渭河中下游“19·9”洪水特性及對河道影響分析

包歲利，白少智

（陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710018）

0 引言

2010年渭河綜合整治以來，渭河中下游河道條件發(fā)生變化，對河道洪水演進帶來一定影響[1]；本次“19·9”洪水以渭河中游及支流區(qū)間來水為主，林～魏區(qū)間未控支流洪水峰、量均較大，加之干支流上水庫的調(diào)洪作用，使得林～魏區(qū)間河道洪峰、洪量有所增加，從而對渭河中下游“19·9”洪水特性進行了分析與探討，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。

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，2019年9月9～15日，渭河流域出現(xiàn)一次大范圍高強度持續(xù)的暴雨過程，暴雨中心位于渭河支流黑河、葫蘆河、清姜河、金陵河、千河、漆水河、涇河、石頭河、灃河、灞河及南山支流；最大日降雨量集中在9月15日，7日累積降雨量大于100 mm的有256站,大于125 mm的有104站,大于150 mm的有41站, 大于250 mm的有3站，最大7日累積降雨量分別為虎豹河紅旗站的331 mm、黑河大坪站268.6 mm、厚畛子站270.4 mm，最大日降雨為虎豹河紅旗站109.2 mm，7日降雨量等線圖見圖1。

圖1 渭、涇、洛河流域9月9～9月15日降雨量等線圖

1.2 洪水組成

受渭、涇、洛河流域強降雨影響，渭河中游干流林家村站9月15日2時39分流量為550 m3/s,魏家堡站9月14日23時0分洪峰流量1990 m3/s，渭河支流石頭河鸚鴿站9月14日15時27分洪峰流量227 m3/s，湯峪河漫灣站9月14日14時27分洪峰流量101 m3/s，黑河黑峪口站9月14日15時15分洪峰流量1070 m3/s，澇河澇峪口站9月14日15時30分洪峰流量179 m3/s；咸陽站9月15日05時48分洪峰流量2860 m3/s，黑河金盆水庫從9月14日14時40分出庫流量由876 m3/s調(diào)整為1126 m3/s，持續(xù)12.33小時，9月15日4時出庫流量由1126 m3/s調(diào)整為826 m3/s持續(xù)8小時，依據(jù)2019年防洪技術(shù)預(yù)案中涇、洛、渭河洪水傳播時間，黑河黑峪口洪水傳播到咸陽站的時間大約在9 h～13 h，相應(yīng)的咸陽站流量由1290 m3/s漲到2620 m3/s，經(jīng)過15.8小時，15日5時48分咸陽站到達洪峰2860 m3/s，說明金盆水庫放水對咸陽洪峰過程影響明顯。支流灃河秦渡鎮(zhèn)站9月14日16時15分洪峰流量252 m3/s，灞河馬渡王站9月15日12時27分洪峰流量659 m3/s；涇河張家山站9月16日5時洪峰流量是458 m3/s，相應(yīng)的最大含沙量132 kg/m3，桃園站9月15日0時24分洪峰流量427 m3/s，相應(yīng)的最大含沙量114 kg/m3。渭河下游臨潼站9月15日19時洪峰流量3990 m3/s；渭河華縣站9月17日2時洪峰流量2760 m3/s。洪水特征值統(tǒng)計見表1，渭河中、下游洪水過程線見圖2。

圖2 渭河下中游控制站（2019年）

林～魏區(qū)間支流清姜河益門鎮(zhèn)站洪峰流量156 m3/s，千河千陽站洪峰流量174 m3/s，千河王家崖水庫最大出庫流量為204 m3/s，石頭河鸚鴿站洪峰流量227 m3/s，石頭河水庫最大出庫流量為300 m3/s，林～魏區(qū)間支流控制站洪峰簡單疊加為660 m3/s，與林家村站洪峰相加僅1210 m3/s，僅占魏家堡洪峰流量的60.8%。也就是說，除上述來源外，形成魏家堡洪峰流量的洪水中，還有780 m3/s來自區(qū)間。同時王家崖、石頭河水庫的出庫流量比相應(yīng)的入庫站流量大，增峰率分別為14.7%、24.3%，此時水庫的作用是“增峰增量”。

表1 渭河中下游各站2019年9月9日至30日洪水特征值統(tǒng)計表

2 洪水特性分析

2.1 渭河洪水主要來源于林～魏、魏～咸區(qū)間支流

渭河魏家堡站9月14日23時洪峰流量1990 m3/s，加入支流黑河黑峪口洪峰流量1070 m3/s，9月14日14時40分黑河金盆水庫泄洪最大洪峰流量1126 m3/s，形成咸陽站9月15日5時48分洪峰流量2860 m3/s的洪水過程，此后沿程匯入灃河秦渡鎮(zhèn)站洪峰流量252 m3/s、灞河馬渡王站洪峰流量659 m3/s、涇河桃園站洪峰流量427 m3/s，形成9月17日2時臨潼站洪峰流量3990 m3/s，渭河華縣站洪峰流量2760 m3/s。

2.2 洪水演進特點

（1）臨潼～華縣段洪峰傳播時間偏長

渭河下游各站典型洪水傳播時間統(tǒng)計見表2。從表中可以看出，“19·9”洪水渭河咸陽至臨潼站洪峰傳播時間為13.2 h，臨潼至華縣站洪峰傳播時間為31 h。從表中數(shù)據(jù)可知，與量級接近的“92·8”、“96·7”洪水傳播時間相比，此次洪水傳播歷時均長于這兩次典型洪水，咸～臨傳播歷時比“92·8”長9.8 h，臨～華傳播歷時分別比“92·8”、“96·7”長 20.1 h、11.5 h。

表2 渭河下游各站洪水傳播時間對比表

（2）臨潼～華縣河段洪峰削減率偏大

從表3可以看出，“19·9”洪水臨潼～華縣河段洪峰削減率為30.8%。與量級接近的“92·8”、“96·7”洪水相比，此次洪水臨潼～華縣河段洪峰削減率均大于這兩次典型洪水的4.8%、16.1%。

（3）臨潼～渭南段洪峰水位偏高

渭河下游各站典型洪水洪峰特征對比見表3。從表中可以看出，與量級接近的“84·9”、“92·8”、“96·7”洪水相比，“19·9”洪水臨～華縣段洪峰水位均高于“84·9”、“92·8”、“96·7”洪水，臨潼站分別高1.48 m、0.53 m、0.12 m，交口站分別高3.00 m、0.90 m、-0.08 m，渭南㈡站分別高 1.64 m、0.32 m、0.14 m，華縣站分別高2.32 m、0.54 m、-0.765 m。

表3 渭河下游各站典型洪水洪峰特征對比表

3 洪水對渭河下游河道的影響

3.1 漫灘及倒灌

依據(jù)典型斷面圖3～圖6和洪水期間實地調(diào)查，在渭河“19·9”洪水中，渭河下游華縣以下部分發(fā)生不同程度漫灘偎堤，入渭一級支流均存在不同程度的倒灌或頂托情況，其中二華南山支流倒灌嚴(yán)重。本次洪水期間尤河洪水倒灌1800 m，水深0.4 m～0.6 m；赤水河倒灌1900 m，水深0.6 m～0.8 m；遇仙河擋水閘壩前最大水深2.1 m，壩后最大水深1.5 m；石堤河擋水閘壩前最大水深1.2 m，壩后最大水深1.1 m；羅紋河擋水閘壩前最大水深1.9 m，壩后最大水深1.7 m。由于洪水漫灘，渭河下游沿河道兩側(cè)的玉米、油葵、苗圃等經(jīng)濟作物受到不同程度損失。

圖3 咸陽水文站斷面洪峰水位圖

圖4 臨潼水文站斷面洪峰水位圖

圖5 華縣水文站斷面洪峰水位圖

圖6 陳村水位斷面洪峰水位圖

3.2 下游沖淤變化

由于本次洪水過程涇河張家山含沙量132 kg/m3，一般張家山含沙量為200 kg/m3稱高含沙，故本場洪水含沙量不大，整體河勢變化不大，渭河“19·9”洪水下游各河段沖淤量計算見表4。從表4可以看出，按2019年9月輸沙量計算，渭河下游咸陽+桃園～臨潼河段沖刷泥沙725.1萬t，臨潼～華縣河段沖刷泥沙667萬t，二者合計共沖刷泥沙1392.1萬t，從河段泥沙淤積的數(shù)值上可以看出，本次洪水過程主要是河道沖刷。

表4 渭河下游各河段沖淤量計算表(輸沙率法)

3.3 常水位及主槽過洪能力變化

依據(jù)渭河中下游各水文站洪水前后的實測水位、流量數(shù)據(jù)點繪水位～流量關(guān)系曲線，確定常流量在曲線上相應(yīng)的常水位(渭河中游常流量150 m3/s，下游常流量200 m3/s)見表5?？梢钥闯觯樗昂笪己又杏瘟旨掖?、魏家堡、咸陽站分別下降0.02 m、0.08 m、0.01 m；渭河下游臨潼站、華縣常水位分別抬升0.05 m、0.04 m，咸陽保持不變。

表5 渭河“19·9”洪水中下游各站常水位與主槽過洪能力變化統(tǒng)計表

依據(jù)渭河中下游主要站測流斷面的灘面高程和水位～流量關(guān)系，確定各站主槽過洪能力見表5。由表5可見，洪水后林家村、魏家堡、咸陽、臨潼、華縣站的主槽過洪能力分別為1650 m3/s、1990 m3/s、2860 m3/s、4300 m3/s、2900 m3/s；渭河中游魏家堡、咸陽站洪水后主槽過洪能力較汛前[2]分別增大390 m3/s、760 m3/s，林家村站減小350 m3/s，渭河下游臨潼站的主槽過洪能力與汛前基本接近，華縣站增大700 m3/s。

3.4 洪災(zāi)損失

“19·9”洪水渭河下游共有21處河道工程出現(xiàn)根石走失嚴(yán)重、鉛絲籠石坍塌、坡石沖塌等險情，5處工程進連壩路被沖毀，壩垛水毀總長度572 m，進連壩路水毀長度2600 m，造成洪水漫灘及工程漫頂、壩垛損毀、道路沖斷等不同程度的水毀；下游灘區(qū)秋季作物因灘區(qū)洪水漫灘遭受一定的淹沒損失。

4 結(jié)論與建議

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，2019年9月9～15日，渭河流域出現(xiàn)了一次大范圍持續(xù)降雨過程。渭河中下游發(fā)生了入汛以來最大的一場洪水，臨潼、華縣站出現(xiàn)最大洪峰流量分別為3990 m3/s、2760 m3/s，洪量分別為16.07 億 m3、16.24 億 m3。

（2）與量級接近的典型洪水相比，“19·9”洪水臨潼～華縣段洪峰傳播歷時為31.0 h，明顯偏長，洪峰削減率為30.8%，明顯偏大；與“84·9”、“92·8” 、“96·7”洪水相比，“19·9”洪水臨潼～渭南段洪峰水位明顯偏高，臨潼站分別高1.48 m、0.53 m、0.12 m，交口站分別高3.00 m、2.15 m、-0.08 m，渭南㈡站分別高 1.64 m、1.20 m、0.14 m，華縣站分別高 2.32 m、0.54 m、“96·7”洪水華縣站低0.765 m。

（3）本次洪水中馮家山、王家崖、石頭河水庫作用是“增峰增量”。金盆水庫入庫最大流量1170 m3/s，經(jīng)水庫調(diào)蓄后，最大出庫流量1126 m3/s，洪峰削減率3.76%；計算9月9日8時至30日8時的咸陽站漲水期水庫入、出庫洪量發(fā)現(xiàn)，咸陽站漲水期金盆水庫洪量削減率2.2%，本次金盆水庫的作用是“削峰減量”。

（4）按2019年9月輸沙量計算，渭河下游咸陽+桃園～臨潼河段沖刷泥沙725.1萬t，臨潼～華縣河段沖刷泥沙667萬t，二者合計共沖刷泥沙1392.1萬t,本次洪水過程河道是沖刷；結(jié)合水文站斷面過水面積變化分析，主槽過洪能力魏家堡、咸陽站較汛前分別增大390 m3/s、760 m3/s，林家村、臨潼站分別減小350 m3/s、200 m3/s，華縣站增大700 m3/s。洪水過程中主要體現(xiàn)為“河道沖刷”的沖淤特征。但由于含沙量小于200 kg/m3，洪水河勢變化的影響有限，僅局部河段河勢發(fā)生較大變化。

4.2 建議

“19·9”洪水中林～魏區(qū)間大中型水庫調(diào)度增加了洪峰、洪量，魏～咸區(qū)間黑河金盆水庫起到了削峰減量的作用，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，為進一步發(fā)揮已有大中型水庫的防洪作用提供技術(shù)支撐。