無(wú)定河流域洪峰流量的空間變化統(tǒng)計(jì)分析

趙丹丹

摘要：近年來(lái)，無(wú)定河作為黃河中游的一級(jí)支流，其洪峰流量時(shí)空變化規(guī)律的研究對(duì)于河龍區(qū)間在洪水以及泥沙防治方面的影響深遠(yuǎn)。本文以《黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門(mén)區(qū)間水利水保工程對(duì)暴雨洪水泥沙影響研究》（徐建華等編著）為數(shù)據(jù)來(lái)源，通過(guò)無(wú)定河10個(gè)水文站的洪峰流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于20世紀(jì)50年代至21世紀(jì)初近60年的洪峰流量空間變化以及洪水特性進(jìn)行分析，從對(duì)于無(wú)定河流域的河流工程有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：無(wú)定河；洪峰流量；空間變化規(guī)律

引言：河流是陸地表面上接納、匯集和輸送水流的通道，是地球上水分循環(huán)的重要路徑，也是與人類(lèi)關(guān)系最密切的一種天然水體。洪水的頻率和嚴(yán)重程度與人口增長(zhǎng)趨勢(shì)相當(dāng)一致，我國(guó)迅猛的人口增長(zhǎng)，擴(kuò)大耕地，圍湖造田，亂砍濫伐等人為破壞不斷地改變著地表狀態(tài)，改變了匯流條件，加劇了洪災(zāi)程度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的關(guān)注以及研究程度逐步提高。2013年，王義民等采用功率譜分析法和灰關(guān)聯(lián)分析法從宏觀和微觀角度對(duì)黃河上游年最大洪峰流量進(jìn)行規(guī)律研究。邱玉茜對(duì)于無(wú)定河中游干支流進(jìn)行設(shè)計(jì)洪峰流量的頻率分析，他根據(jù)實(shí)測(cè)歷史洪水，對(duì)無(wú)定河中游幾個(gè)水文站進(jìn)行洪峰流量的頻率分析。從學(xué)者對(duì)于無(wú)定河的洪峰流量分析來(lái)看，基本都從時(shí)間角度去分析其變化規(guī)律，而從空間角度對(duì)于無(wú)定河洪峰流量的變化分析幾乎沒(méi)有。本文旨在以數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析以及頻率分析的方法，對(duì)無(wú)定河近60年的洪峰流量進(jìn)行空間分析，在一定程度上對(duì)黃河的防洪減沙工作以及洪水資源化有其重要的借鑒作用。

1.研究區(qū)概況

根據(jù)《黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門(mén)區(qū)間水利水保工程對(duì)暴雨洪水泥沙影響研究》以及水文條件可知：無(wú)定河上游段布設(shè)有2個(gè)水文站，分別為橫山站（無(wú)定河支流蘆河）和殿市站（無(wú)定河支流黑木頭川）；無(wú)定河中游段布設(shè)有7個(gè)水文站，分別為趙石窯站、馬湖峪站（無(wú)定河支流馬湖峪河）、青陽(yáng)岔站（無(wú)定河支流大理河）、李家河站（無(wú)定河支流小理河）、曹坪站（無(wú)定河支流大理河）、丁家溝站以及綏德站（無(wú)定河支流大理河），其中趙石窯站、丁家溝站為無(wú)定河干流上的水文站；無(wú)定河下游段布設(shè)有—個(gè)水文站，即白家川站（干流）。

2.無(wú)定河洪峰流量空間變化統(tǒng)計(jì)分析

2.1干流洪水來(lái)源比例分析

2.1.1趙石窯站洪水來(lái)源比例分析

趙石窯站是無(wú)定河流域中游的一個(gè)水文站，該處的洪水主要來(lái)自于無(wú)定河流域上游的橫山站、殿市站以及韓家卯站。由于缺少韓家卯水文站洪峰流量的相關(guān)數(shù)據(jù)，所以在這里暫不作關(guān)于此站的相關(guān)分析。根據(jù)趙石窯水文站相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該站在1954年-2006年間發(fā)生81次較大洪水，而對(duì)該數(shù)據(jù)處理后，得出共有54次洪水來(lái)源于上游橫山站以及殿市站。趙石窯站發(fā)生的54次洪水中，來(lái)源于殿市站的洪水占到58%左右，而來(lái)源于橫山站的洪水占到42%左右，二者相差不大。但由于橫山水文站所在的支流蘆河是無(wú)定河上游一條大支流，這條支流上所發(fā)生的洪水對(duì)于無(wú)定河干流的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了殿市站所在的小支流黑木頭川，因此趙石窯站的所發(fā)生54次洪水主要來(lái)自于無(wú)定河上游的大支流——蘆河。

當(dāng)然，趙石窯站還有部分洪峰流量如1965年、1993年的洪水沒(méi)有相應(yīng)的來(lái)源，是由于設(shè)有水文站的主要是無(wú)定河的大支流或者較大支流，因此這部分的洪水可能來(lái)源于其他小支流。

2.1.2丁家溝站洪水來(lái)源比例分析

丁家溝站是無(wú)定河中游干流處的一個(gè)水文站，根據(jù)丁家溝水文站相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該站在1954年-2006年間發(fā)生75次較大洪水，該數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，得出共有61次洪水來(lái)源于中上游7個(gè)水文站，即上游橫山站以及殿市站，中游趙石窯站、馬湖峪站、青陽(yáng)岔站、李家河站以及曹坪站。在該站發(fā)生的61次洪水中，來(lái)源于趙石窯站、馬湖峪站、殿市站、曹坪站以及李家河站的洪水分別占20%、19%、17%、16%以及12%，而且共占到該站洪水來(lái)源的一半以上。由于青陽(yáng)岔站以及曹坪站位于大理河上，而大理河又是無(wú)定河中游一個(gè)大支流，且該支流上發(fā)生的洪水對(duì)干流影響遠(yuǎn)大于馬湖峪河和黑木頭川的影響，而且趙石窯站位于無(wú)定河干流處。綜上所述：無(wú)定河流域干流處丁家溝站的洪水主要來(lái)源于干流趙石窯站、中游支流大理河處。

丁家溝站還有部分洪峰流量如1968年、1993年、2003年的洪水沒(méi)有相應(yīng)的來(lái)源，是由于設(shè)有水文站的主要是無(wú)定河的大支流或者較大支流，因此這部分的洪水可能來(lái)源于其他小支流或者由于缺少洪要所致。

2.1.3白家川站洪水來(lái)源比例分析

白家川站位于無(wú)定河下游河口處，根據(jù)白家川站相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該站在1954年到2006年間發(fā)生65次較大洪水，該數(shù)據(jù)經(jīng)整理后，得出共有57次洪水來(lái)源于中上游9個(gè)水文站。如圖8所示，在白家川站發(fā)生的洪水中，來(lái)源于趙石窯站、馬湖峪站、丁家溝站以及綏德站的洪水分別占11%、11%、18%及17%，而且共占到該站洪水來(lái)源的一半以上。其他水文站占白家川站洪水來(lái)源的比例雖較小，但由于其處于無(wú)定河流域的較大支流上，所以它們也是該站洪水的主要來(lái)源，如橫山站、曹坪站等。由此可知：白家川站主要的洪水來(lái)源為干流處的趙石窯站、丁家溝站，上游的蘆河以及中游的大理河。白家川站還有部分洪峰流量如1956年、1960年、1965年的洪水沒(méi)有相應(yīng)的來(lái)源，是由于設(shè)有水文站的主要是無(wú)定河的大支流或者較大支流，因此這部分的洪水可能來(lái)源于其他小支流或者由于缺少洪要所致。

2.2干流洪水來(lái)源比例分析

2.2.1趙石窯站洪水來(lái)源時(shí)間規(guī)律分析

根據(jù)上述分析可知，無(wú)定河上游干流處趙石窯水文站的洪水主要來(lái)源于其上游大支流蘆河，而蘆河發(fā)生的洪水到達(dá)干流趙石窯處所經(jīng)歷的時(shí)間可分為三個(gè)時(shí)間段。在趙石窯站來(lái)源于蘆河的31次有效洪水中，蘆河發(fā)生的洪水在1-5小時(shí)之內(nèi)到達(dá)趙石窯處的比例占到一半以上，為54%；而在6-10小時(shí)之內(nèi)和經(jīng)歷了10小時(shí)以上才到達(dá)趙石窯站的比例相等，為23%。由此可知：無(wú)定河上游支流蘆河發(fā)生洪水后，到達(dá)干流趙石窯水文站所經(jīng)歷的時(shí)間間隔基本維持在1-5小時(shí)之內(nèi)。

2.2.2丁家溝站洪水來(lái)源時(shí)間規(guī)律分析

丁家溝站位于無(wú)定河中游干流處，根據(jù)上述分析可知，丁家溝水文站的洪水主要來(lái)源于干流趙石窯站以及中游支流大理河的李家河站和曹坪站，其洪水來(lái)源的時(shí)間段也可分為三段。在丁家溝站來(lái)源于趙石窯站、李家河站以及曹坪站總共94次有效洪水中，這三個(gè)站發(fā)生洪水在1-5小時(shí)內(nèi)到達(dá)丁家溝站的比例最大，占到58%；洪水在6-10小時(shí)之內(nèi)到達(dá)丁家溝站的比例為29%；而這三個(gè)站發(fā)生的洪水在經(jīng)歷了10個(gè)小時(shí)以上才到達(dá)丁家溝站的比例最小，占到13%。由此可知：干流趙石窯水文站處以及中游支流大理河的李家河站和曹坪站處發(fā)生的洪水大多數(shù)是在1-5小時(shí)之內(nèi)到達(dá)中游干流丁家溝水文站處的，經(jīng)過(guò)6-10小時(shí)之內(nèi)到達(dá)丁家溝水文站的洪水次之。

2.2.3白家川站洪水來(lái)源比例分析

根據(jù)上述分析可知，無(wú)定河流域河口處白家川水文站的洪水主要來(lái)源于上游干流處的趙石窯站、支流大理河的綏德站以及中游干流處的丁家溝水文站。在白家川水文站來(lái)源于趙石窯站、丁家溝站以及綏德站總共117次有效洪水中，這三個(gè)站發(fā)生的洪水在1-5小時(shí)之內(nèi)到達(dá)河口處白家川站的比例為42%；在6-10小時(shí)之內(nèi)到達(dá)白家川站的比例為46%；而經(jīng)歷了10小時(shí)以上到達(dá)白家川站的洪水只占到12%。由此可知：無(wú)定河上游干流趙石窯水文站處以及中游支流大理河的綏德站和干流丁家溝站處發(fā)生的洪水大多數(shù)是在1-5小時(shí)和6-10之內(nèi)到達(dá)下游河口處白家川水文站的。

3.結(jié)論

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)對(duì)無(wú)定河流域三個(gè)干流水文站1956-2006年近60年的洪峰流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出：無(wú)定河上游干流趙石窯水文站的洪水主要來(lái)源于上游大支流蘆河，中游干流丁家溝水文站的洪水來(lái)源主要來(lái)源于上游趙石窯水文站以及中游大支流大理河，河口處白家川水文站的洪水主要來(lái)源于趙石窯水文站、中游大支流大理河以及中游干流處的丁家溝水文站。

（2）無(wú)定河上游支流以及上游干流水文站處所發(fā)生的洪水主要是經(jīng)過(guò)1-5小時(shí)之內(nèi)到達(dá)其下游干流的，當(dāng)然也存在特殊情況，如在6-10小時(shí)之內(nèi)和10小時(shí)以上才到達(dá)干流水文站處，這里暫不作說(shuō)明。endprint