渭河下游2020年8月洪水特性及其河道影響分析

白少智，李 朗，包歲利，張 蓉

(1.陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710018；2.陜西文化產(chǎn)業(yè)(韓城)投資有限公司，陜西 渭南 715499)

受三門峽水庫建成蓄水運用和來水來沙條件的影響，渭河下游河道發(fā)生了很大變化。不同時期，渭河中下游河道條件有所差異。隨著來水來沙隨時間的變化以及邊界條件的變化，渭河下游河段河床穩(wěn)定性會發(fā)生變化[1]，這對河道洪水演進帶來一定影響。針對渭河下游2020年8月洪水，分析其洪水演進特性及河道影響[2]。

1 降雨及洪水大小

1.1 降雨情況

受外圍暖濕氣流影響，2020年8月中旬，涇、渭河流域出現(xiàn)第一次大范圍暴雨過程，暴雨中心位于甘肅天水至陜西鄠邑區(qū)秦嶺北麓一帶；最大日降雨量集中在8月16日，日降雨量大于50 mm的有135站，日降雨量大于100 mm的有4站，最大日降雨為陳倉區(qū)庵坪站111 mm；次降雨量大于100 mm的有225站，次降雨量大于150 mm的有64站，次降雨量大于200 mm的有14站，最大為澇河八里坪站233.6 mm。8月21日～24日，涇、渭、洛河流域出現(xiàn)第二次大范圍降雨過程，雨區(qū)為由天水東向北經(jīng)秦安張家川之間再向東北至涇源、華亭、隴縣一帶的狹長區(qū)域；最大日降雨量集中在8月24日，次降雨量大于50 mm的有24站，最大為后川河張川鎮(zhèn)站的85.2 mm。次雨量等值線圖見圖1、圖2。

圖1 渭、涇、洛河流域8月13日～19日次雨量等值線圖

圖2 渭、涇、洛河流域8月21日～24日次雨量等值線圖

1.2 洪水大小

受降雨影響，渭河下游出現(xiàn)了兩場首尾相連的洪水過程，干支流各水文測站均出現(xiàn)多次洪峰流量，見圖1、表1、表2。其中，渭河干流林家村站8月18日3時30分洪峰流量為1360 m3/s，支流清姜河益門鎮(zhèn)站17日18時36分達到洪峰流量為148 m3/s，千河千陽站17日14時達到洪峰流量為274 m3/s，石頭河鸚鴿站18日13時12分洪峰流量為124 m3/s，千河王家崖水庫和石頭河水庫出庫最大流量分別為300 m3/s、178 m3/s，林家村～魏家堡區(qū)間干支流洪水匯合后，魏家堡站8月18日9時42分到達洪峰，流量大小為2650 m3/s。隨后支流湯峪河漫灣站19日4時0分出現(xiàn)洪峰流量49.6 m3/s，黑河黑峪口8月19日1時45分洪峰流量595 m3/s，澇河澇峪口站19日8時20分洪峰流量122 m3/s，魏家堡～咸陽區(qū)間干支流洪水及水庫放水匯合后，渭河咸陽站8月19日15時30分出現(xiàn)洪峰，流量大小為3160 m3/s，相應(yīng)的含沙量29.8 kg/m3。支流灃河秦渡鎮(zhèn)站8月19日9時20分達到洪峰流量212 m3/s，浐河常家灣站19日16時洪峰流量57 m3/s，灞河馬渡王站18日11時洪峰流量111 m3/s，涇河張家山站8月18日17時55分洪峰流量635 m3/s，桃園站8月19日5時洪峰流量656 m3/s，咸陽～臨潼區(qū)間干支流洪水匯合后，渭河臨潼站8月20日0時0分出現(xiàn)洪峰，流量大小為3880 m3/s；8月21日6時0分渭河華縣站也出現(xiàn)洪峰，其流量大小為3000 m3/s，相應(yīng)的最大含量沙量56.2 kg/m3，是渭河今年入汛以來最大洪水。

受第二次降雨影響，渭河林家村站8月24日2時46分洪峰流量1080 m3/s，千河千陽站24日3時42分洪峰流量245 m3/s，魏家堡站8月24日10時洪峰流量1570 m3/s；黑河黑峪口8月24日21時洪峰流量337 m3/s，黑河金盆水庫最大出庫流量337 m3/s，干支流洪水及水庫放水匯合后，渭河咸陽站8月25日3時0分洪峰流量1710 m3/s；灃河秦渡鎮(zhèn)站8月24日9時45分洪峰流量70.7 m3/s；灞河馬渡王站24日11時42分洪峰流量57.1 m3/s，渭河臨潼站8月25日10時0分洪峰流量2160 m3/s；涇河張家山站8月25日1時52分洪峰流量582 m3/s；渭河華縣站8月25日21時30分洪峰流量1770 m3/s。洪水特征值統(tǒng)計見表1～表2，渭河干流主要站洪水過程線見圖3。

表1 渭河中下游各站2020年8月12日～31日第一場洪水特征值統(tǒng)計表

表2 渭河中下游各站2020年8月12日至31日第二場洪水特征值統(tǒng)計表

圖3 渭河干流主要站“20·8”洪水過程線

2 洪水特性分析

2.1 洪水主要來源于咸陽以上渭河干支流

渭河干支流各站洪量計算分析見表3，從表3中可以看出，本次洪水過程中各水庫調(diào)蓄作用不同。受馮家山、王家崖和石頭河水庫調(diào)蓄后，達到了“削峰增量”的作用，而金盆水庫的作用是“削峰減量”。計算8月12日8時～31日8時的魏家堡站漲水期各水庫入、出庫洪量，千河千陽站入庫洪量為1.3720億m3，經(jīng)馮家山水庫、王家崖水庫調(diào)蓄后，王家崖水庫出庫洪量2.1764億m3，增加洪量0.8044億m3，魏家堡站漲水期王家崖水庫洪量增加率5.3%；石頭河鸚鴿站入庫洪量為0.7663億m3，石頭河水庫出庫洪量0.9933億m3，增加洪量0.2270億m3，魏家堡站漲水期石頭河水庫洪量增加率1.5%；黑河金盆水庫入庫洪量為2.7080億m3，金盆水庫出庫洪量2.6553億m3，減小洪量0.0527億m3，咸陽站漲水期金盆水庫洪量削減率0.3%。

從表3中還可看出，魏家堡站洪量15.175億m3，占咸陽站洪量的86.7%；咸陽站洪量17.499億m3，占臨潼站洪量的72.8%；臨潼站洪量24.03億m3，占華縣站洪量的103.3%。分析魏家堡站的洪量構(gòu)成，林家村站洪量為7.6131億m3，清姜河、千河、石頭河三條支流控制站洪量之和為3.5790億m3，這四站洪量合計占魏家堡站洪量的73.8%。結(jié)合洪水后林～魏區(qū)間洪水調(diào)查分析，林～魏區(qū)間17條未控支流估算洪量為1.6017億m3，占魏家堡站洪量的10.6%，說明區(qū)間洪量基本平衡。分析咸陽站的洪量構(gòu)成，魏家堡站洪量15.175億m3，區(qū)間三條支流湯峪河、黑河、澇峪河控制站洪量之和2.6779億m3，二者合計占咸陽站的102.02%。

表3 渭河“20·8”洪水干支流各站洪量計算分析表

2.2 洪水演進特點

(1)洪峰傳播時間偏長

從渭河下游各站典型洪水傳播時間統(tǒng)計表4中可知，2020年8月洪水渭河咸陽至臨潼站洪峰傳播時間分別為9.4 h、8.5 h，臨潼至華縣站洪峰傳播時間分別為12.0 h、30.0 h。依據(jù)表中數(shù)據(jù)，與量級接近的“13·7”“19·9”洪水傳播時間對比，可以看出咸～臨段傳播歷時比“13·7”“19·9”短4.4 h、3.8 h，臨～華段傳播歷時比“13·7”長13.0 h，比“19·9”洪水傳播歷時短1.0 h。說明本次洪水臨潼～華縣河段洪峰傳播時間偏長。

表4 渭河下游各站洪水傳播時間對比表

(2)洪峰削減率偏小

統(tǒng)計渭河下游各站典型洪水洪峰特征值，見表5。對比“13·7”“19·9”洪水與2020年8月洪水河段洪峰削減率，可知此次洪水臨潼～華縣河段洪峰削減率為22.7%，均小于這兩次典型洪水的30.8%、35.8%，表明臨潼～華縣河段洪峰削減率偏小。

表5 渭河下游各站典型洪水洪峰特征對比表

(3)洪峰水位偏高

對比臨潼～渭南河段典型洪水洪峰水位可知，“20·8”洪水與量級接近的“13·7”“19·9”洪水相比，其洪峰水位均高于“13·7”洪水，臨潼站高1.23 m，水位站交口、渭南(二)站分別高0.91 m、0.19 m，華縣站高1.15 m。說明此次洪水在臨潼～渭南河段洪峰水位偏高。

3 洪水對渭河下游河道的影響

3.1 漫灘情況

依據(jù)洪水期河道查勘，渭河下游全線平槽漫灘，灘區(qū)近三成漫灘，其中臨潼段西渭陽險工段、臨潼秦王一橋上下游、交口抽渭退水渠口下游、西韓鐵路橋橋下、南趙工程段多處河段洪水漫灘，渭南市區(qū)全段洪水平槽；尤河口以下河段部分連壩路被淹沒，多處河段洪水已臨堤防，部分南山支流河口出現(xiàn)洪水頂托現(xiàn)象，其中石堤河攔水閘、長澗河橋下頂托情況明顯。

3.2 下游沖淤概況及河勢變化

渭河“20·8”洪水主要出現(xiàn)在8月中下旬，下游各站8月中下旬輸沙率法沖淤量計算見表6。從表中可以看出，渭河“20·8”洪水輸沙率法沖淤量，下游河道共淤積泥沙2131.2萬t，其中咸陽～臨潼河段淤積泥沙1168.2萬t，臨潼～華縣河段淤積泥沙963萬t。

表6 渭河下游各河段沖淤量計算表(輸沙率法) 單位：萬t

由于本次洪水以咸陽以上渭河干支流來水為主，洪水歷時長、含沙量小，洪水期間河勢變化不大，僅局部河段河勢發(fā)生變化：一是華州河段，北拾控導(dǎo)工程最上游3#壩上首河灣發(fā)展明顯，壩頭迎流段因河勢變化著流；二是大荔河段，蘇村工程彎頂呈現(xiàn)下挫之勢。

3.3 中下游各站常水位及主槽過洪能力變化

渭河中下游常流量對應(yīng)的水位為常水位。依據(jù)本次洪水前后渭河中下游各水文站的實測水位、流量數(shù)據(jù)，點繪水位～流量關(guān)系曲線，確定各水文站的常水位見表7。可以看出，洪水前后渭河中游林家村常水位保持不變，魏家堡站常水位下降0.02 m，基本保持不變；咸陽站下降0.17 m；渭河下游臨潼站常水位抬升0.15 m，咸陽、華縣站分別下降0.15 m、0.22 m。

由表7可知，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2000 m3/s、1800 m3/s、2900 m3/s、4500 m3/s、3000 m3/s；渭河中游林家村、魏家堡站洪水后主槽過洪能力較汛前有所增大，增大值分別為200 m3/s、150 m3/s，咸陽站增大760 m3/s，渭河下游臨潼站的主槽過洪能力與汛前基本接近，華縣站洪水后主槽過洪能力較汛前有所提高，增大了850 m3/s。

表7 渭河“20·8”洪水中下游各站常水位與主槽過洪能力變化統(tǒng)計表

3.4 洪水造成的損失

渭河“20·8”洪水造成下游河道11處河道工程根石走失、鉛絲籠石坍塌等險情，1處工程進壩路被沖毀。具體為倉西工程1#壩、8#～15#壩段出現(xiàn)險情；華縣北拾控導(dǎo)工程3#旱灘壩壩頭迎流段因河勢變化著流，根石臺發(fā)生嚴重沖塌險情，水上壩坡土胎外露成直坎，壩頭有可能滑塌。現(xiàn)狀壩頭根石滑塌段長35 m，其中4 m寬籠石臺全部塌失段長24 m，散拋石平臺塌失后寬度不足1 m，嚴重威脅壩頭安全區(qū)段長14 m。受洪水平槽漫灘影響，渭河下游灘區(qū)近三成玉米、油葵、苗圃等農(nóng)作物和經(jīng)濟作物受到不同程度災(zāi)害損失。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

(1)受外圍暖濕氣流影響，2020年8月中下旬，涇、渭河流域出現(xiàn)兩次持續(xù)暴雨過程，渭河中下游出現(xiàn)了兩場首尾相連的洪水過程；林家村、魏家堡、咸陽站最大洪峰流量分別為1360 m3/s、2920 m3/s、3210 m3/s；臨潼站最大洪峰流量3880 m3/s，洪量24.03億m3；華縣站最大洪峰流量3000 m3/s，最大含沙量56.2 kg/m3，洪量23.26億m3。

(2)本次洪水具有“主要來源于咸陽以上渭河干支流”“渭河洪水與涇河小洪水相遭遇”“臨潼～華縣段洪峰傳播時間偏長、削峰率偏小、洪峰水位偏高”等來源及演進特點。洪水過程中馮家山、王家崖水庫和石頭河水庫起了“削峰增量”的作用，而黑河金盆水庫的作用是“削峰減量”。

(3)本次洪水渭河下游全線平槽漫灘，灘區(qū)近三成漫灘，渭南尤河口以下河段部分連壩路被淹沒，多處洪水臨堤；造成下游河道11處工程不同程度根石走失、鉛絲籠石坍塌及連壩路坍塌；受洪水平槽漫灘影響，渭河下游灘區(qū)近三成玉米、油葵、苗圃等農(nóng)作物和經(jīng)濟作物受到不同程度災(zāi)害損失。

(4)由于洪水歷時長、含沙量小，洪水期間河勢變化不大，僅華州北拾、大荔蘇村局部河勢發(fā)生變化；按8月中下旬輸沙率法計算，下游咸陽～華縣河段共淤積泥沙2131.2萬t，洪水后華縣站主槽過洪能力有所提高，較汛前增大了850 m3/s。

4.2 建議

本次洪水過程中，馮家山、王家崖、石頭河、黑河水庫均起到了“削峰”作用，但對洪量有增有減。建議后續(xù)加強渭河流域各水庫的防洪調(diào)度研究，為發(fā)揮水庫防洪作用提供技術(shù)支撐。