叶尔羌河上游冰川阻塞湖库容测量及最大洪水流量的计算分析.doc

叶尔羌河上游冰川阻塞湖库容测量及最大洪水流量的计算分析第14掌第4期I1年12月干旱区地理A置lDLNDGFOG置AP】IYP.14o.4口l99t叶尔羌河上游冰川阻塞湖库容测量及最大洪水流量的计算分析施维林杨长泰尤根祥金明燮(中国科学茛兰州冰川冻土研究所)提要冰川阻塞期的突竞!;捧承是叶尔羌河突发性洪水发生的根本原因.借助于对冰川阻塞湖库容的测量及分析.计算出可能的最大库容量.进而给出叶尔羌河今后可能的最大激承漉量为6888.4O/g.关t词突发性洪水最大洪水流量库容量冰川阻塞期叶尔羌河叶尔羌河主要由其上游支流一一克勒青河的冰雪融水补给.从源头开始依次分布有:克亚吉尔,特拉术坎力,斯坦格尔,乌尔多克,迦雪布鲁姆等5条太冰川,它们几乎都与克勒青河谷垂直伸展.在冰川运动作用下.极易阻塞河道,形成冰川阻塞湖,产生.灾发性洪水.根据1985年至1987年野外考察:斯坦格尔乌尔多克,迦雪布鲁术三条冰川在近期和今后若干年内不可能阻塞河道;而克亚吉尔冰川和特拉本坎力冰川,在一定时期内继续阻塞河道,形成球川阻塞湖.杨长泰等l986年的实地考察与测量.南克亚吉尔冰川阻塞而形成的克亚吉尔特索湖当年库容达0.1610m(至当年7月20日);今后最大可达5.8510m的储水量.1987年7月考察队翻越了4.3km的特拉木坎力冰川和克亚吉尔冰川考察.测量探明了l986年8月的洪水确系克亚吉尔特索湖的突然排水而致;同年8月王彦龙,丁良福再次考察,也证实了8月5日克勒青河发生洪水就是克亚吉尔特索湖突然排水的结果.1冰川阻塞湖的库容计算1.1资料的获取在特拉术坎力冰川阻塞湖的河谷地带沿河道走向设导线控制整个湖区,在河道变化较为明显的地方布设8个横断面测量控制湖底形态.高程测量参照小比例尺地图上的地物点,将湖区高程拟合到本区实际高程,考虑到库容计算的准确性,将高程及平面位置坐标取假设系统,进行汁算.以减少坐标误差对库容计算的影响.阻塞湖冰坝高程是利用前方交会法,对冰坝硬部若干点观测而确定的.此外克亚吉尔特索湖的资料均是1986年和1987年的实测资料.1.2库窖计算设库容量为v.湖长s,湖宽D,湖深H.则V=S?D?H(1)0丰文的野外资料主要由麓维林,王万样,章曙明,凯色尔,扬长泰,事念杰共同获琅.?32?干旱区地理计算时,将整个库容按若干个横断面分割成若干个小库VLV2V.分别计算.显然.n愈大则V愈准确.如此,我们便有:=f:JJ.dd.d=f:.dd(2)式中,s0D.H0分别是湖的最大长,宽,深,A是横断面面积.A是最大断面面积.由于形成阻塞湖的河谷坡度变化较大(O.804%一2.65%).湖的上游没有实测.部分坡度按平均1.04%计算,其地形由1:5x10地形图放大绘制.由此计算得出:特拉木坎力冰川阻塞湖的总长so=529538m,平均宽度D:53I.07m.最大深度H=68.0m(即相当冰坝高度),平均探度日=35.0m,冰坝顶部高程为4649.8m,湖底最低高程为4581.8m.历史最高湖水位4671.5m.其目前最大库容为V目=9.557x10m3历史最大库容为V=1.916410ITI3据此,还推算了各个洪水位线相应的库容及不同高程相应的库容(表1,表2).同样由1986年的考察计算得到克亚吉尔特索湖目前及历史最大库容分别为V目=5.8510n3.V历史;3.18x10n3.第l4卷寰I特拉尔坎,t冰川阻塞湖各洪水水位蛙相应的库害量Tab-1theteBenevolumecorrespondingther.ontousoffloodwaterInTerlarmucanlyglacierblocklake洪水水洪水水洪水水库容量库容量库容盘位缱位线位线xI1cxLOb1Ilafm)fm)fm1460l49002942463891066470465802l2555S46I7.04013072464595083518466l94l_4269346l9420.192814649.17091824666591652S44630380.531914651.08o99408b67l57l91642注:?历史最大洪水水位线表2特拉术坎力冰川阻塞湖相应整米高程的库容量Tab.2The仲r辩volulneofreounddecameterofTelarmucanlyglacierblocklake高程库容量高程库容量高程库容量fm)x101fm)lx10)fxl01460o0029I6463004755465009582461000897846400.57634660l3400462002O731649.S0.974670l8330,?目前最高库容量高程考虑到测量误差对库容的影响,通过误差传播定律再计算库容量,由此得到特拉木坎力冰川阻塞湖目前及历史最大储水量分别为:v目=1.0448xlOv=2.0952lO克亚吉尔特索湖目前及历史最大储水第4期麓维林辱:叶尔羌河上游冰川阻塞湖库窖测量及最大洪水流量的计算分折?33?量分别为V目t=6.39710,=3.477010Sm2特大洪水流量的统计分析2.1阻毫瑚溃决的量丈洪水流量根据叶尔羌河卡群观测站多年洪水观测及气象资料.分别计算叶尔羌河突发性洪水发生前后水量.设Q为没有发生洪水时的基本流量;Q.,为形成阻塞湖之后突然排水时给叶尔羌河附加的净增流量.按照每次洪水发生的时间进行分割.其结果见表3.表中Q.是在卡群站发生洪水时观测到的最大洪水流量.根据洪水流量的分割结果,进行数学模型拟合,得出两个相关性较好的直线关系(图l图2),其相关系数分别为o.9140.750(r=0.725),其数学模型分别为:口一363.942+3467.83V(9)口.=一l4?45+3257?89V(1O)圈1VQ一曲线FIg.1VQcl/rve囊3叶尔羌两卡群观测站置栏杆站洪水统计分制裹Tab.3Tableofssdtlcp*rfldonatKlOmllO-IIOma序号年.月日恤/0【|/fm/10_ml19.962708405430l5892l978.9.647oD3804320I5563I97I.S.2457O1840273009l04I9848.304570124034300.9I351988.1031501I70l9800.5l161977.7.162701480I1900.32771958.S.29246087015900.49381964.9.624,o4OO2050061091986.8.14213060015300.375101979,8.301960540l420O551l1196582l1770460I31006l4121963.6.24I69o350I34O0.466l31966.7.29I4807SO7000.23514l963.9I61320210I110049615I982.1I.16S56807760.448161983.10.2S854907640425l7l9848.30802947080.299两种相关都达到了极显着相关水准,但当公式(zo)之库容为零时其流量为负值,与实际情况不符.因此.上面的两个模拟公式有一定的误差,考虑到洪水流量是在最不利的情况下估算最大库容和最大流量,所以将表3中流量超过20O0m/s.净增流量超过1500m/s的洪水进行模拟,得到净增流量与库容关基藏计算及分割参见刘景时硬士论文叶尔羌河冰川洪水水利学的研究r,?34?干旱区地理第l4眷系为:Qj=214.1+3001.923V(11)其相关系数为0.953.另从几何关系上讲.在库容V=O时,Qi=214.Ira/s.这样就与实际消融的流量相符:故在以圈2v-QJ曲线Fig.2V一QjCUIFe下计算中以(11)式来计算Q.需要说明的是,我们的计算是考虑最坏情况下的最大洪水流量,当发生洪水时.其基流按表3中的分割结果取Q最大的一个作为洪水流量来计算.这样Q(max)=1840m/s.一般Q与洪水的发生及阻塞湖的库容无关.而只与当时的气温有关:从Q一:Q卜Q及(9),(11)式可知.Q和Q的相互关系虽密切.但又与实际情况有不相符合之处.在建立了Q与气温.Q;与气温的密切关系之后.我们可以从气象及流量的观测中予捌是否发生洪水与多大洪流.当然,这都需进一步观测研究.从以上分析表明叶尔羌河发洪流量超过3O00m/s即为特大洪水.并据表3统计资料.发生特大洪水的概率为29.4%即每3.4年叶尔羌河将发生一坎特大洪水.在目前状况下.假设克亚吉尔特索潮储满水时.突然排水致洪,若将其库容代人(11)式,则在卡群站可观测到净增洪水量和最大洪水量分别为2134.43m/s和3974.43m/s.同理.当特拉木坎力冰川阻塞湖在目前状况下储满水时,发生洪水的净增洪水量和最大的洪水量分别为3350.51m/s和5190,51m/?.由表3可知.流盈为397451m/s和5190.5lm/S的洪水概率分别为23.53%和5.88%,即分别是4.25年和l7年一遏.这就是说,当克亚吉尔特索湖储满水时,突然排水.就可造成叶尔羌河在平均每四至五年的时间发生一次4O00rn/s左右的特大洪水.由1987年的野外考察表明.特拉木坎力冰Jil在运动方向上完全有可能阻塞河道:当克勒青河被特拉木坎力冰川完全阻塞储水,几近每l7年就要发生坎5O00m/s左右的特大洪水.按(1o)式的计算,克亚吉尔特索湖每2.83年就要发生一次2582m/s的洪水,这与实际观测和考察相符.而特拉木坎力冰Jil阻塞湖每4.25年就要发生一次3987.82m/s的特大洪水.另外.我们也发现(10)式与2600m/s藏量的相关性较好.据推算,历史上克亚吉尔特索湖和特拉木坎力冰Jil阻塞湖储满水后.几乎每100年和20年分剐发生一次1O000m/s和6500m/S左右的特大洪水.2.2特殊情况下的特大洪水流量在目前状况下,叶尔羌河不会发生比5190.51m/s更大流量的洪水.但是,如果克亚吉尔特索湖和特拉木坎力湖同时阻塞储满水.并突然排水的情况下.将产由于发瞢|资科较步,其概事选取只墩赍科.仅供参考.0关于试冰川对河道舶阻塞可见麓雏林等特拉书坎力冰川运厦其对河道舶阻塞.第4期黼杯等:叶尔芜阿上游球?35?生比5190.$1m/s更大流量的特大洪水.这种情况发生的概率虽然很小,但却有可静,值得考虑.假设两个储满水的阻塞期同时泄水,其慧库客为1.54070.03484(100m)在洪水迭加时我们取2m作为迭加库容的误差,则总库容增大为I.610410Im.将其代人(1I)式.碍QI=5048.40m/s.加上最大的消融基流,贝|在卡群站观测到的最大洪水流量为Q一=6888.40m/B.由概率统计计算可知.发生这样大的洪水几乎每72年到73年一逼.这是最不利的情况.如果按(10)式计算,则最大洪流只能达到5948.54m/s,对此我们就(11)式计算的结果进行分析.在两期同时排水时.其总流量显然较大,如果考虑到捧水机胄5的影响及冰坝的承受能力,以及当前球川减薄.球埂降低使蓄水域少的情况下.将不会在卡群站观测蓟6888.40m/s的洪水.按照1961年较大洪流的基藏来看,今后也不会再发生比1961年的特大洪水更大的洪水了.3结语根据野外考察和计算,克勒青河谷被冰川阻塞而形成的两个球川阻塞湖.在今后全球气候无明显变化的前提下,克亚吉尔特索期和特拉木坎力冰川阻塞潮的最大储水量分别为5.850.0182(1Om)和9.5570.0298(1Orm).其极限库窖分别为6.410m和1.04510.;各自独立溃决发生在卡群站的最大洪流分别为3974.43m/s和5190.51111/s.在两潮同时溃决时.可产生的最大洪水流量不会比1961年的特大洪水更为严重.本文所模拟的几个流量一库容关系.有助于对最大洪流的估算,以及发生洪水时对库窖的估算.特别是对克亚吉尔特索潮库容及发洪流量的计算,说明了近年来发生的洪水都谭于阻塞湖的作用.以上这些都有助于今后叶尔羌河流域水利工程的设计,施工,以及防洪抗旱.THEMEASUREMENT0FRESERVE0FGIACIERBLOCKLAKEONTHEUPERSTREAMOFYERQIANGRIVERANDTHECAICULAT10N0FITSMAXIMUMFL00DShiWeifingYangChangtaiYouGenxiangJjnMtnxic(LanZhouInstituteofGlaciologyandGeocryologyIChineseAcademyofSciense$)AbstraetThemainreasonwhythefloodwatertakeplaceonYerqlangRivaristhattherivervalleywasblockedbyglaciers.Inthepresentpaper,there$4rvevolumeofglacierblocklakeinhistoryiscalculatedwithaccuracyanalysisonthebaseofthedetaildat