天山北坡“96.7”洪水致灾原因分析，本文主要内容关键词为：天山论文,洪水论文,原因论文,北坡论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1996年7月中、下旬（简称"96.7"），受副热带系统的影响，新疆出现了大范围强降水天气过程，降水范围达50～60万km[2,]，天山各地出现了大到中量的降水，在天山北坡出现了暴雨。这次降水量之大、持续时间之长、洪水灾害之重、影响面之广是新疆有史以来从未有过的。暴雨导致天山地区几十条河流同时发生了百年不遇的特大洪水，洪水波及巴州、吐鲁番、哈密、塔城、石河子、昌吉、乌鲁木齐等7个地、州、市的近30个县，其中阜康、呼图壁、巴里坤、托克逊、乌鲁木齐南山矿区等6个县（市）的城区进水；23.6万户、106.2万人受灾，59人死亡，91人失踪，388人受伤；216、217、218、312、314、315等7条国道的路基、桥梁不同程度被水毁，兰—新线及南北疆铁路全部中断；数座水库溃堤，数十座枢纽被冲毁，上千公里干渠被破坏，200余万亩农田被冲淹，其中约130万亩农田绝收。这次洪水灾害给新疆国民经济建设和人民生命财产造成了巨大损失和破坏，是新疆有史以来最为严重的一次。笔者综合野外实地调查和收集到的资料，就天山北坡一带洪水类型、特点、致灾过程及原因作一初步分析。
1. 洪水的成因类型及特征
1.1 洪水成因类型
天山北坡"96.7"特大洪水的形成与较长历时的强降水过程密切相关。在洪水发生前的7月中旬，天山北坡一带的气温增温迅速。据气象部门预报资料，4000m高空气温在7月15日为-2.0℃，7月17日猛增至5.5℃，两天气温上升了7.5℃；同期0℃层的高度由3800m上升到4900m。气温的骤然上升，尤其是0℃层的大幅度抬升，促使中高山区大面积冰雪融化，致使河水流量增大。与此同时，受副热带系统影响，7月17日天山北坡开始出现大范围较长历时的大降水天气，致使暴雨洪水叠加在融水洪水之上，于7月18日普遍发生洪水。从天气气候条件分析，7月17日以来较长历时的大降水天气是造成这次特大洪水的主要原因。
1.2 洪水时空分布
天山北坡7月17日以来普遍出现的大降水，东自木垒、吉木萨尔，经乌鲁木齐向西至玛纳斯、沙湾、奎屯一带，降水量达40～80mm，个别地区超过100mm，而洪水的分布范围都在相应的降雨区域内。同时从各河流最大洪峰出现时间分布来看，北天山一带的乌鲁木齐河、三屯河、呼图壁河、玛纳斯河、金沟河、八音沟河、奎屯河最大洪峰大多出现在7月18～20日（表1）；由于东部最大降水出现在7月25～27日，因而开垦河、木垒河的洪峰则分别出现在7月26和27日。这些均与区域大降水天气出现时间相吻合。
表1 天山北坡河流"96.7"最大洪峰出现时间统计一览表
Tab.1 Occurring time of the peak discharge of thefloodsoccurred in July of 1996 in the rivers on the northernslopeof Tianshan Mountains
1.3 洪水表现特点
1.3.1 洪水起涨快、洪峰高 天山北坡"96.7"暴雨发生时正值该地区汛期，河水基流高，洪水流量大，洪峰起涨迅速。如天山北坡最大的玛纳斯河7月18日凌晨河水流量为280m[3,]/s，6时增至447m[3,]/s，14时30分洪峰增至735m[3,]/s，为历史罕见；呼图壁河7月17日20时河水流量为91m[3,]/s，7月18日12时猛增至390m[3,]/s，是起涨前基流的4.2倍。统计"96.7"天山北坡各河流出现的洪峰流量均为历史上最高记录（表2）。
表2 天山北坡河流"96.7"洪峰流量排行统计一览表（单位：m[3,]/s
Tab.2 peak discharge and arrangement of the floodsoccurred in July of 1996 in the rivers on the northern slopeofTianshan Mountains
1.3.2 洪水持续时间长，次洪总量大 洪水持续时间长，次洪总量大是96.7洪水的最大特点。各河流三日洪量均超过年均径流量的10%以上。如玛纳斯河7月18、19日连续两天日均流量在540m[3,]/s以上，7月18～20日三日次洪总量高达1.35亿m[3,]，超过历史上最高记录1994年0.94亿m[3,]的44%；又如呼图壁河连续三日（7月18～20日）的日均流量在250m[3,]/s左右，三日洪量达6523.2万m[3,]，约占该河年均径流量的15%，其三日洪量频率超过千年一遇；十日洪量达1.43亿m[3,]，占该河年径流量的33%；再如三屯河、头屯河的三日（7月18～20日）洪量分别占其年均径流量的12%和12.2%；开垦河三日洪量占该河年均径流量的14.4%（表3）。洪水持续时间长，且峰高量大是造成"96.7"洪水灾害的重要因素之一。
表3天山北坡河流"96.7"三日洪量统计一览表（单位：%）
Tab.3 Three-day flood volume in the rivers on thenorthern slope of Tianshan Mountains
1.3.3 洪水形成于中山带，沿河道下泻 天山北坡"96.7"洪水源于中山带，并且洪水汇流后，均是沿顺坡发育的主河道下泻，表现为流域中高山带集水面积较大的河流，其来水量亦较多。而源于前山带的一些小型季节性河流均未发生洪水，如位于呼图壁河与塔西河之间的雀尔沟等。从洪水在径流形成区的沿程传输过程中的流量变化分析也可以看出，本次洪水形成于中山带，而低山丘陵区对洪峰洪量没有明显的叠加作用。如头屯河制材厂水文站（海拨1470m），7月20日实测最大流量为185m[3,]/s，而当洪水沿中游河道下行35km到达进库实验站时，反而减至180m[3,]/s。
2 洪水致灾过程及成灾方式
天山北坡"96.7"洪水致灾过程和成灾方式有着基本相似的特点。洪水造成的各种灾害均是在高强度洪水导致骨干水利工程失事后而形成的，并且洪灾大多发生在河道两岸及下游地带，洪水致灾过程大致有以下几方面特点：
2.1 洪水沿主河道下泻，冲毁枢纽、水库等骨干工程而成灾
天山北坡"96.7"洪水的成灾方式除在上游山区直接冲毁牧道、桥梁，冲淹草场、房舍致灾外，在下游则主要表现为洪水沿主河道下泻，首先对骨干引水枢纽工程、拦河水库造成毁坏并使其失控，然后，似脱缰野马直泻而下，进一步对其下游造成灾害。如阜康市城区受淹，8300间房屋进水，其中5644间倒塌，21人下落不明，就是因距其上游17km的红山水库决堤所致。呼图壁青年干渠东岸护堤的强行扒口也是因芨芨坝拦河枢纽水毁失控后，其下游拦河水库大海子水库告急而迫不得已所为。再如吉木萨尔县、奇台县、木垒县等洪水灾害也均因河流枢纽等骨干工程水毁后而形成。在"96.7"洪水过程中，引水枢纽及骨干水利工程未被水毁的地区，其下游洪水损失均较小，如头屯河流域。由此看来，骨干水利工程对防御洪水灾害起着决定性作用。
2.2 洪水强烈的冲刷淘蚀，毁坏堤防工程而成灾
天山北坡"96.7"洪水以其峰高量大、持续时间长的特点，产生强烈的冲刷、淘蚀作用，破坏护堤、防洪坝，水毁干渠，进而造成灾害。如呼图壁县城区进水，致使3950间房屋受淹，1559间房屋倒塌和6.84万人受灾，就是因其上游防洪堤坝决口所致，同时洪水还拉垮呼图壁县主要引输水工程青年干渠，冲断呼—克公路大桥。再如塔西河干渠被洪水冲坏52处计4.14km，其水毁严重地段的成灾过程大多是在河水冲坏防护堤坝后，进入干渠并将其冲毁。金沟河11号闸至14号闸之间干渠被毁亦是出自此过程。玛纳斯河东岸大渠及下游未受水毁主要与河道防护堤重要地段的及时抢修和恢复有关。
2.3 水库告急，强行泄洪引起灾害
在"96.7"洪水过程中，一些破坏严重或受到较大威胁的水库均为拦河式水库。由于洪水量大，下泄能力有限，大部分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3.2m，呼图壁河下游的大海子水库超出防洪库容约460万m[3,]，小海子水库超出防洪库容685万m[3,]等，致使水库告急，个别水库因此而溃坝并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每10分钟1cm速度上升，超出警戒水位2.16m，超蓄库容407万m[3,]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。
3 洪水致灾原因分析
1996年7月中、下旬大范围较长历时的强降水天气是导致天山地区发生特大洪水的主要原因，而特大洪水灾害的形成除与本次洪水峰高、量大、持续时间长等自然因素有关外，还与我区水利工程设防标准低、工程老化、不配套，设计有问题、管理不善，工程自身抵御洪水能力较弱等密切联系着。
3.1 洪水峰高、量大是造成灾害的重要原因
统计1996年7月中、下旬天山北坡各地的降水均为历史上最高记录，多处日降水量达20～70mm，从而导致天山北坡河流出现了历史上罕见的洪峰流量（表2）。不仅如此，洪水持续时间长也是重要原因。这次洪水期大多为5～10天，次洪总量大，三日洪量达到年均径流量的10～15%（如玛纳斯河、金沟河、塔西河、呼图壁河、三屯河、头屯河、乌鲁木齐河，见表3），五日洪量超过年均径流量的15%以上，个别河流超过25%。加之，新疆干旱区植被条件差，地表滞流能力弱。另外，天山北坡的河流均顺坡发育，河流纵坡降大，致使洪水来势十分迅猛。因此，从自然因素分析，"96.7"特大洪水是造成这次特大灾害的主要原因。
3.2 工程设防标准偏低，难以抵御特大洪水袭击
骨干水利工程设防标准偏低，是天山北坡各流域普遍存在的问题，这与水文资料系列短，投资强度有限有关。由于工程设防标准偏低，难以抵御特大洪水的袭击，因而在7月中、下旬洪水到来时，大部分拦河枢纽、引水干渠等被水毁。如三屯河流域，三屯河水库以下的骨干水利工程（东、西干渠）的设防标准仅为210m[3,]/s，在7月19～20日三屯河水库泄洪隧洞闸门全开启泄洪情况下，最大泄流量为220m[3,]/s，加之水库～渠首区间洪沟等大支流约100m[3,]/s流量的汇入，实际流量达320m[3,]/s，超出下游设防标准110m[3,]/s。结果由于上游洪水强度远大于下游工程的承受力、工程设防体系不匹配而导致东干渠枢纽及西干渠枢纽严重水毁；又如呼图壁县，其引水骨干工程青年干渠的设计过水流量为350m[3,]/s，7月18日上游渠首站来水量高达560m[3,]/s，超出青年干渠设防标准60%，致使青年干渠严重破坏；再如呼图壁河骨干拦河工程芨芨坝枢纽，最大设计过水流量为260m[3,]/s，7月18日实际来水高达480m[3,]/s，超达最大设计流量85%，致使芨芨坝枢纽全部水毁并失控。奇台县的16座渠首，吉尔萨尔县的8座渠首均因洪水流量过大，超过设计流量而被水毁。
阜康市红山水库失事与工程设计标准偏低也不无关系。红山水库的排洪闸为两孔，最大泄量为40m[3,]/s，泄水涵洞的最大输水能力为25m[3,]/s，二者合计为65m[3,]/s。而7月20日河水最大入库流量达110m[3,]/s，超出水库最大泄水能力约70%，水库终因洪水渲泄不及而垮溃。
3.3 工程老化严重，带“病”运行，自身抗御洪水的能力较弱
新疆水利工程大多修建于50、60年代大规模农垦时，工程老损严重，工程功能严重衰减。虽然在近些年里逐渐对一些工程设施进行维修和改造，以提高工程效益，但终因投入资金有限，大部分工程不能及时得以维护。如塔西河流域骨干工程老化程度达57%，金沟河流域骨干工程老化程度达54%。近些年在灌区内部建设（包括斗、支、农渠道防渗等）方面取得了显著成绩，但在分水枢纽、引水干渠等骨干工程的维修改造方面投入资金较弱，全疆水管维修费用仅为170万元左右，而有引水干渠总长达29690km，可谓杯水车薪，大部分引水枢纽及干渠长期处于带“病”运行状况，工程效益下降，自身抗御洪水的能力较低。
3.4 工程设计有问题、施工质量差，为水毁工程留下了隐患
工程设计问题、设施不配套、施工质量差也是造成水毁工程、导致洪灾的重要原因之一。一些水库工程在设计规划中，未作深入的水文复核和洪水计算，工程结构单薄，配套率低，安全系数较小。甚至有些平原水库包括拦河水库，在设计规划中没有考虑设置溢洪道或泄洪能力有限，因而当水库告急时，因难以抵御迅猛的洪水而导致水库溃坝，如阜康市红山水库等；或迫使采取强行扒口方式泄洪，如大、小海子水库、洪沟水库、海子湾水库、塔西河水库等，其结果不仅对水库造成影响，还给下游带来灾害。
同时，这次洪水造成水库失事还与工程本身质量问题不无关系。目前我区有大、中、小型水库477座，它们在我区农牧业生产连年喜获丰收方面发挥了重要作用，然而许多水库则属边设计、边踏勘、边施工的“三边工程”，病险水库较多，占水库总数的43%，且问题严重。由于资金不足，许多水库虽已确认为病库、险库，但仍带病运行，无力进行除险加固工作，尤其是一些拦河水库，如头屯河水库、三屯河水库、红山水库等，一旦垮溃，损失惨重。天山北坡"96.7"洪水灾害较重的地区大多发生在骨干水利工程（水库、拦河枢纽、引水干渠、防护堤坝等）失事的下游。
此外，施工方面的问题急需重视。许多水工建筑物包括水库除部分规模较大的由专业施工队伍施工外，相当一部分是由群众自己施工的，建筑施工不正规，没有明确的施工规范和健全的施工质量检查制度，有些水库刚修好，一蓄水就垮了坝，如米泉县白杨沟水库；还有的甚至还在施工，就已经成了病险工程。尚未兴利，先留下了隐患。
3.5 管理环节薄弱、管理体制不完善
工程效益的发挥与工程管理状况有直接关系。这次洪水造成灾害还与管理环节薄弱、管理机构不健全、管理体制不完善有关。有些基层单位的管理机构没有尽到分级管理的职责，分工不明确，相互推诿，造成有些工程无人管理，或有些管理机构只管分水配水，对工程维护则重视不够，严重影响了工程的使用寿命。还有些单位的一些较大水利工程和较重要的水库被下放到乡镇自己管理，管理人员的业务素质和专业化水平较低，而县级水利行政主管部门却未能实行有效管理，一遇灾情，无所适从，缺乏减灾应急能力。
3.6 水患意识不强也是洪水形成灾害的原因之一
新疆是干旱区，生态环境脆弱，洪旱灾害年年发生，但像1996年7月中、下旬这样的特大洪水发生机率则十分罕见。一些单位干部群众的抗大洪、防大灾意识不强，重视不够，甚至在行洪河道中建厂盖房，结果受到洪水袭击。如昌吉州通达工业公司在头屯河下游河道中修建的砂石料厂、学具厂、预制厂等遭受这次洪水冲淹。还有些地区水患意识淡薄，甚至没有防洪预案及防洪物质准备，在洪水来临时，找不到一个铅丝笼，缺乏应有的防灾措施和减灾对策，致使因减灾应急工作跟不上而造成损失。
4 结束语
新疆"96.7"洪水灾害惨重，教训深刻，洪水致灾原因是多方面的，值得认真研究。笔者综合野外调查结果，仅对天山北坡"96.7"洪水致灾原因作一初步分析，抛砖引玉，旨在为今后我区水利工程建设和防洪抗灾提供参考依据。
特别鸣谢 在"96.7"天山北坡洪水灾害调查研究过程中，受到自治区防汛办、新疆气象局、新疆水文水资源局、昌吉州防汛办、昌吉州水管总站等单位的领导和同志们的支持和协作，并提供大量资料，特表致谢！