陸水流域毛家橋(二)水文站2016年“6·2”暴雨洪水分析

(長江水利委員會水文局長江中游水文水資源勘測局赤壁分局，湖北 赤壁 437300)

2016年6月1～2日，陸水流域普降大暴雨，毛家橋(二)水文站集水區(qū)內(nèi)，塘口站2 d降雨量為148 mm，楊林橋站為280 mm。毛家橋(二)水文站相應(yīng)出現(xiàn)大洪水，水位達到 61.57 m，僅低于歷史實測最高洪水位(1967年61.97 m)0.40 m，最大流量為815 m3/s，為歷史實測洪水第七位。

1 毛家橋(二)水文站概況

毛家橋(二)水文站地處鄂東南山區(qū)，流域面積364 km2，屬典型的山溪型小河測站，來水主要承接斷面上游降水，該站為陸水水庫入庫支流控制站。毛家橋(二)水文站為高堤河控制站，與白霓橋(二)水文站大市河控制站在斷面下游 2.5 km處匯合后流經(jīng)約3 km注入陸水水庫。陸水水庫水位在57 m以上對毛家橋(二)水文站水位流量關(guān)系有頂托影響。毛家橋(二)水文站水系圖及其河段平面見圖1和圖2。

圖1 毛家橋(二)水文站水系

圖2 毛家橋(二)水文站河段平面示意

毛家橋(二)水文站測驗斷面較為順直，控制條件良好，在測流斷面上游約500 m處有一座石堰硯，來水經(jīng)此處形成跌水，產(chǎn)生水躍，下泄至測流斷面。當(dāng)水躍行至斷面時，水躍基本消失。斷面下游約800 m范圍為順直河段，河床由礁板、巖石組成，斷面主槽呈“U”型，在水位達 59.10 m以上時左岸開始漫灘，灘地為稻田，土壤為沙質(zhì)。

2 水位流量關(guān)系分析

毛家橋(二)水文站主要受洪水漲落影響，同一水位級下的面積、糙率、水力半徑等水力因素較為穩(wěn)定，水位流量關(guān)系曲線呈單一線。毛家橋站設(shè)立于1960年，于1965年11月上遷800 m，新設(shè)毛家橋(二)水文站。為保證樣本序列的一致性，統(tǒng)計毛家橋(二)水文站1966～2016年期間共51 a實測流量資料(選擇1985，1995，2005，2015為代表年)。通過點繪毛家橋(二)水文站水位-流量關(guān)系曲線(見圖3)，發(fā)現(xiàn)毛家橋(二)水文站水位-流量關(guān)系曲線有逐年出現(xiàn)向左偏移趨勢。

圖3 毛家橋(二)水文站多年水位流量關(guān)系曲線

分析圖3可知，毛家橋(二)水文站低水期水位流量關(guān)系較穩(wěn)定，在中高水期(>55.10 m，由毛家橋(二)水文站任務(wù)書查得)出現(xiàn)左偏現(xiàn)象，同流量下水位逐年抬高?，F(xiàn)狀與20世紀70～80年代相比，同流量下水位提高約0.5 m，同水位下流量減少約13%。

3 水位流量關(guān)系曲線變化原因分析

3.1 斷面變化影響

斷面的明顯改變可以使同一水位下的斷面面積和流速發(fā)生變化，導(dǎo)致同水位下的流量增加或減少，從而引起水位-流量關(guān)系曲線發(fā)生年際系統(tǒng)偏離。分析1966年以來毛家橋(二)水文站實測大斷面資料(見圖4)可知，毛家橋(二)水文站大斷面主槽基本穩(wěn)定，左岸灘地有上抬趨勢。以1985年斷面面積為基準，按照57.50 m(中水期水位 55.10～57.80 m，由毛家橋(二)任務(wù)書查得)以下水位來計算各年份斷面面積，得出1985年面積為 96.8 m2，1995為94.9 m2，2005年為94.4 m2，2015年為93.6 m2。1995，2005年和2015年對比1985年斷面面積偏小2%、2.4%和 3.3%，說明變化程度較小。

圖4 毛家橋(二)水文站近年大斷面變化

3.2 斷面糙率變化分析

河道糙率直接影響斷面流速的變化。糙率值與水深、比降、河床質(zhì)組成、斷面幾何形狀、水流平面形狀等諸多水力因素有關(guān)，根據(jù)曼寧公式:

(1)

式中，V為流速，m3/s;R為水力半徑，m;S為水面比降；n為糙率。

選擇1985，1995，2005，2015年繪制糙率曲線進行對比分析，見圖5。

圖5 毛家橋(二)水文站近年水位-糙率關(guān)系曲線

由圖5可知，各年份糙率曲線間系統(tǒng)偏離程度較小，糙率年際變化幅度在 0.02～0.04，說明毛家橋(二)水文站糙率年際變化不顯著。

3.3 水位落差的影響

陸水水庫自1969年12月建成以來，在高洪期有一定的滯洪作用，對毛家橋(二)水文站水位流量關(guān)系有一定影響。選取大洪水年(1991，1994，2016年)各流量級的水位落差(見表1)，總體上看，毛家橋(二)水文站至陸水水庫水位落差隨流量增加而增加，但自1991年(實測歷史第二大洪水)起，流量越小，毛家橋(二)水文站至陸水水庫水位落差減少越多，大流量則不明顯。

表1 各級流量下水位落差變化情況 m

3.4 實際調(diào)查

根據(jù)6月2日現(xiàn)場實地查勘，發(fā)現(xiàn)毛家橋(二)水文站上游約8 km處出現(xiàn)短歷時小面積潰口，促使河道水流外泄，斷面流量減小。根據(jù)經(jīng)驗估算潰口流量約100 m3/s, 與實測流量偏離毛家橋(二)水文站歷年水位流量關(guān)系綜合曲線大致相符。

4 結(jié) 論

通過對毛家橋(二)水文站的洪水分析，發(fā)現(xiàn)其水位流量關(guān)系存在左偏現(xiàn)象，可以得到以下結(jié)論。

(1)該站行洪能力存在下降趨勢，表現(xiàn)為水位流量關(guān)系曲線逐漸向左偏移，特別是在陸水水庫建成以后。

(2)該站水位流量關(guān)系發(fā)生變化受多種因素綜合影響。

(3)陸水水庫的調(diào)節(jié)作用對該站水位流量關(guān)系的影響是短暫的，僅使關(guān)系曲線發(fā)生局部變形，且可能形成小繩套曲線。

(4)該站流量偏小，主要原因是上游出現(xiàn)短歷時小面積潰口。