浅析乌苏市频发洪涝灾害主要因素及有效防范措施

摘要：乌苏市位于准噶尔盆地西南缘，地理位置介于东经 83°21′～85°03′，北纬 43°31′～45°18′，多年平均年气温7.9℃，极端最高气温 41.8℃。1月份平均气温-14.7℃，极端最低气温-37.5℃。平原区多年平均降水量14.63mm，最大降水量25.9mm，最小降水量3.7mm。平原区多年平均蒸发量1000～1500mm。随着气候变化不断推进，极端天气情况发生频率较以往不断攀升。近年来，乌苏市遭受了较多较严重的洪涝灾害。

关键词：气温、降水、暴雨、蒸发、洪涝灾害、防范措施

常年来乌苏市面临着频发的洪水涝灾，尤其是乌苏市乌木克村南侧的两条山洪沟，一但发生降水暴雨易形成地表径流，洪水无处宣泄，洪峰直接袭击农民居住区和农田，若未采取任何防洪措施，两岸居民和农田安全不能得到有效保障，损害农牧民的切身利益，因此科学分析和行之有效的防范措施尤为重要。

气象要素分析

乌苏市山地寒冷气候区，夏季短暂，冬季漫长严寒，春秋季不明显，春季升温不稳定，夏季升温快，年降水量丰富，降水梯度变化大。年平均气温低，空气湿润，冷季下垫面积雪厚10～40cm，无霜期短，日照时数长。山前倾斜平原区（包括丘陵区），为冷凉气候，与山地相比，年平均气温高，日照时数较短，四季较分明，无霜期短，冬季寒冷，积雪厚5～20cm，春季干旱。年降水量小但夏季局地性暴雨强，易形成灾害。

1.1 降水情况

吉勒德水文站及红山雨量站处于四棵树河流域之内从上至下，待甫僧气象站、将军庙水文站、乌苏市气象站环绕四棵树河流域布设呈垂向梯级分布，基本能够反映四棵树河流域不同高程降水变化特性。从表1中可看出，五站点多年平均年降水量随着高程的增加而逐渐递增，从平原至山区，区域年降水量随高程递增率约16.0mm/100m。

降水量年内分配不均匀，季节和各月变化悬殊。根据哥选点降水量分析，丰水期主要集中在春、夏季的 4～8月，占年降水量的 70.6％；秋季次之，占16.6％；冬季为降水量最小的季节，仅占7.3％。一年中以 6月份降水量为最多，占17.6％；最大月降水量与最小月降水量相差8倍左右。降水量的年际变化较大，变差系数Cv值在0.15～0.40之间，并且其变化规律是山丘区小于平原区，北部小于南部，西部小于东部，最大与最小年雨量比差达3倍左右。南部天山中高山带降水量大，年降水量500～1000mm，为流域内降水的高值区，其中，天山部分高山区年降水量大于1000mm。低山丘陵区年降水量200～500 mm。四棵树河下游干旱地区，年降水量200mm以下，降水量明显偏少，为流域内降水的低值区。

1.2 蒸发情况

四棵树河区域南北地形高差悬殊，气候在地区上的变化很大，水面蒸发量的空间分布规律与温度、相对湿度、风速等有关，与降水分布呈相反趋势，既山区小，平原大。山区蒸发量小于1000mm（E601），平原区蒸发量1000～1500 mm。夏季气温高水面蒸发量大，约占年蒸发量的52.7%；春季和秋季次之，分别占26.4%和18.3%；冬季最小，约占2.6%。

1.3 气温变化

平原区与山区气温变化差别大，平原区气温变化剧烈，春温不稳定，秋温下降快，气温的年、日较差和年际变化都很大，而山区则相对比较稳定。气温一般是随地势的增高而降低，海拔高度上升100m，年平均气温下降约0.3℃。平原区年平均气温在8℃左右，海拔1950m 的山区年平均气温只有3.2℃，据此推算，在海拔3000m 的山区年平均气温 0℃左右，3000m以上的高山区则终年寒冷，多冰雪。气温季节变化，无论平原区和山区，夏季气温高，冬季气温低，每年7月份平均气温最高，1月份平均气温最低，见表3。

2. 洪涝灾害成因

乌苏市上空水分主要是来自西风气流，携带冷湿水汽的气流沿天山东移进入流域内部。夏季气温高、气候干燥、下垫面蒸散发强烈，有利于暖气团的形成，尤其是靠近准噶尔盆地的北部低山丘陵区，由于受准噶尔盆地热高压影响，热交换强烈，冷暖气团遭遇，加上地形作用，极易形成锋面雨，且地表植被覆盖度差，降水稍多酿成局域性暴雨洪水灾害。根据洪水特点、成因和发生时间，大致可分为冰川融水型、暴雨型、混合型三种。现就各类型洪水的洪水类型、成因进行分析。

2.1 冰川融水洪水

四棵树河冰川融水洪水发生在夏季，由高山冰雪融水形成。夏季气温的迅速上升，天山山区高空零度层上升至雪线附近，使得大面积冰川融化，从而造成洪水灾害。这类洪水出现时间的早与晚、大与小，不但与冰川厚度和面积有关，而且与气温回升速度的快慢、高温天气持续时间长短等因素密切相关。图3.1四棵树河吉勒德水文站1974 年7 月28日～8月6日的冰雪融水过程。

图 3.1中反映出这类洪水最显著的特征：

①洪水过程具有明显的日变化周期，即-日-峰-谷；

②洪水总量大小取决于前期气温回升快慢和高温天气持续时间长短；

③洪峰流量较小，洪水总量较大，且洪水受气温影响，历时较长；

④洪水涨落缓慢，峰形矮胖。

2.2 暴雨洪水

暴雨洪水常见于中、低山带和前山山麓地带，洪水发生时间和暴雨出现时间相吻合，洪水的大小和强度取决于暴雨量级和强度。上世纪八十年代以来，暴雨洪水出现频次明显增加〔1〕，近二十年来共发生暴雨洪水十二次，出现时间多在 7～8月。根据形成暴雨的环流形势和天气系统的不同，暴雨洪水可分为两种类型。

一种暴雨洪水是在夏季西风环流大型天气系统移动过境时，锋区活跃在北纬 40°附近，低槽或低涡系统深厚，移动速度较慢，且东部有阻塞高压存在，并有低空东风气流输送水汽，造成山区大范围的降水，持续数天，往往形成较大的洪水。

另一类暴雨洪水是由局地环流形成的强对流天气所造成，这种暴雨多出现在夏季午后傍晚或夜间，暴雨雨区分布范围小，暴雨强度大，历时短，发生在低山和前山山麓地带。加上暴雨中心区下垫面植被覆盖度低，地面坡度大，沟壑纵横，各河沟出口距集水区较近，这类洪水特点是汇流快，来势凶猛，陡涨陡落，洪水过程线呈三角形尖峰形状，峰高量小，持续时间短。例如吉勒德水文站 1981年7月16日的特大洪水，1981年7月16日突降暴雨，吉勒德水文站洪峰达207m3 /s，是当年四棵树河年平均流量的17倍，其洪峰高，洪量小，洪水历时短。再如 2001年7月3日暴雨洪水，据有关文献资料记载：乌苏市辖区内的天山北坡前山带及洪积、冲积平原区普降暴雨，继而引发暴雨洪水。古尔图河至奎屯河区间各河沟均发生了较大洪水，给乌苏市造成一定的经济损失。本次洪水特点是分布地域广，洪水起涨快，洪峰高，来势凶猛，退水时间短，洪水过程单一，洪量小，主雨段开始降雨后即产生洪水。如四棵树河吉勒德水文站 7月3日18时05分开始下雨，18 时洪峰流量 30.3m3 /s，18时48分洪峰流量猛增到 119m3 /s，20 时洪水落平，历时仅 1 个多小时，次洪总量 50.65×104m3；位于四棵树河东部的将军果勒沟，7 月 3 日 19 时左右开始涨水，20 时洪峰流量达 85.3m3 /s，7月4日零时洪水落平，洪量107.2×104m3；乌苏煤矿沟 7月3日17时左右开始涨水，18 时洪峰流量达104m3 /s，19时30 分洪水落平，洪量达500 多万m3。这种洪水对以洪量控制的水库安全，不致于构成威胁，但这种洪水带来的泥沙对水库的淤积作用极大。对交通道路，桥涵、渠首、渠道等引输水建筑物具有极大的破坏力。图3.2为吉勒德站 1981年7月的一场暴雨洪水过程线图。

图3.2中可明显看出暴雨洪水具有以下特征：

①暴雨洪水洪峰大小和过程长短与暴雨强度大小、降水历时有关；

②暴雨洪水多发生在炎热的盛夏；

③暴雨洪水发生前河道水量较小，且水势较平稳；

④暴雨洪水多陡涨陡落，峰形尖瘦。

暴雨时常发生在植被稀疏的中、低山区，受暴雨冲刷侵蚀作用，水流挟沙量较大，矿化度较高，有时可在局部地区造成泥石流，甚至引发大面积山体滑坡。如位于七一大渠渠首左岸的山体，因暴雨作用产生大面积滑坡，已严重影响到渠首的运行安全。

2.3 混合洪水

混合洪水是指暴雨洪水与高山冰川融水遭遇形成的叠加洪水。这类洪水由于叠加作用，使得其无论是洪峰流量还是洪水总量都远远超过单纯的冰雪融水洪水和暴雨洪水。由于混合型洪水组成不同，因而兼有前两种洪水的特征：起涨流量较大，无论是洪峰流量还是洪水总量，都远远超过上述两种单一洪水的特征，对水利水电工程设施危害较严重。 图3.3吉勒德站 1988年7月11日～22日混合型洪水过程线。

以上三种类型洪水大多发生于夏季的 6～8月。通过对吉勒德水文站夏洪频次分析发现，四棵树河洪水发生在7月的频次最高，达52.1%，其次是8月，为45.8%，最少的是6月，仅为2.1%。这从另一个侧面反映了四棵树河流域洪水与高温、冰川和暴雨影响、关系密切的特点。

3. 有效防范措施

3.1 提高防洪能力，是改善农村新面貌，建设美丽乡村的有力保障。加大力气改变以往的防洪措施临时土质排洪渠和临时土堤，构建"三位一体"防御体系，即疏浚工程、堤防加固和建立海绵乡村。

3.2 以新时期治水理念为指导，不断完善治水新思路，提高灾区防洪能力，组织编制防洪地图，科学标注风险区，制定有效可行的应急预案，配备应急物资储备库，做好保险机制，推广政策性农业洪水保险〔3〕，保障各族人民安居乐业以及对增强社会稳定，实现经济可持续发展。

3.3 筑建行洪通道，防止水土流失，开展植被固土活动，种植根系发达植物，即可防止水土流失，也可有效解决饲料短缺；安装可调式堰门和应用BIM技术模拟不同雨量级行洪路径等智慧导流设施〔2〕；建立水土保持信用评价体系，与农业补贴挂钩，并开发水土流失保险产品，引导和鼓励当地农牧民积极加入防止水土流失植被固土活动。

〔参考文献〕

〔1〕李梦杰、刘德林 2020年 河南省洪涝灾害的灾后恢复力研究〔J〕水土保持通报 第40卷第6期

〔2〕刘新意．农业重大旱灾灾后恢复力评估研究［D］．湖南

湘潭：湖南科技大学，2014．

〔3〕杜国强，李慧宇，林慧，等．哈尔滨市洪涝灾害城市系统

恢复力评价研究［J］．山西建筑，2019，45（7）：251－253．

作者简介

赛力克·胡那皮亚，工程师，农田水利田间节约水资源