李燕娟

(青海省水文水資源測報(bào)中心，西寧 810008)

1 概 述

洪水是一種常見的自然災(zāi)害，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有較大的影響，泥沙含量對洪澇災(zāi)害所造成的危害有一定影響[1-3]。洪水發(fā)生情況規(guī)律性較大，加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警是減輕洪澇災(zāi)害影響的常用方法。為了準(zhǔn)確獲取洪水的泥沙含量、流量等相關(guān)參數(shù)，需要針對不同的洪水大小采取不同的方法[2,4]。不同區(qū)域洪水類型不盡相同，青海海晏地區(qū)洪水主要由降水造成，夏季較為多發(fā)[5-6]。海晏水文站是海晏地區(qū)湟水上游重要的水文站，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，對海晏(三)站近14年的水文測驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(流量采用河道與兩渠道的合成值)，依據(jù)海晏(三)站技術(shù)條件和水情特點(diǎn)，按“安全、高效、快捷”的原則，制訂多種測驗(yàn)方案，為該地區(qū)防汛抗旱、水資源管理等提供依據(jù)。

2 測站基本情況

海晏(三)水文站(以下簡稱海晏(三)站)位于青海省海晏縣三角城鎮(zhèn)，1954年4月和10月由青海省水利電力廳分別在湟水和哈利澗河設(shè)立測驗(yàn)斷面，2007年測驗(yàn)斷面遷至湟水和哈利澗河匯合口下游64.0 m處，另于1975年1月在湟水支流哈利澗河增設(shè)湟海渠測驗(yàn)斷面，2007年1月設(shè)銀灘電站引水渠監(jiān)測斷面(動(dòng)力渠)。

海晏(三)站為湟水干流控制站，集水面積1 377 km2，河長78.2 km，距河口295.7 km，屬省級(jí)重要水文站、中央報(bào)汛站，精度類別為二類精度流量站、泥沙站?；娌捎命S?；妗y驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、氣溫、地下水等。見圖1。

圖1 海晏(三)站測驗(yàn)河段平面圖

3 大斷面情況

海晏(三)站主河槽寬約15.0 m，呈U形。右岸地勢較高，左岸地勢較低，由于兩河匯合口距離測驗(yàn)斷面較近，且湟水匯入的角度較大，對測驗(yàn)河段左岸的沖刷較嚴(yán)重，主流偏向左岸，加之河床砂石粒徑較小，斷面穩(wěn)定性相對較差。2017-2020年，基本水尺斷面最大沖淤變幅為0.10 m。受斷面沖淤和洪水漲落影響，暢流期歷年水位流量關(guān)系為臨時(shí)曲線。根據(jù)海晏(三)站2019年10月24日實(shí)測大斷面資料，點(diǎn)繪基本水尺斷面大斷面圖見圖2。

圖2 海晏(三)站基本水尺斷面大斷面圖

4 洪水特性分析

4.1 洪水成因

湟水海晏地區(qū)春季洪水主要是冰雪消融造成，夏秋兩季是由暴雨形成的洪水，海晏站降水主要發(fā)生在7-10月份，多年平均月降水量分布圖見圖3。較大洪水出現(xiàn)時(shí)間大多集中在7-9月份，最大洪峰流量多發(fā)生在7、8月份，暴雨和洪水在時(shí)間上具有很好的相應(yīng)性。洪水在年內(nèi)隨降水量多少、降水強(qiáng)度大小和降水中心的位置等變化而變化，洪水陡漲緩落，峰形多為單式峰。一般洪峰歷時(shí)4～24 h，較大洪峰歷時(shí)24～36 h，多年平均含沙量年內(nèi)分配圖見圖4。水沙峰基本相應(yīng)，且以單峰形呈現(xiàn)，采用單斷沙關(guān)系線法推求斷面平均含沙量，歷年單斷沙關(guān)系系數(shù)變化不大且接近于1.000。含沙量主要集中在6、7、8這3個(gè)月，年內(nèi)分配不均勻，差異較大，多年平均含沙量為0.101 kg/m3，年平均輸沙量1.26×104t。

圖3 海晏(三)站多年平均月降水量分布圖

圖4 海晏(三)站多年平均含沙量年內(nèi)分配圖

4.2 影響洪峰的主要因素

夏秋季節(jié)影響洪峰的主要因素是暴雨。湟水上游干支流的源頭有沼澤分布，山上和谷地有大片灌木林覆蓋，出山口后又有灘地草場，流域內(nèi)植被好；哈利澗河上游流域內(nèi)水系發(fā)育，呈樹狀分布，植被較好。海晏(三)站所屬流域內(nèi)植被好，水系發(fā)達(dá)，降水條件較好，但流域內(nèi)匯流過程相對較為緩慢，流域的調(diào)蓄作用比較明顯，對海晏(三)站斷面的洪峰有一定的消弱作用。如果湟水和哈利澗河上游同時(shí)發(fā)生局部性的強(qiáng)降雨，則海晏(三)站可能會(huì)發(fā)生特大洪水。海晏(三)站下游為東大灘水庫，由于水庫的攔蓄作用，該站的一般性洪水對下游的影響不大。

春季影響洪峰的主要因素是冰雪融水。其洪峰流量的大小主要取決于斷面上游河道內(nèi)冰體多少和高山區(qū)域的積雪多少以及當(dāng)日氣溫的高低。海晏(三)站所屬流域上游腦山地區(qū)水系發(fā)達(dá)，冰期長達(dá)5～6個(gè)月。其堆積的冰雪對該站春季的洪峰有較大影響。

4.3 洪峰流量特性分析

根據(jù)海晏(三)站歷年實(shí)測數(shù)據(jù)，海晏(三)站洪峰流量統(tǒng)計(jì)表和最大洪水出現(xiàn)機(jī)率表詳見表1、表2。

表1 海晏(三)站最大洪峰流量統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出，近14年海晏(三)站最大洪峰為36.3 m3/s，發(fā)生在2020年8月29日。從表2可以看出，海晏(三)站的最大洪峰流量出現(xiàn)在7、8月份的機(jī)率最大，7-8月份出現(xiàn)的幾率為85.7%，6月份出現(xiàn)的機(jī)率較小，其它月份出現(xiàn)的機(jī)率為零。

表2 海晏(三)站最大洪峰各月出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)海晏(三)站2018-2020年水位流量關(guān)系結(jié)點(diǎn)，繪制水位流量關(guān)系線及綜合線，再利用海晏(三)站實(shí)測大斷面、比降、河床糙率資料，采用曼寧公式推求各級(jí)水位下相應(yīng)流量，依此延長水位流量綜合線(圖5)，最終確定該站主河槽糙率0.030，灘地糙率0.040，比降5.2‰。

圖5 海晏(三)站水位流量關(guān)系曲線圖

4.4 洪水測洪方案

根據(jù)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》(GB/T22482-2008)中的洪水等級(jí)劃分規(guī)定，洪水等級(jí)劃分為小洪水、中洪水、大洪水、特大洪水；重現(xiàn)期小于5年的為小洪水；重現(xiàn)期5～20年的為中洪水；重現(xiàn)期20～50年的為大洪水；重現(xiàn)期大于50年的為特大洪水。依據(jù)海晏(三)站技術(shù)條件和水情特點(diǎn)，按“安全、高效、快捷”的原則，制訂多種測驗(yàn)方案。小洪水流量小于29.9 m3/s，水位小于2 991.78 m。中洪水流量介于29.9～35.9 m3/s，水位介于2 991.78～2 991.90 m。大洪水流量介于35.9～39.3 m3/s，水位介于2 991.90～2 991.97 m。特大洪水流量大于39.3 m3/s，水位大于2 991.97 m。

根據(jù)海晏(三)站實(shí)際情況，在不同水情中水位觀測方案一致，見表3，流量、泥沙觀測方案根據(jù)不同水情選擇合適方案見表4、表5。

表3 水位觀測方法

表4 洪水流量測驗(yàn)方法

表5 泥沙測驗(yàn)方法

流量測驗(yàn)優(yōu)先采用流速儀法和雷達(dá)波測流系統(tǒng)，當(dāng)客觀條件十分困難,測驗(yàn)設(shè)備無法正常使用時(shí)，采用中泓浮標(biāo)法，并嚴(yán)格按照《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》(GB50179-2015)要求進(jìn)行。其中，方案1為優(yōu)先方案，其次為方案2，再次為方案3。在水流出現(xiàn)漫灘情況，無法在本站測流斷面施測流量時(shí)，當(dāng)用方案4施測流量并嚴(yán)格按照《比降面積法測流規(guī)范》(SD174-1986)要求進(jìn)行。

泥沙測驗(yàn)應(yīng)優(yōu)先采用橫式采樣器，當(dāng)客觀條件十分困難，測驗(yàn)設(shè)備無法正常使用時(shí)，采用器皿。其中，方案1為優(yōu)先方案，其次為方案2。

5 結(jié) 論

海晏(三)站從2007年斷面遷移改造以后最大洪峰為36.3 m3/s，最大洪峰流量出現(xiàn)在7、8月份的機(jī)率最大，7-8月份出現(xiàn)的幾率為85.7%。海晏(三)站主河槽糙率0.030，灘地糙率0.040，比降5.2‰。海晏站降水主要發(fā)生在7-10月份，較大洪水出現(xiàn)時(shí)間大多集中在此期間，最大洪峰流量多發(fā)生在7、8月份，暴雨和洪水在時(shí)間上具有很好的相應(yīng)性。含沙量主要集中在6、7、8這3個(gè)月，年內(nèi)分配不均勻，差異較大。根據(jù)海晏(三)站實(shí)際洪水特性和水情特點(diǎn)編寫測洪方案。