澇河澇峪口水文站洪水資料分析計算

劉旭晶

（西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司，陜西 西安 710016）

0 前言

澇河是西安市鄠邑區境內最長河流，屬渭河右岸一級支流。澇河發源于秦嶺山區內的東澇河和西澇河，其中東澇河發源于秦嶺北麓靜峪垴峰之下，西澇河發源于秦嶺東梁，兩條支流在兩澇口匯流后向北流去，從澇峪口出山。澇河流經澇峪旅游景區、石井鎮（支流栗峪河匯入）、天橋鎮、甘亭鎮（支流皂峪河匯入）、余下鎮、玉蟬鎮、澇店鎮（支流甘河匯入），后于渭豐鎮注入渭河。澇河全長82 km，總流域面積663 km2，其中澇峪口以上山區流域面積347 km2。

澇河的洪水是由暴雨形成的，暴雨的特性決定著洪水特性。澇河洪水發生季節與降水量基本一致，一般年洪水由4月開始至10月基本結束，其特大洪水主要在7月～9月，特大歷史洪水與一般洪水期基本吻合。由于澇河發源于秦嶺，流域面積相對較小，且流程短，比降大，因此洪水特征表現為匯流歷時短，傳播速度快，峰型多為尖瘦型，歷時一般1天～2天；但由秋季連續陰雨的形成的洪峰，峰型矮胖，歷時較長。本文通過整理澇峪口水文站實測洪水系列，對資料系列的可靠性、一致性和代表性進行審查，并對不同頻率下的洪峰流量進行分析計算。

1 澇峪口水文站基本資料

澇河出峪口處建有國家基本水文站——澇峪口水文站，站址位于陜西省鄠邑區石井鎮譚廟村，該站建于1944年3月，期間經歷4次斷面遷移，最大位移距離822 m，于2007年元月遷移至原設立處，測站控制流域面積347 km2，距河口40 km。卵石河床，屬不經常性沖淤測站，水位流量關系較穩定。澇峪口水文站測驗河段比較順直，矩形河槽，高水控制良好，洪水時斷面沖淤相對穩定。該站已有1944年～2017年74年實測水文資料，測驗項目有水位、流量、泥沙和降水。水文站位置見圖1。

圖1 澇河流域河流水系及澇峪口水文站位置圖

2 歷史洪水

陜西省水利廳曾組織專家進行澇河流域歷史洪水的調查工作，據調查，澇河流域近百年來共發生過三次特大洪水，即1898年、1957年和1987年洪水。澇峪口水文站設立于1944年，未觀測到1898年洪水，1957年、1987年兩場洪水均有實測洪峰流量。

根據《陜西省洪水調查資料》整編成果，在近100多年來發生的三次大洪水中，以1898年洪水洪峰流量1070 m3/s為最大，按調查期確定其重現期為120年；1957年洪水實測洪峰流量904 m3/s排在第二位，重現期定為60年；1987年洪水實測洪峰流量640 m3/s排在第三位，重現期定為30年。

3 水文站資料系列“三性”審查

3.1 可靠性分析

澇峪口水文站為國家基本水文站，本次選用的該站1944年～2017年年最大洪峰流量資料均為水文年鑒整編成果，測驗河段比較順直，矩形河槽，高水控制良好，洪水時斷面沖淤變化大，上、下游附近無支流匯入。該站水文觀測數據連續，準確可靠，可靠性滿足要求。

3.2 一致性分析

澇河澇峪口以上，未建大中型水利工程，有小型水電站工程一處，對洪水過程無調節，因此，人類活動對洪水系列的影響很小；澇峪口水文站斷面雖經幾次遷移，但遷移最大位移距離為822 m，流域面積相差未超過5%，且無支流匯入，因此，年最大洪峰流量系列具有較好的一致性。

3.3 代表性分析

3.3.1 系列豐、枯變化規律分析

澇峪口水文站實測系列有1944年～2017年共74年實測洪水資料。歷年最大洪峰流量歷時曲線見圖2。在實測洪水系列中，大洪水有1957年、1987年，流量分別為904m3/s和624m3/s，分別是多年平均流量的5.65倍和3.9倍；一般洪水有1949年、1964年、1983年、2005年，枯水年有1959年、1966年、1995年、1997年。即澇峪口水文站74年洪水系列中包含有大、中、小水以及豐、平、枯時段的各種來水組合，實測洪水系列資料代表性較好，能滿足洪水頻率計算的需要。

圖2 澇峪口水文站年最大洪峰流量

3.3.2 統計參數穩定性分析

（1） 均值、變差系數CV與歷時的關系分析

澇峪口水文站順時序和逆時序分別累加洪峰流量均值和變差系數CV值，并點繪其與歷時t關系曲線圖，見圖3和圖4，由圖分析可知，洪水系列順、逆時序累加洪峰流量均值和變差系數CV值隨系列的增長，均值趨于穩定，CV值穩定在0.9左右。因此認為該站的洪水資料具有一定代表性。

（2）差積曲線分析

點繪洪峰流量差積曲線，見圖5。從圖5中可以看出，洪峰流量差積曲線豐、平、枯交錯，連續的豐水年為1955年～1958年，連續的枯水年為1994年～1997年，系列具有良好的代表性。

圖3 澇峪口水文站年最大洪峰流量均值與歷時關系圖

圖4 澇峪口水文站年最大洪峰流量CV值與歷時關系圖

圖5 澇峪口水文站年最大洪峰流量差積曲線

4 澇峪口水文站不同頻率洪峰流量計算

根據澇峪口水文站1944年～2017年共74年洪水資料，并加入1898年調查洪水（洪峰流量1070 m3/s），按不連序系列進行頻率計算。洪峰流量計算時，將1898年洪水提出作為特大值處理，重現期為120年。1957年（洪峰流量904 m3/s）、1987年（洪峰流量624 m3/s）發生的洪水雖然流量較大，但在1898年洪水控制下按照特大值處理與在74年的長系列中排頻頻率相差不大，因此不將上述兩年洪水作為特大值處理。

特大洪水洪峰流量的經驗頻率按下式計算:

一般洪水洪峰流量的經驗頻率按下式計算:

用矩法估算統計參數初始值，其均值為160 m3/s，變差系數CV=1.2，再經過P-Ⅲ型曲線目估適線，在適線時著重考慮中上部較大洪水點據，適當考慮下端較小洪水點據，確定出頻率曲線見圖6。求得水文站不同頻率洪峰流量，見表1。

表1 澇峪口站設計洪峰流量計算成果表 單位：m3/s

圖6 澇峪口水文站洪峰流量頻率曲線圖

5 結語

澇峪口水文站實測洪水系列，觀測數據連續，準確可靠，系列具有較好的一致性，且包含了豐、平、枯水年連續系列。從順時序和逆時序分別累加洪峰流量均值和變差系數CV值與歷時關系圖上可以看出，年份系列越短時，均值和變差系數相對變幅較大，但是隨著年份的逐漸增加，變幅越來越小，最后趨于穩定。說明澇峪口水文站1944年～2017年74年的洪水連續系列資料代表性較好。

通過分析計算，澇峪口水文站100年一遇洪峰流量為1000 m3/s，50年一遇洪峰流量為790 m3/s，30年一遇洪峰流量為640 m3/s，20年一遇洪峰流量為520 m3/s，10年一遇洪峰流量為340 m3/s。