（如地形、地质、土壤、植被、冰川等）。

巩乃 斯河洪水的成因有三种：
2.1.1 融水洪水
此类洪水分两种：一种是季节性积雪融水洪水，另一种 是高山冰雪融水洪水。

季节性积雪融水洪水主要发生在3-
5月份，由中低山和冲积扇坡面积雪融化形成洪水；高山冰雪 融水洪水，主要发生在6 -8月份，此时气温一般都比较高，零度层高度一般在4 000 m以上，高山冰雪融化形成洪水。

融水洪水过程与气温变化过程很相似，一日一峰，气温 高，洪峰流量大，气温低，洪峰流量小。

巩乃斯河的洪水历时约为5 ~7日。

此类洪水发生次数很多，洪峰流量较高，次洪 量也较大，常产生洪水灾害，是巩乃斯河的主要洪水类型之一。

如巩乃斯河某水文站1969年5月31日洪水，洪水历时约七天，涨水段约5 d，落水段约2 d，洪峰流量234 m3/S,在 实测洪水系列中排位第三，次洪量9 122 x l O4m3,占当年水 量的4.0%。

2.1.2暴雨洪水
此类洪水多发生在暴雨多发的夏季，洪水过程无明显的日变化，为独立的峰型，陡涨陡落，洪峰很高，但洪量不很大，巩乃斯河洪水历时一般为5 ~7d。

此类洪水虽然发生次数不多，但洪水来势凶猛，摧毁力极强，是防洪的主要洪水类型。

如巩乃斯河某水文站1999年7月2丨日暴雨洪水，洪水 总历时约7 d,涨水历时约2 d.落水历时约四天，洪峰流量283 m3/s,在实测洪水系列中排第二位，次洪量10 437 x 104 m3,占当年水量的6.0%。

[收稿日期]2020 -04 -28
[作者简介]马越（1987 -)，男，新疆和硕人，工程师，主要从事水文相关工作。

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2.1.3混合型洪水
此类洪水主要发生在4-5月份，此时期新源县气温一般 都较高，冰雪融水量较大，又正值新源县雨季，暴雨频繁，极 易造成暴雨与融冰雪水混合形成洪水灾害。

此类洪水过程亦有明显的日变化，洪水历时较长，峰高量大，是造成较大洪水灾的洪水类型。

如巩乃斯河流域“98. 5”特大洪水。

该年 人春后，新源县降水量异常偏多，气温偏低，5月10日-13 日山区突降大雪，从15日起各地气温急剧升高，并普降暴雨，因而形成此次大洪水。

5月18日巩乃斯河某水文站洪峰 流量333 m3/s,在实测洪水系列中排位第一，次洪量为10 798 x 104m3，占当年水量的4. 8%。

2.2 洪水系列三性分析
2.2.1 参证站设计洪水系列可靠性分析
巩乃斯河某水文站I960年7月建站观测至今，是国家基 本测站，水文测验、数据采集和资料整编均执行国家行业规范和标准，经测站初步整编、州水文局审査与区水文局复审，整编资料达到国家行业规范刊印要求，资料成果可靠，精度 较高。

2.2.2参证站设计洪水系列一致性分析
在较大洪水时，基本不引水，可以认为其历年洪水资料系列基本没有受到引水的影响。

同时，该站观测期内产生洪水系列资料的流域和河道的产流、汇流等条件无根本性改变。

因此，使用巩乃斯河某水文站1961 -2010年的洪峰流量系列，具有一定的一致性。

表1参证站长短系列年最大洪峰流量统计参数对照表
统计年限系列
长度
统计参数
Qm误差
/m3/s
与长系列值比较/%
Cv误差
/%
2001 -20101019417.00.288-24.6 1996 -20101519517.60.272-28.7 1991 -20102019417.00. 329-13.7 1986 -20102519517.50.310-18.9 1981-20103018511.50.326-14.6 1976 -2010351808.80.342-10.5 1975 -2010361787.20.353-7.6 1971 -201040174 5.00. 356-6.7 1966 -201045174 5.10. 347-9.2 1965 -201046172 3.60.361-5.4 1964 -201047171 3.10.361-5.5 1963 -201048169 2.30.363-4. 8 1962 -2010491670.90. 377-1.3 1961 -2010501660.00.3820.0
2.2.3参证站设计洪水系列代表性分析
I)长短系列统计参数对比分析。

对参证站某水文站1961 -2010年的实测洪峰流量按不同系列长度作统计参数计算，并与长系列比较，见表1。

由表1可知，不同长度系列洪峰流量的均值和C v值，随系列长度的增加而误差不断减小。

当系列长度达到40年以 上时，与长系列比较均值误差小于5. 2%,C v值误差小于-9.3%。

这表明，当参证站洪峰流量系列长度达到40 a以上 时，各统计参数已基本趋于稳定。

2)洪峰流量模比系数差积曲线分析。

由参证站某水文站1961 - 2010年的洪峰流量系列，统计并绘制模比系数差积曲线如图1。

图i某水文站最大洪峰流量模比系数差积曲线图
分析图1可知，某水文站洪峰流量系列中包含有一个完整的丰、平、枯水过程，丨961 -1984年的20多年间，是巩乃斯 河某水文站的小洪水段；1985年至1995年为平水段；1996 年之后进人一个大洪水段，洪水周期约为40 a。

3)洪峰流量模比系数累积平均曲线分析。

对参证站某水文站1961 -2010年的洪峰流量系列，从2006年向前统计 并绘制洪峰流量模比系数累积均值过程线如图2。

图2某水文站最大洪峰流量模比系数累积均值曲线图
由图2表明，某水文站的洪峰流量模比系数累积均值，当系列长度达到40 a之后，已逐渐趋近于1。

这说明当系列长 度达到40 a之后，某水文站洪峰流量的均值是比较稳定的。

重现期（年）
图3 巩乃斯河某水文站年最大洪峰流量频率曲线图
以上分析说明，巩乃斯河某水文站洪水系列包含了较完整的洪水变化过程，信息较丰富。

因此，某水文站1961 - 2010年50 3洪水系列具有一定的代表性。

综上所述，巩乃斯河某水文站实测洪峰流量系列有一定
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的一致性和代表性，可以满足设计洪水计算的要求。

2.3设计洪水计算
本次收集了某水文站1961 -2010年实测洪水资料，组 成共51 a 连续洪水系列。

采用某水文站1961 -2010年洪 峰，用P -III 型曲线进行适线，矩法估算参数，适线法适线， 目估定线，适线时侧重照顾中高点据，水文站洪峰频率曲线 见图3,洪水设计成果见表2。

表2
某水文站设计洪水成果表
m 3/s
站名多年均值不同设计频率/%的设计洪峰流量
1%
2% 3.33% 5%
10% 20%某水文站
166
397 359 331 307
266
221
2.4设计洪水复核
通过现场实际调查访问，2011 -2017年，巩乃斯河未发 生特大洪水，因此某水文站洪水系列不受影响，】％1 -2017 年洪水洪峰流量均值仍为166 m 3/s。

3
泥沙分析
巩乃斯河上游草木茂盛，水土保持条件较好，含沙量相
对较小。

在低山区部分范围内，覆盖层松散破碎，植被稀少
且多为草本植物，一旦进人汛期暴雨将两岸松散风积物带人 河道，尤其遇大暴雨洪水时，河道泥沙有所增加，因而冰雪融 化和暴雨洪水是巩乃斯河泥沙产生的主要原因。

巩乃斯河 多年平均含沙量为0.34 kg /m 3。

I )泥沙的年际变化很大。

某水文站实测年最大年输沙
量为100.03 x 104 t ,发生于1970年，实测最小年输沙量6. 16 x 104 t ,发生于1965年。

2)泥沙的年内分配集中。

某实测13年资料中，4 -7月 输沙量占全年的76.2%，冬季输沙量很少。

4
冰情和水质分析
4.1冰情
巩乃斯河河源海拔高程3 531 m ,流域最高点海拔高程4
280 m ，有冰川面积39. 06 k m 2,占巩乃斯河产流面积（某水文 站集水面积）的0.95%。

开始结冰日期在10月初，全部融冰 日期为3月中旬。

4. 2水质
巩乃斯河河源至出山口段,4 -8月径流来源主要是春季 融雪和降水，部分为冰川消融和永久积雪补给,9月份以后的 秋季，河道主要依靠山区地下（泉）水和少量降雨补给，枯水 和冬季主要依靠山区地下（泉）水补给。

因此，其水质具有以 下的水化学特性：1 )河水的p H 值在8. 0 ~ 8. 4之间，水质偏 碱性；2)河水的总硬度为100 ~ 120 m g /L ,属于微硬水；3)河 水的矿化度为130 ~ 200 m g /L 之间。

因地表水补给特点，汛 期和洪水期河流的水量大，径流主要以融雪和降雨补给为 主，水体中各种离子含量都较低，矿化度较小；而在枯水期径 流主要以地下水补给为主，河流的水量小，河水中的矿化度 会相应增加;4)河水的天然水化学成分，除总硬度较大外，其 它组分的含量很小，均属优良的天然水质。

5
结语
综上所述，研究巩乃斯河水文特性，对其加大水资源开
发利用具有积极的促进作用。

通过分析探讨巩乃斯河的流 域概况，降雨、径流、洪水、泥沙、冰情和水质等水文特性，提 出巩乃斯河水源主要由雨雪、冰川、泉水汇合而成，多年洪水
均值为166 m V s ,多年平均径年流量16.4亿m 3,多年平均 含沙量为0.34 kg /m 3,水质较好，为巩乃斯河水资源开发利 用建设提供了重要技术支撑。

(上接第180页）
6) 管网漏失水量和未预见用水量。

管网漏失水量和未 预见用水量，鼓扬镇取上述水量之和的20% ,中堋乡、交麻 乡、营盘乡取上述水量之和的15%，则2030水平年管网漏失 水量和未预见用水量为65. 3万m 3。

综上所述，板丛水库供水范围乡镇及农村人畜需水量 447. 1 万 m 3。

7) 考虑规划水平年工程实际情况需水量
供水范围内供水工程有石板田水库、马龙田水库、交麻 乡摆所河饮水工程、营盘乡溶洞取水工程。

根据区域内现有 工程，考虑挖潜现有工程供水能力，规划中水回用，2030水平 年板丛水库人畜需水量为472万m V a 。

综上分析，板丛水库2030年供水量为2 034万m 3,其中 农村人畜472万m 3 ,农田灌溉1 562万m 3。

3.3供需平衡计算
在供需平衡调节计算中，人库水量为坝址处径流，乡镇 及农村人畜饮水按均匀供水考虑，灌溉用水过程按需水过程
考虑，对枯水年径流来水大于灌溉设计保证率80%时，年灌 溉用水量根据该年径流量占8 0 %频率径流量的比例进行相 应折减；库损量（蒸发和渗漏损失）按水库正常蓄水位相应库 容的10%计，平均分配至每月；河道生态用水取多年平均流 量的10%，平均分配至每月。

并以死水位、正常蓄水位、多年
调节库容等边界条件控制进行径流调节计算，从而确定工程
可供水量。

从表6、表7可得出，P = 80%来水年份，板丛水库可供水 量2 034万m 3,P =95%来水年份，板丛水库可供水量丨565 万m 3,满足对应保证率的用水要求。

4
结语
综上所述，摆所河流域现状供需矛盾突出，存在工程性
缺水，随着经济社会的发展这一矛盾将更加凸显，兴修板丛 水库，进行年内丰枯调蓄，将极大的改善区域农业生产条件 和人民生活水平。

参考文献
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191。