涇河景村站報(bào)汛曲線修訂

王曉斌

（陜西省西安水文水資源勘測(cè)局，陜西 西安 710100）

涇河為黃河流域十大水系之一，是黃河洪水泥沙主要來(lái)源地之一。涇河流域呈扇形，洪水主要由景村站以上干、支流形成，上、中游溝壑縱橫，部分地形破碎，暴雨侵蝕嚴(yán)重，形成了洪水猛烈含沙量大的特點(diǎn)。景村站為涇河上游各支流匯流后干流控制站，其水情報(bào)汛工作在涇河中、下游及渭河防汛工作中很重要，特別是隨著東莊水庫(kù)的修建，對(duì)該站水情報(bào)汛工作提出了更高要求。根據(jù)2008年11月發(fā)布的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》（GB/T22482-2008）第5.2.3規(guī)定：“…水情信息應(yīng)在規(guī)定報(bào)汛時(shí)間觀測(cè)后立即發(fā)出…。”對(duì)于像涇河景村站這樣斷面沖淤變化大，流量數(shù)值又不會(huì)瞬時(shí)測(cè)量的測(cè)站，其中、高水準(zhǔn)確、及時(shí)報(bào)汛顯得較為不易。為此在分析歷次實(shí)測(cè)大洪水的基礎(chǔ)上，結(jié)合河段特性變化，對(duì)涇河景村站中、高水報(bào)汛曲線進(jìn)行修訂。

1 概況

景村水文站位于陜西省咸陽(yáng)市彬縣太峪鎮(zhèn)新堡子社區(qū)景村，為涇河中游干流控制站，屬國(guó)家重要水文站。1934年9月陜西省水利局在長(zhǎng)武縣亭口鎮(zhèn)設(shè)立涇河亭口水文站，1963年3月因修建大佛寺水庫(kù)下遷至彬縣景村，設(shè)立景村水文站。景村站集水面積40281 km2，距河口里程189 km。本次分析資料采用水文年鑒刊印成果，其可靠性、一致性、代表性均經(jīng)過(guò)審查[1]。景村站設(shè)站以來(lái)實(shí)測(cè)最大流量為8150 m3/s，發(fā)生于1966年7月27日，次大流量為6190 m3/s發(fā)生于1977年7月6日。

景村水文站主要任務(wù)是收集涇河流域主要水文特征，掌握涇河流域水量、沙量變化規(guī)律，為綜合開(kāi)發(fā)利用涇河流域水資源提供科學(xué)依據(jù)，為東莊水庫(kù)建設(shè)、運(yùn)行、管理，涇河中、下游地區(qū)防汛減災(zāi)提供水文信息和服務(wù)，為國(guó)家防總、黃委、陜西省、咸陽(yáng)市及彬縣防汛部門決策提供水情報(bào)汛任務(wù)。

景村站測(cè)驗(yàn)河段設(shè)在兩大彎道之間，左岸為黃土臺(tái)塬，右岸為沙土灘地。河床由砂礫組成，沖淤變化較大。基本斷面上游200 m有一大彎道，洪水時(shí)受影響流向不正，基本斷面下游300 m有九孔公路大橋。高水時(shí)斷面明顯受壅水影響，基本斷面下游900 m為彎道，低水期左岸形成串溝。

2 水位流量關(guān)系分析

景村站1963年設(shè)站以來(lái)資料完整，均采用黃海基面。收集景村站1964年～2016年歷年洪水資料，對(duì)1966年、1977年、1996年、2003年4次典型洪水的洪水過(guò)程、水位流量關(guān)系、斷面變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：景村站較大洪水均由夏季和初秋連陰雨形成，洪水出現(xiàn)時(shí)間與暴雨出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)應(yīng)。最早在5月上旬，最遲在10月中旬，7、8兩月洪水最多，峰形胖，且為復(fù)式，洪峰漲落較慢；沙峰一般滯后出現(xiàn)，有時(shí)也同步出現(xiàn)；水位流量關(guān)系多為繩套曲線，例如1977年“7.6”洪水、2003年“8.26”洪水，分別見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 涇河景村站1977年“7.6”洪水過(guò)程線及水位流量關(guān)系圖

圖2 涇河景村站2003年“8.26”洪水過(guò)程線及水位流量關(guān)系圖

景村站建站以來(lái)，基本斷面附近2002年9月建成食品企業(yè)廠房，基下300 m 1968年10月建成彬旬公路景村涇河大橋，基下460 m2，2008年9月建成福銀高速（鳳永高速）景村涇河大橋，基下9850 m，1977年5月建成涇河棗渠電站溢流壩，這些工程均在高水時(shí)對(duì)景村站水位流量關(guān)系產(chǎn)生影響。

經(jīng)對(duì)景村站1966年7月27日洪峰流量8150 m3/s、1977年7月6日洪峰流量6190 m3/s、1996年7月28日洪峰流量4730 m3/s、2003年8月26日洪峰流量4920 m3/s四次典型洪水過(guò)程斷面和水位流量關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)：1966年～2017年河道總體呈淤積趨勢(shì)，在水位814.00 m～827.50 m區(qū)間，面積減少51.2%～32.9%，見(jiàn)表1、圖3；水位流量關(guān)系呈向左偏移即偏小趨勢(shì)，例如在水位823.00 m時(shí)在1966年洪水中相應(yīng)流量為7200 m3/s，1977年洪水中相應(yīng)流量為5550 m3/s，1996年洪水中相應(yīng)流量為4550 m3/s，2003年洪水中相應(yīng)流量為4400 m3/s，可見(jiàn)斷面過(guò)洪能力呈遞減趨勢(shì)。

表1 涇河景村站1966年～2017年面積變化表

圖3 涇河景村站1966年～2017年大斷面及水位面積關(guān)系圖

3 報(bào)汛曲線修訂

根據(jù)中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）第4.4.17條規(guī)定：“…高水部分延長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)當(dāng)年實(shí)測(cè)流量所占水位變幅的30%；低水部分延長(zhǎng)不超過(guò)15%。如超過(guò)此限，至少用兩種方法進(jìn)行比較，并在有關(guān)成果表中對(duì)延長(zhǎng)的方法和依據(jù)做出說(shuō)明。…”景村站報(bào)汛曲線修定上限至百年一遇洪峰流量11400 m3/s，超出歷年實(shí)測(cè)流量39.7%，為此應(yīng)采用兩種方法延長(zhǎng)高水曲線。

第一種方法根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）第4.4.17條中要求“有糙率和比降資料的站，可點(diǎn)繪水位與糙率關(guān)系曲線，并延長(zhǎng)至高水。選用高水時(shí)的糙率n值與實(shí)測(cè)比降s，由實(shí)測(cè)大斷面資料算得的平均水深d和面積A，采用（4.4.17-1）計(jì)算高水時(shí)的流速、流量，據(jù)以延長(zhǎng)水位流量關(guān)系曲線。…”“若高水漫灘，則主槽和漫灘部分應(yīng)分別計(jì)算流量進(jìn)行延長(zhǎng)。”

根據(jù)《陜西省洪水調(diào)查資料》[2]，景村站調(diào)查最大洪水為1911年8月3日洪水，相應(yīng)水位為827.38 m，比降29/10000，主槽采用糙率為0.055，漫灘采用0.075，斷面面積為3900 m2，計(jì)算得洪峰流量為15300 m3/s。

收集景村站建站以來(lái)歷次大洪水、調(diào)查洪水糙率、比降資料點(diǎn)繪水位糙率、水位比降關(guān)系圖并作延長(zhǎng)，見(jiàn)圖4。查讀制作的水位糙率、水位比降關(guān)系圖，利用2017年4月實(shí)測(cè)大斷面，采用《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）中的以上兩式按主流、河灘進(jìn)行計(jì)算得到景村站中高水水位、流量關(guān)系。

圖4 涇河景村站水位糙率、水位比降關(guān)系圖

第二種方法仍是依據(jù)《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）第4.4.17條中要求：“若測(cè)站控制基本穩(wěn)定，河床變化不太劇烈，河底坡降無(wú)突出變化，基本水尺位置未遷移或遷移距離很小、落差很小，其歷年水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系曲線無(wú)突出變化時(shí)，可參照歷年水位流量關(guān)系曲線作高水延長(zhǎng)。延長(zhǎng)時(shí)將歷年和本年水位流量關(guān)系曲線合繪在一起，按歷年曲線趨勢(shì)，參照本年斷面沖淤、流速和比降變化情況，向上延長(zhǎng)。”

收集景村站1966年7月27日、1977年7月6日、1996年7月28日、2003年8月26日等典型洪水水位流量關(guān)系，并將這些點(diǎn)據(jù)和根據(jù)臨近年份實(shí)測(cè)流量制作的2017年中、低水報(bào)汛曲線點(diǎn)繪在一張圖紙上，按照《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）第4.4.17條要求對(duì)2017年報(bào)汛曲線高水進(jìn)行延長(zhǎng)，得到2017年景村站報(bào)汛曲線高水關(guān)系線。

圖5 涇河景村站歷年實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系線和2017年報(bào)汛曲線套繪圖

根據(jù)上述兩種方法點(diǎn)繪的涇河景村站中、高水水位流量關(guān)系曲線，見(jiàn)圖5。可以看出兩種方法點(diǎn)繪的關(guān)系線基本吻合，判斷定線合理，能用于報(bào)汛工作。

將所定水位流量關(guān)系線高水位部分和1966年洪水曲線與調(diào)查洪峰流量延長(zhǎng)線對(duì)比發(fā)現(xiàn)：在水位427.00 m時(shí)1966年相應(yīng)過(guò)水面積為3683 m2,其水位流量延長(zhǎng)線查得相應(yīng)流量為14700 m3/s；而在2017年相應(yīng)過(guò)水面積為2372 m2，報(bào)汛曲線查得相應(yīng)流量為7950 m3/s,在同一級(jí)水位下面積減小了35.6%，流量減小了45.9%。可見(jiàn)景村站水位流量關(guān)系變化較大，因此，在以后使用中若發(fā)生大洪水，應(yīng)及時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析其變化并再次修訂。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)涇河景村站1966年以來(lái)河道斷面、水位流量關(guān)系變化分析，采用實(shí)測(cè)糙率、比降計(jì)算和歷年曲線趨勢(shì)延長(zhǎng)兩種方法對(duì)該站2017年中、高水段報(bào)汛曲線進(jìn)行了修訂，為景村站準(zhǔn)確進(jìn)行大洪水流量報(bào)汛奠定了基礎(chǔ)，為分析景村站水位、流量關(guān)系變化起到參考作用。