渭河中游“18.7”洪水特性及林～魏區(qū)間未控支流的影響分析

石長偉 ，辛 琛 ，張冰潔 ，白少智 ，包歲利

(1.陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710018；2.陜西省江河水庫管理局，陜西 西安 710018)

0 引言

2010年渭河綜合整治以來，渭河中游因堤防工程建設(shè)取土，河道沖刷較大，對河道洪水演進(jìn)帶來一定影響[1]；“18.7”洪水是渭河中游1981年以來最大洪水，受近期中游河道沖刷的影響，洪水演進(jìn)中出現(xiàn)“林～魏區(qū)間已有控制站洪峰與洪量不平衡、魏～咸區(qū)間洪峰傳播時間偏長”等特性，給洪水預(yù)報工作帶較大的困難。本文在分析渭河中游“18.7”洪水特性的基礎(chǔ)上，對林～魏區(qū)間未控支流對魏家堡站洪峰、洪量的影響進(jìn)行探討。

1 雨區(qū)分布及洪水組成

1.1 雨區(qū)分布及暴雨中心

受副熱帶高壓外圍暖濕氣流和低窩系統(tǒng)共同影響，2018年7月8日～13日，涇、渭、洛河流域出現(xiàn)大范圍持續(xù)性強降雨，暴雨中心位于寧夏涇源和甘肅華亭、莊浪至清水之間，涇河、葫蘆河、牛頭河流域的狹長區(qū)域，以及甘肅涇川至慶城、陜北吳起一線的涇河楊家坪上游干支流，馬蓮河中游、北洛河上游部分區(qū)域。最大日降雨量集中在7月11日，日降雨量大于50 mm的有263站，最大為北洛河頭道川鐵邊城站115.5 mm；5日降雨量大于100 mm的有69站，最大為北洛河寧塞川蔡家砭站156 mm。5日降雨量等值線見圖1，降雨區(qū)呈典型的“斜向型”降雨分布。

圖1 涇、渭、洛河流域7月8日～13日降雨量等值線

1.2 洪水組成

受涇、洛、渭河流域7月8日至13日強降雨影響，渭河中游林家村站7月11日14時30分洪峰流量2390 m3/s，是1981年以來的最大洪水，洪峰大致為8年一遇洪水；區(qū)間千河、清姜河等支流洪水匯合后，11日18時魏家堡站洪峰流量4290 m3/s，最大含沙量96.8 kg/m3，是1981年以來的最大洪水，洪峰大致為10年一遇洪水；咸陽站12日10時42分洪峰流量4210 m3/s，含沙量52.8 kg/m3，是2003年以來的最大洪水，洪峰接近5年一遇；渭河中下游各站洪水特征值統(tǒng)計表見表1，洪水過程線見圖2。

圖2 渭河中游各站18·7洪水過程線

表1 渭河中下游各站2018年7月10日至18日洪水特征值統(tǒng)計表

林～魏區(qū)間支流清姜河益門鎮(zhèn)站洪峰流量292 m3/s、千河王家崖水庫最大出庫流量為560 m3/s、石頭河水庫最大出庫流量為348m3/s，林～魏區(qū)間支流控制站洪峰簡單疊加為1200 m3/s，與林家村站洪峰相加僅為3590 m3/s，僅占魏家堡洪峰流量的83.7%；林家村+區(qū)間支流水量5.101億m3，占魏家堡站洪量的85.9%。表明除上述來源外，形成魏家堡洪峰洪量的洪水中，不考慮洪水演進(jìn)坦化變形與河道槽蓄量，至少還有700 m3/s洪水與0.833億m3洪量來源不明。

還可知，千河千陽站洪峰流量1340 m3/s，經(jīng)馮家山水庫及王家崖水庫調(diào)蓄后，最大出庫流量560 m3/s，洪峰削減率58.2%；石頭河鸚鴿站洪峰流量520 m3/s，經(jīng)石頭河水庫調(diào)蓄后，最大出庫流量348 m3/s，洪峰削減率33.1%。洪水中馮家山、王家崖、石頭河水庫發(fā)揮了一定的“削峰減量”的防洪作用。

2 洪水特性分析

（1）洪水主要來源于林家村以上及林～魏區(qū)間支流

由表1可知，林家村站洪峰2390 m3/s、魏家堡站洪峰4290 m3/s、咸陽站洪峰 4210 m3/s，可見，“18.7”洪水主要來源于林家村以上及林～魏區(qū)間支流。

（2）魏家堡站峰高量大，出現(xiàn)建國以來第5大洪水

“18·7”洪水魏家堡站洪峰流量4290 m3/s，在建國以來年最大洪峰系列中排第5位，為1981年以來的最大洪水，按設(shè)計洪水成果[1]為10年一遇標(biāo)準(zhǔn)；此次洪水林家村站、魏家堡站最大3日洪量分別為2.351億m3、4.366億m3，均大于本世紀(jì)以來其它典型洪水的最大3日洪量(見表2)。

表2 渭河中游“18·7”洪水與歷次典型洪水洪量對比表

（3）魏～咸段洪峰傳播時間明顯偏長

渭河中游各站典型洪水傳播時間統(tǒng)計見表3。由表3可知，“18·7”洪水魏家堡—咸陽站傳播歷時為16.7 h；與量級接近的各洪水相比，“18·7”洪水魏～咸間傳播歷時明顯偏長；魏～咸間傳播歷時較“81.8”洪水長10.2 h。

表3 渭河中游各站洪水傳播時間對比表

3 林～魏區(qū)間未控支流對洪水演進(jìn)的影響分析

3.1 未控支流峰、量估算

考察林～魏區(qū)間第二次降雨統(tǒng)計可以看出，林～魏區(qū)間渭河兩岸次降雨量介于53 mm～75.2 mm。結(jié)合洪水后林～魏區(qū)間洪水調(diào)查發(fā)現(xiàn)，林～魏區(qū)間有17條入渭一級支流存在洪痕且無把口控制站；林～魏洪峰、洪量的不平衡，說明未控支流對此有顯著影響。

參照地區(qū)綜合經(jīng)驗公式[2]的形式，根據(jù)本次降雨四個控制站洪峰與流域面積點據(jù) (表4)擬合出渭河中游林～魏區(qū)間支流洪峰流量與流域面積式：Q=3.7014×F0.7588，R=0.96。

表4 渭河“18.7”洪水林-魏區(qū)間支流洪峰流量與流域面積點據(jù)

依據(jù)上述關(guān)系式計算得林～魏區(qū)間其它未控支流本次降雨的洪峰、洪量成果見表5。表中也列出了結(jié)合調(diào)查估算和專用水位站測驗的洪峰成果，據(jù)此估算林～魏區(qū)間17條未控支流的洪峰流量簡單疊加為1210 m3/s，洪量為1.568億m3，成果具有一定的可靠性。

3.2 未控支流對洪水演進(jìn)影響分析

由表5可知，17條未控支流的洪峰流量簡單疊加為1210 m3/s；考慮區(qū)間干支流洪水的錯峰和坦化變形，這些洪水來源與前述魏家堡站來源不明的700 m3/s基本相應(yīng)，未控支流加水是魏家堡洪峰的重要組成。

表5 渭河“18.7”洪水林—魏區(qū)間未控支流洪峰特征計算

林家村站洪量為3.072億m3，區(qū)間清姜河、千河、石頭河控制站洪量為1.542億m3，合計占魏家堡站洪量的77.7%；林～魏區(qū)間17條未控支流估算洪量為1.568億m3，占魏家堡站洪量的26.4%，超過1/4；說明未控支流對區(qū)間洪量基本平衡有重要影響。

上述分析表明，在“18.7”洪水過程中，林～魏區(qū)間未控支流是魏家堡站洪峰形成的重要組成部分，對區(qū)間洪水水量平衡有重要影響。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

（1）受副熱帶高壓外圍暖濕氣流和低窩系統(tǒng)共同影響，2 018年7月8日～13日渭河流域出現(xiàn)大范圍“斜向型”的強降雨過程；渭河中游林家村、魏家堡站出現(xiàn)1981年以來最大洪水，最大洪峰流量分別為2390m3/s、4290m3/s，洪量分別為3.07億m3、5.94 億 m3。

（2）與量級接近的實測典型洪水相比，洪水主要來源于林家村以上及林～魏區(qū)間支流、魏家堡站峰高量大、魏～咸段洪峰傳播時間明顯偏長是渭河“18·7”洪水中游最主要特性。

（3）估算林～魏區(qū)間17條未控支流的洪峰流量簡單疊加為1210 m3/s、洪量1.568億m3；考慮區(qū)間干支流洪水的錯峰、坦化變形與槽蓄量，這些洪水來源與前述魏家堡站來源不明的700 m3/s流量、區(qū)間水量相應(yīng)，未控支流對林～魏區(qū)間洪水過程影響明顯。

4.2 建議

（1）本次洪水林～魏區(qū)間未控支流洪水峰、量均較大，而洪水測報信息不足，建議開展林～魏區(qū)間支流降雨-徑流預(yù)報研究工作，并適時在未控較大支流入渭口建設(shè)洪水監(jiān)測設(shè)施。

（2）“18·7”洪水中林～魏區(qū)間大中型水庫調(diào)度有效削減了洪峰、洪量，建議開展渭河中下游類似洪水的水庫聯(lián)合防洪調(diào)度研究，為渭河防洪減災(zāi)提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐，進(jìn)一步發(fā)揮已有大中型水庫的防洪作用。