張繼斌

（陜西省府谷縣水土保持監(jiān)督站，陜西 榆林 719499）

1 概況

皇甫川位于府谷縣東部，流域在縣內(nèi)分布有3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)38個行政村，總?cè)丝?.6萬人?；矢Υㄊ歉瓤h的主要農(nóng)業(yè)區(qū)，同時皇甫川川道開闊，河谷兩側(cè)土地礦產(chǎn)資源豐富，是府谷縣最大的，也是最有發(fā)展前景的土地資源開發(fā)區(qū)。太家溝段位于黃甫鎮(zhèn)上游右岸，現(xiàn)為耕地，有少數(shù)小型廠礦企業(yè)，是黃甫鎮(zhèn)的核心發(fā)展帶；藺家灣段位于藺家灣村，緊鄰皇甫川工業(yè)區(qū)，人口較密集，沿線都有群眾房屋和耕地，此段右岸無任何防洪工程。因此，實施府谷縣十里長川黃甫鎮(zhèn)段防洪工程迫在眉睫，意義重大。

2 堤防現(xiàn)狀及存在問題

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，黃甫鎮(zhèn)已成堤防主要位于太家溝段右岸R1+878～R3+054 m處，長度1176 m，由當?shù)卮迕窠?jīng)歷多年分次建成的；該段堤防的現(xiàn)狀特征：內(nèi)、外側(cè)均無砌護，堤身填筑物為含礫中、細砂，現(xiàn)狀堤防高度1.6～2.0 m，頂寬3.5～4.0 m。本次勘察發(fā)現(xiàn)該段堤身存在的問題主要有：堤身高度、寬度不一，大部分堤段堤身單薄，防洪標準低；迎水坡無砌護，局部堤坡有隆起、坡腳有少量崩塌現(xiàn)象，上下游不封閉，基本無防護能力。根據(jù)陜西省中小河流治理規(guī)劃，規(guī)劃治理黃甫鎮(zhèn)太家溝村和藺家灣村，綜合治理長度為5.30 km。要想確保工程安全建設(shè)，需對黃甫鎮(zhèn)兩處工程點的洪水及施工期洪水進行分析計算。

3 流域概況及洪水成因分析

3.1 流域概況

皇甫川流域位于黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間的右岸上段，屬黃河一級支流，發(fā)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)達拉特旗南部敖包梁和準格爾旗西北部的點畔溝一帶，流經(jīng)內(nèi)蒙和陜西，在陜西省府谷縣下川口匯入黃河。干流長137 km，河道平均比降2.7‰，流域面積3241 km2?；矢Υ饔蛩抵饕筛闪骰矢Υǎǜ闪魃驰俣乱陨戏Q為納林川）和支流十里長川組成。干流沙圪堵以上河道長70 km，流域面積1351 km2；十里長川河道長75 km，流域面積702 km2，由內(nèi)蒙古碾子灣入陜西省府谷縣境內(nèi)，經(jīng)古城鎮(zhèn)沙坪注入皇甫川?；矢Υㄔ谑镩L川入口以上的流域面積為2260 km2，加入十里長川之后的流域面積為2962 km2。流域水系、水文站和本次工程位置見圖1。

3.2 暴雨洪水成因分析

皇甫川屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均降雨量在330～430 mm之間，降水分布總的趨勢是由東南向西北遞減。降雨量年內(nèi)分配極不均勻，雨量主要集中在汛期，占年雨量的77%～82%，汛期雨量又多集中在7、8月份，占年雨量的52.6%～59.2%。流域內(nèi)實測最大日降水量156.4 mm，發(fā)生在1972年，最大15分鐘降水量106 mm，發(fā)生在1989年。皇甫川流域暴雨最明顯的特征是：歷時短?；\罩面積小，強度大，年紀變化大。

皇甫川的洪水只要是由暴雨形成，7月～8月出現(xiàn)最多，具有來勢兇猛，陡漲陡落，歷時短，含沙量大，峰型尖瘦，短時巨量，洪枯流量相差懸殊等特點。全年來水來沙多集中于一次或者幾次洪水過程中。一次洪水過程約為1天，主峰時段約12h～24 h。

3.3 歷史洪水分析

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，皇甫川1929年發(fā)生了特大洪水，洪峰流量為7100 m3/s。實測系列內(nèi)特大洪水有1989年（洪峰流量為11600 m3/s），1972年（洪峰流量為8400 m3/s）。1929年距今近80年，因此將1989年的洪水重現(xiàn)期定為80年，1972年的洪水重現(xiàn)期為40年。1929年調(diào)查洪水僅供參考，其洪峰流量的定量有待進一步研究，所以該場洪水不推算洪峰流量。

4 皇甫川洪水分析

皇甫水文站設(shè)在皇甫川干流上，站址在府谷縣黃甫鎮(zhèn)黃甫村，下至黃河口14 km，控制流域面積為3175 km2。該水文站1954年建立，觀測項目包括：降雨量、蒸發(fā)量、徑流量、暴雨洪水過程、含沙量以及河道斷面變化等，觀測資料較為完整?；矢λ恼緦崪y最大洪水流量為11600 m3/s（1989年7月21日），8400 m3/s（1972年7月19日），最小流量是0 m3/s；調(diào)查最大洪水有 5100 m3/s（1945年）、7100 m3/s（1929年）。本次規(guī)劃工程太家溝位于皇甫水文站上游50 m，藺家灣段與皇甫水文站相距也很近。皇甫川水文站實測資料全面真實的反應(yīng)了本區(qū)洪水的變化規(guī)律，所以直接用該站實測資料用水文比擬法進行洪水分析。

4.1 不同頻率洪峰流量分析

皇甫水文站實測系列有1954年～2009年共56年實測洪水資料，并收集了2012年7月21日洪水流量，最大流量4730 m3/s，與10年一遇洪峰流量相近，故將其并入實測洪峰流量系列。大洪水有1989年、1972年，一般洪水有1979年、1996年，枯水年有1965年、2007年。即皇甫水文站56年洪水系列中包含有大、中、小水以及豐、平、枯時段的各種來水組合，實測洪水系列資料代表性較好，能滿足本次洪水頻率計算的需要。

根據(jù)皇甫水文站1954年～2009年共56年洪水資料，并加入2012年洪水流量（洪峰流量4730 m3/s），按不連續(xù)系列進行頻率計算。洪峰流量計算時，將1989年洪水和1972年洪水提出作為特大值處理，1989年洪水重現(xiàn)期為80年，1972年洪水重現(xiàn)期為40年。特大洪水洪峰流量的經(jīng)驗頻率按公式PM=計算，用矩法估算統(tǒng)計參數(shù)初始值，并經(jīng)過皮Ⅲ型曲線目估適線，在適線時著重考慮中上部較大洪水點據(jù)，適當考慮下端較小洪水點據(jù)，確定出頻率曲線見圖2。求得不同頻率洪峰流量，見表1。并將府谷縣其他防洪工程歷次設(shè)計成果列入表中進行比較。

圖2 皇甫站洪峰流量頻率曲線圖

表1 皇甫水文站設(shè)計洪水計算成果比較表

通過比較，本次10年一遇洪峰流量計算成果與府谷縣古城鎮(zhèn)、麻鎮(zhèn)、黃甫鎮(zhèn)防洪工程10年一遇洪峰流量計算成果基本相同，府谷縣十里長川古城鎮(zhèn)、麻鎮(zhèn)、黃甫鎮(zhèn)防洪工程通過了陜西省水利廳的評審，所以本次10年一遇洪峰流量計算是合理的。

4.2 太家溝段不同頻率洪峰流量分析

太家溝位于府谷縣皇甫水文站上游50 m，工程控制流域面積與皇甫水文站控制流域面積基本相同，水文站實測資料全面真實的反應(yīng)了本區(qū)洪水的變化規(guī)律。所以洪峰流量計算成果采用皇甫水文站實測成果，具體數(shù)值見表2。

表2 設(shè)計流域下段不同頻率洪峰流量計算成果表

4.3 工程區(qū)藺家灣段不同頻率洪峰流量分析

藺家灣段位于皇甫水文站下游4 km，下至黃河口10 km。工程控制流域面積為3219.5 km。本次工程區(qū)與皇甫水文站相距很近，控制面積相差不大，所以以皇甫水文站作為參證站，采用水文比擬法計算設(shè)計流域下段不同頻率洪峰流量。計算公式如下：

式中：Q設(shè)為工程區(qū)下段設(shè)計洪峰流量，m3/s；Q參為皇甫水文站設(shè)計洪峰流量，m3/s；F為項目區(qū)下段控制流域面積，3219.5 km2；F參為皇甫水文站控制流域面積，3175 km2。

通過計算，設(shè)計流域下段不同頻率洪峰流量見表2。

4.4 工程段支溝洪峰流量分析

前太家溝是工程區(qū)所在太家溝段的一個支溝，該支溝流域面積呈扇形，流域面積為2.11 km2，支溝平均比降為43.7‰，溝道長為1.91 km。支溝設(shè)計洪水采用推理公式法和經(jīng)驗公式法，經(jīng)計算，推理公式法10年一遇洪水為20 m3/s，20年一遇洪水為24.3 m3/s；經(jīng)驗公式法10年一遇洪水為42.8 m3/s，20年一遇洪水為52.3 m3/s，兩者計算成果相差較大。前太家溝流域面積為2.11 km2，經(jīng)驗公式法適合小匯水面積的設(shè)計洪峰流量，從工程安全角度考慮，本次推薦采用經(jīng)驗公式法計算成果。

4.5 施工分期設(shè)計洪水

根據(jù)皇甫川洪水季節(jié)變化特點和施工組織設(shè)計需要，需分析計算不同季節(jié)的洪水流量?；矢φ径嗄昶骄鶑搅髁?.37×108m3，其中汛期6月～9月徑流量1.12×108m3，占全年的81.79%。非汛期10月～次年5月徑流量0.249×108m3，占全年的18.21%。年最大洪峰流量都發(fā)生在汛期6月～9月，所以6月～9月的分期洪水與年最大洪水相同。對皇甫站歷年10月～次年5月洪水進行頻率分析，得到不同頻率的洪峰流量，根據(jù)《府谷縣十里長川古城鎮(zhèn)、麻鎮(zhèn)、黃甫鎮(zhèn)防洪工程初步設(shè)計報告》（已通過陜西省水利廳評審），報告中計算出皇甫站歷年10月～次年5月不同頻率的洪峰流量，本次參考報告中的計算成果，按水文比擬法計算出工程區(qū)相應(yīng)頻率洪峰流量，皇甫站及工程區(qū)分期洪水不同頻率洪峰流量見表3。

表3 皇甫站及工程區(qū)施工分期洪水成果表 單位：m3/s

5 結(jié)語

由于缺乏完整的堤防工程，使得皇甫鎮(zhèn)頻遭洪水災(zāi)害，嚴重制約了當?shù)厣鐣?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。為減少洪水災(zāi)害，加快府谷縣沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展，改善居民生活條件，促進新農(nóng)村建設(shè)，規(guī)劃建設(shè)府谷縣黃甫鎮(zhèn)段防洪工程，本次防洪工程共分為太家溝和藺家灣兩段。在分析皇甫川河道概況及洪水特性的基礎(chǔ)上，以皇甫水文站為參評站，采用多種方法計算設(shè)計流域不同頻率洪峰流量：太家溝和藺家灣10年一遇洪水分別為4960 m3/s、5006 m3/s，20 年一遇洪水分別為 7040 m3/s、7106 m3/s。其主汛期洪水較大，10年一遇洪水分別為4960 m3/s、5006 m3/s，建議最好非汛期進行施工建設(shè)。