乌拉斯台沟拟建渠首区域泥沙变化特征分析

2021年3月第43卷第2期
地下水
Ground water
Mar . ,2021Vol . 43 NO . 2
D O I ：10. 19807/j . cnki . D X S . 2021 -02 -061
乌拉斯台沟拟建渠首区域泥沙变化特征分析
哈得力•吾拉孜别克
(新疆博尔塔拉水文勘测局，新疆博乐833400)
[摘要]乌拉斯台沟是新疆博尔塔拉河左岸的一条较小支流，为解决流域灌区工程性缺水，在出山口处拟建 设拦河渠首工程。

本文以该渠首工程区域为研究对象，以博尔塔拉河上的温泉水文站和阿合奇水文站作为参证站， 对两大水文站多年泥沙资料进行分析，研究该区域泥沙变化特征。

结果可知：河流含沙量的多少，受当时流域气候 干旱程度、暴雨强度及下垫面条件影响较大，河流泥沙分布基本集中在山区暴雨洪水期和平水期，枯水期泥沙很少。

研究区地层属于第四系砂砾石覆盖层厚，透水性强，在洪水期泥沙易形成淤积；通过对采用的两个参证站输沙量估 算结果进行分析比较，推荐采用以温泉水文站为参证站的佑算成果，即乌拉斯台沟拟建渠首多年平均年输沙总量为 0.535 x l O 4 t 。

研究结果以期为相关设计及施工等部门提供基础参考。

[关键词]泥沙；变化特征；输沙量；拟建渠首区；乌拉斯台沟
[中图分类号]P 332.5 [文献标识码]B [文章编号]1004 - 1184(2021)02 -0179 -02河流泥沙是反映流域水土流失程度和河川径流质量的 重要指标。

河流泥沙含量影响水资源的使用价值，影响湖 泊、水库以及水工建筑物的使用寿命。

河流泥沙与流域自然 地理、气候特征及人类活动有直接关系。

乌拉斯台沟作为博 尔塔拉河左岸的一条较小的支流，流域范围内的河流泥沙分 布基本集中在山区暴雨洪水期和平水期，枯水期泥沙很少。

针对乌拉斯台沟出山口处具有修建塘坝的地形条件，为解决 乌拉斯台沟灌区工程性缺水的需要，在乌拉斯台沟出山口附 近拟修建拦河渠首工程。

本次主要以拟建渠首区域为研究 范围，以博尔塔拉河流域上的温泉水文站和阿合奇水文站作 为参证站，整理分析两个水文站的多年泥沙资料进行计算比 选，在此基础上对泥沙变化特征进行研究，以期为参与工程 建设的设计、施工等部门提供参考。

图1
乌拉斯台沟拟建渠首位置及水文站网分布图
1乌拉斯台沟概况
乌拉斯台沟是博尔塔拉河左岸的一条较小支流，位于新
疆博尔塔拉蒙古自治州温泉县北部的阿拉套山南坡，流向为 由北到南为博尔塔拉河支流。

乌拉斯台沟流域地理位置介 于东经 81。

35,50" ~81。

38,45",北纬45。

05,40"-45。

14,30" 之间，流域南北长约19. 8 k m ,东西宽约4. 3 k m 。

东部与哈
拉吐鲁克河流域相连，西部与阿尔夏提河流域相接，北部以 阿拉套山脉分水岭与哈萨克斯坦国接攘，南部与博尔塔拉河 流域相望。

行政区划分属新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古 自治州温泉县。

乌拉斯台沟拟建渠首地理位置及水文站网 分布见图1。

2乌拉斯台沟拟建渠首工程位置及泥沙状况
乌拉斯台沟山口以上流域没有水利工程及农业开发活
动，流域植被生长状况较好，水土保持较好，流域土壤没有冲 蚀现象。

在其出山口处具有修建塘坝的地形条件，可蓄水量
约5万m 3。

拟建渠首处断面的地理坐标为：东经45°05' 46. 08"，北纬81。

38'33. 92",海拔高程990 m ,拟建工程场址 以上河长18.99 k m ,集水面积52. 9 k m 2。

具体的工程建设方 案为：在出山口处修建拦河渠首，渠首由挡水溢流堰、泄洪排 沙闸及引水闸组成。

挡水堰采用砂砾石填筑，高约6 m ,顶宽 5 m ,上游边坡1 : 2. 5,下游边坡1 : 2.0,上游护坡采用20 c m 厚C 25、F 300砼板，护坡采用土工膜防渗，基础采用C 10
槽孔混凝土墙防渗，墙厚35 c m ,墙深约3 m ,长约120 m ，配 套建设下游配水渠约7 k m ,设计流量0.25 m 3/s，匡算工程投 资约I 200万元。

由于场址区的第四系砂砾石覆盖层厚，透 水性强，在洪水期，洪水可携带泥沙易形成淤积。

乌拉斯台 沟拟建渠首工程断面位置见图2。

图2乌拉斯台沟拟建渠首工程断面位置示意图
[收稿日期]2020 - 10 - 12
[作者简介]哈得力•吾拉孜别克（ 1989 -)，男，新疆乌苏人，助理工程师，主要从事水文勘测方面工作。

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第43卷第2期地下水2021年3月
3研究区泥沙变化特征分析
3.1 参证站温泉水文站泥沙分析
温泉水文站有1983 -989和1993 -2016年的悬移质泥沙输沙率和含沙量资料，由于影响泥沙资料的因素比较复杂，在此不做插补处理。

3.1.1温泉水文站泥沙变化
博尔塔拉河流域山区河流众多，河流径流量小。

山区植 被覆盖较好，地表土壤侵蚀较轻，且河流径流量中冰雪融水及地下水补给比重较大，河流含沙量较小（大河沿子河除外）。

主要河流年平均含沙量在0.21 -1.81 kg/m3之间，较 天山北坡精河以东诸河含沙量小。

从纵向分布看，自河源向 下游出山口，河流的悬移质含沙量呈不断增加趋势，在河流 出山口处时，含沙量最大，从出山口以后，含沙量呈逐渐减小 的趋势。

河流含沙量的多少，受当时流域气候干旱程度、暴雨强度、下垫面条件影响。

博尔塔拉河山区植被较好，坡度 较小，暴雨相对较少，地下水补给量较大，河流含沙量变化较 小。

博尔塔拉河温泉水文站多年平均含沙量资料截至2 015 年为0.58 kg/m3。

详见表1。

博尔塔拉河上游山区坡降大，流速快，输沙能力强，温泉水 文站多年平均输沙量18. 6万t,河流侵蚀造成的灾害不容忽视。

温泉水文站含沙量、输沙量的年际变化较大，最大年输沙 量是最小年输沙量的8.6倍，最大年平均含沙量是最小年平均 含沙量的7.5倍。

含沙量、输沙量年际变化情况见表2。

表1温泉水文站泥沙特性成果表
流域多年平均多年平实测最大多年平均多年平均
面积径流量均输沙年输沙量输沙模数含沙量
/k m2/108m3量/104T/104T/T/k m2/k g/m3
2 206 3. 34518.646. 384. 30.58
表2 温泉水文站含沙量和输沙量年际变化表
输沙量/l〇4t
最大年
年份含沙量/kg/m3年份输沙量/104t
最小年
年份含沙量/kg/m3年份
最大、最小比
输沙量/104t含沙量/kg/m3
46.32002 1.811988 5.401989 0.2420008.67.5
3.1.2乌拉斯台沟多年平均输沙量估算
I)悬移质输沙量
本次乌拉斯台沟多年平均输沙量采用水文比拟法估算。

计算公式为：
W s= M s x f( 1 )式中：W s为多年平均年悬移质输沙量（10、）；M s为参证 站多年平均年悬移质输沙模数（t/k m2 ) ;f为集水面积(kin2)。

量为5.985 x 104t,实测最大年输沙量25.6 x 104t,多年平均 输沙模数63. 81 t/k m2，多年平均含沙量0.39 kg/m3,历年最 大含沙量1.33 kg/m3。

乌尔达克赛河径流量年内分配相对较均匀，连续最大四 个月径流量占年径流量的76. 2% ,但河流悬移质泥沙年内分 配却极不均匀，连续最大四个月输沙量出现在夏季6 -9月，其输沙量占年输沙量的91.9%，最大月输沙量出现在7月，占年量的53. 6%。

乌拉斯台沟拟建渠首以上集水面积为5 2. 9 k m2，参证站 温泉水文站以上集水面积为2 206k m2，温泉水文站多年平均年悬移质输沙量18. 6 x104t,求得其多年平均年悬移质输沙模数为84.3t/k m2，乌拉斯台沟拟建渠首多年平均年悬移质输沙量为0.446x l04t。

2)推移质输沙量
由于缺少推移质泥沙资料，通常推移质输沙量采用悬移质输沙量乘经验系数推求。

计算公式为：
W,, =3x W,(2)
式中：W b为推移质输沙量（t);W.为悬移质输沙量（t); P为推移质输沙量与悬移质输沙量的比值，p在一般情况下 可参考下列数值：平原地区河流：P =0.01 ~0.05,丘陵地区 河流：p=0.05~0.15,山区河流：P=0.15 ~0.30。

考虑到乌拉斯台沟属山区，选取推悬比系数(3 =0.20。

由此推求得乌拉斯台沟拟建渠首推移质输沙量为0.089x 1〇4t。

则乌拉斯台沟拟建渠首输沙总量为0.535x104t。

3.2 参证站阿合奇水文站泥沙分析
阿合奇水文站位于乌尔达克赛河上，水文站有1964 - 1966年，丨979 - 1993年泥沙资料，1967 - 1978年间停测12 年。

水文站悬移质泥沙实测资料连续时间最长的为1979年 -1993年的I5年资料。

依据阿合奇水文站实测泥沙资料，对泥沙变化进行分析。

3.2. 1阿合奇水文站泥沙变化
根据阿合奇水文站悬移质泥沙实测资料，多年平均输沙3.2.2乌拉斯台沟多年平均输沙量估算
1) 悬移质输沙量
乌拉斯台沟拟建渠首以上集水面积为52.9 k m2，参证站 阿合奇水文站以上集水面积为938 k m2，阿合奇水文站多年平均年悬移质输沙量5. 985 x 104t,求得其多年平均年悬移质输沙模数为63. 81/k m2,根据公式（2 ),乌拉斯台沟拟建渠 首多年平均年悬移质输沙量为0. 338 x 104t。

2) 推移质输沙量
根据公式（2),选取推悬比系数p =0. 20。

由此推求得乌拉斯台沟拟建渠首推移质输沙量为0. 068 x 104t。

则乌拉 斯台沟拟建渠首输沙总量为0.406 x 104t。

3.3估算结果比选
通过对采用的两个参证站估算的结果进行分析比较，推 荐采用以温泉水文站为参证站的估算成果，即乌拉斯台沟拟 建渠首多年平均年输沙总量为〇.535 x 104t。

4结语
乌拉斯台沟作为博尔塔拉河左岸的一条较小的支流，山口以上流域没有水利工程及农业开发活动，流域植被及水土保持情况良好，具有修建塘坝的地形条件，通过修建拦河渠首工程，可改善当地的灌溉条件，有利于水资源的合理优化配置。

本次对该区域的泥沙变化特征进行研究，探明了泥沙 变化的一般规律及输沙量的总量，为该工程的建设及后期运行提供了基础资料支撑。

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