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        渭河2017·10洪水特性及影響分析

        2018-05-04 00:54:30張廣林孫亞茹
        陜西水利 2018年2期
        關(guān)鍵詞:華縣臨潼洪水位

        張廣林,孫亞茹

        (1.陜西省江河水庫管理局,陜西 西安 710018;2.陜西水利水電集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710086)

        渭河是黃河的最大支流,發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山,流域面積13.48萬km2,全長818 km,其中咸陽鐵橋以下至潼關(guān)入黃口為渭河下游段。三門峽建庫以來,渭河下游河道淤積嚴(yán)重,主槽萎縮,河灣上提下挫頻繁,主流橫向擺動劇烈,岸坎坍塌嚴(yán)重,往往危及防洪工程安全。2017年10月的秋淋洪水對渭河下游河道演變及河床沖淤變化具有一定的作用。

        1 洪水情況

        1.1 洪水過程

        由于受副熱帶高壓外圍暖濕氣流和低窩系統(tǒng)共同影響,2017年10月兩次秋淋降雨過程,在渭河中下游形成了兩次洪水首尾相連的秋淋洪水過程。

        渭河干流林家村站10月4日洪峰流量為289 m3/s,魏家堡站5日洪峰流量730 m3/s,渭河支流黑河黑峪口站4日洪峰流量303 m3/s,咸陽站5日16時(shí)24分洪峰流量1030 m3/s。在此期間支流灃河秦渡鎮(zhèn)站、灞河馬渡王站分別出現(xiàn)洪峰流量241 m3/s、476 m3/s,渭河臨潼站6日2時(shí)洪峰流量886 m3/s;渭河華縣站10月6日20時(shí)洪峰流量968 m3/s。

        渭河林家村站10月9日再次出現(xiàn)洪峰流量408 m3/s,魏家堡站10日洪峰流量1020 m3/s;期間渭河支流黑河黑峪口站出現(xiàn)洪峰流量612 m3/s,千河千陽站出現(xiàn)洪峰流量294 m3/s,灃河秦渡鎮(zhèn)站出現(xiàn)洪峰流量200 m3/s;渭河咸陽站10日22時(shí)24分洪峰流量1700 m3/s,臨潼站11日23時(shí)0分洪峰流量1720 m3/s;華縣站13日6時(shí)18分華縣站洪峰流量1980 m3/s,這次洪水也是渭河2017年的最大洪水,見圖1。

        圖1 2017年渭河中下游控制站秋淋洪水過程

        1.2 洪水來源

        兩次洪水主要來自林家村~咸陽區(qū)間支流,其中林家村~咸陽區(qū)間分別加水1.633億m3、4.290億m3,分別占咸陽站洪量的78.3%、79.9%;咸陽~臨潼區(qū)間分別加水0.560億m3、0.659億m3,分別占臨潼站洪量的21.2%、10.9%;臨潼站兩次洪量分別為2.645億m3、6.026億m3,華縣站兩次洪量分別為3.111億m3、7.486 億 m3。

        由于區(qū)間支流洪水持續(xù)加入,使控制站較大流量持續(xù)時(shí)間加長,兩次洪水過程中,咸陽站流量大于1000 m3/s洪水過程持續(xù)時(shí)間分別為2 h、60 h;臨潼站、華縣站大于1000 m3/s洪水過程持續(xù)時(shí)間分別為0 h、66 h,0 h、81.45 h;臨潼、華縣站大于1500 m3/s洪水過程持續(xù)時(shí)間分別為33.25 h、54 h,較大流量洪水持續(xù)時(shí)間長。

        2 洪水特性

        2.1 同流量水位抬升

        根據(jù)華縣站有關(guān)資料分析,1960年~1966年、1967年~1994年,1995~2003年洪水位較建庫前分別大幅度抬升約 1.2 m~1.5 m,3.0~3.3 m、4.5~4.8 m,2004~2010 年洪水位下降約0.9~1.0 m,2011~2016 洪水位下降約 0.5~0.6 m,2017 年又抬升0.5 m。各時(shí)期華縣實(shí)測年最大洪峰流量及相應(yīng)洪水位關(guān)系見圖2。

        圖2 渭河華縣站不同時(shí)期年最大洪水水位~流量關(guān)系

        華縣站洪水位淤積抬升或沖刷下降變化趨勢如下:1995~2003年,華縣河床淤積抬升,其上河道比降的隨即逐步減小;2004~2016年河床沖刷下降,其上河道比降隨即增大;2017年華縣站洪水位點(diǎn)據(jù)上升,落在2004~2010年的水位~流量關(guān)系線上,說明2017年華縣河段河床淤積抬升。

        2.2 臨~華河段洪峰流量沿程增加

        由于秋淋降雨為大面積、長歷時(shí)降水過程,區(qū)間支流洪水沿程加入,洪峰沿程增加;渭河下游臨潼~華縣支流較少,兩次洪水過程該河段也出現(xiàn)洪峰沿程增加的特殊現(xiàn)象,兩次洪水過程華縣洪峰流量較臨潼洪峰流量分別增加82.0 m3/s、260 m3/s,增加率分別為9.3%、15.1%。

        2.3 洪水流速較小,傳播時(shí)間長

        2017年10月渭河兩次洪水過程中,臨潼~華縣洪峰傳播歷時(shí)分別為18.0 h、31.3 h,平均傳播速度分別為1.01 km/h、3.22 km/h,第二次洪水過程臨~華洪峰傳播歷時(shí)較“81.8”洪水傳播歷時(shí)16.5 h長14.8 h,較“03.8”洪水傳播歷時(shí)25.2h長6.1 h;又根據(jù)水文測驗(yàn)資料分析,2013年7月渭河下游洪水過程中,臨潼水文站、華縣水文站斷面最大平均流速分別為4.58 m/s、2.37 m/s;而本次洪水過程中兩站的斷面最大平均流速分別2.30 m/s、1.58 m/s僅在2013年最大平均流速的一半左右。

        3 洪水對渭河下游河道影響分析

        3.1 從水位分析看河道沖淤變化

        本次洪水前后渭河下游各站常水位 (200 m3/s時(shí)水位)與1500 m3/s時(shí)水位變化情況統(tǒng)計(jì)見表1??梢钥闯觯剃栒竞樗昂蟪K环謩e為382.13 m、382.15 m,抬升0.02 m;臨潼站水前后常水位分別為352.28 m、352.22 m,降低0.06 m;華縣站水前后常水位分別為336.04 m、335.85 m,降低0.19 m;表明洪水過程河道枯水河槽沖刷,河底略有下降。

        表1 本次洪水渭河下游各站水位變化情況 單位:m

        洪水前后1500 m3/s時(shí),咸陽站水位分別為384.47 m、384.44 m,降低0.03 m;臨潼站水前后常水位分別為355.30 m、355.18 m,下降0.12 m;華縣站水前后常水位分別為339.64 m、340.20 m,抬升0.56 m;表明洪水過程咸陽~臨潼河段沖刷,華縣站較大洪水水位抬升明顯,華縣段河槽淤積。

        臨潼站過程常水位、1500 m3/s同流量水位均下降,表明臨潼河道最低枯水河槽沖深,河槽整體沖刷洪水位下降;華縣站洪水過程常水位下降、1500 m3/s水位抬升,表明華縣河道最低枯水河槽沖深,河槽整體淤積洪水位抬升。

        因此,洪水過程中,下游上段咸陽河段河道沖刷下降;下游中下段臨~華河段河槽底部刷深、而河槽整體淤積抬升。

        3.2 河勢變化

        本次洪水量級較小,但渭河下游部分河段河勢變化較大,多處河段上提下挫明顯,彎道加劇,部分河段彎道自然裁彎。大荔朱家工程下首河灣灣頂下挫220 m,主流出灣后向南,在華縣濱壩河段形成“U”型河灣,“U”型河灣灣頂上提40 m?;痹こ烫幍摹唉浮睘稠斏咸?0 m左右,有小型河槽連接上下游,該處河道有自然裁彎的趨勢。溢渡工程河段的“Ω”灣發(fā)生自然裁彎,裁彎后主流頂沖部位由汛前1#壩下移至7#壩,原河槽現(xiàn)已斷流淤積。渭河大華公路橋到華農(nóng)工程處的“Z”型河灣上灣下挫100 m左右,下灣上提80 m左右,“Z”型河灣加劇。

        從典型河勢變化可以看出,本年度小洪水掏刷河灣、致使彎道上提下挫的特性極為明顯。溢渡“Ω”灣的形成是由于該段河道上下游多年來受水流持續(xù)掏刷,上下游彎道持續(xù)上提下挫,由普通河灣緩慢發(fā)展成為“Ω”灣,形成“Ω”灣后繼續(xù)受洪水掏刷過程中,遇適當(dāng)洪水的沖刷形成裁彎現(xiàn)象,發(fā)生河勢的突變。這種裁彎對河道河勢的影響巨大,直接改變局部河段的河流走向。因此,當(dāng)前在渭河的枯水期,日常防汛工作中需重點(diǎn)關(guān)注那些河勢看似變化緩慢河段的變化趨勢,對其水流走向進(jìn)行預(yù)估預(yù)判,確保防汛安全。

        4 結(jié)論

        (1)“17.10”洪水前后渭河咸陽、臨潼、華縣站常水位(200 m3/s時(shí)水位)與流量1500 m3/s時(shí)水位變化如下:常水位(200 m3/s時(shí)水位)咸陽站抬升0.02 m,臨潼、華縣站下降分別為0.06 m、0.19 m;同流量水位(1500 m3/s時(shí)水位)咸陽站、臨潼站下降0.03 m、0.12 m,華縣站抬升為0.56 m,表明洪水過程咸陽~臨潼河段沖刷,華縣站較大洪水水位抬升明顯,華縣段河槽淤積。

        (2)依據(jù)華縣實(shí)測年最大洪峰流量及相應(yīng)洪水位關(guān)系圖,華縣站洪水位淤積抬升或沖刷下降變化趨勢如下:1995~2003年,華縣河床淤積抬升,其上河道比降的隨即逐步減小;2004~2016年河床沖刷下降,其上河道比降隨即增大;2017年華縣站洪水位點(diǎn)據(jù)上升,落在2004~2010年的水位~流量關(guān)系線上,說明2017年華縣河段河床淤積抬升。

        (3)本次洪水過程中渭河下游多處岸坎塌陷、灣頂上提下挫明顯,充分體現(xiàn)了“小水座灣”特性;溢渡“Ω”灣河段是由于河道灘淺而彎矩小,受水流持續(xù)沖刷而發(fā)生的自然裁彎。這也表明了當(dāng)多泥沙沖淤性河流的彎道發(fā)展到一定階段,彎道對水流順暢下泄產(chǎn)生的負(fù)面影響達(dá)到一定程度時(shí),合適的小流量洪水也能對水流走向的改變起到較大的作用。在枯水期日常防汛工作中就要重點(diǎn)關(guān)注那些河勢看似變化緩慢河段的變化趨勢,對其水流走向進(jìn)行預(yù)估預(yù)判,確保防汛安全。

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