延安中心城區(qū)延河洪水計(jì)算探究

張 帆

（陜西省延安市防汛辦，陜西 延安 716000）

延安中心城區(qū)延河洪水計(jì)算探究

張 帆

（陜西省延安市防汛辦，陜西 延安 716000）

延安市區(qū)地處延河之濱，受支流西川河、南川河、杜甫川的切割，市區(qū)依山傍河，大部分建筑沿川道一、二階地修建，市區(qū)沿河線性分布，防汛壓力很大，掌握延安中心城區(qū)延河不同頻率洪水顯得尤為重要。在收集延河各水文站水文泥沙、歷史洪水、河道沖淤、河勢(shì)變化的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)分析、理論（經(jīng)驗(yàn)）公式計(jì)算，分析、總結(jié)河道行洪、河道沖淤、河勢(shì)變化的一般規(guī)律，最終計(jì)算出延河延安中心城區(qū)段的設(shè)計(jì)洪水流量。水文分析計(jì)算在延安城區(qū)河道防洪、河岸防護(hù)設(shè)計(jì)、安全度汛等方面具有十分重要的意義。

洪水計(jì)算；水文分析；延河

延安市區(qū)地處延河之濱，鳳凰山、清涼山、寶塔山三山環(huán)抱，受支流西川河、南川河的切割，市區(qū)依山傍河，大部分建筑沿川道一、二階地修建，平面呈“X”型布局。由于市區(qū)地處黃土丘陵溝壑區(qū)，周邊山高坡陡，植被較差，暴雨洪水頻繁，泥沙含量大，市區(qū)段河道淤積明顯，部分河段不能滿足30年一遇洪水防洪要求。因此，搞清楚現(xiàn)階段延安中心城區(qū)延河不同頻率設(shè)計(jì)洪水情況是非常必要的。

1 延河概況

延河為黃河右岸一級(jí)支流，發(fā)源于靖邊縣天賜灣鄉(xiāng)周山南麓，經(jīng)安塞縣鐮刀灣鄉(xiāng)楊石寺村附近進(jìn)入延安境內(nèi)，自西北流向東南，流經(jīng)安塞、寶塔、延長(zhǎng)等縣（區(qū)），于延長(zhǎng)縣南河溝鄉(xiāng)涼水岸村附近注入黃河。河道全長(zhǎng)286.9 km，流域面積7725 km2，平均比降3.3‰。延河在延安市境內(nèi)長(zhǎng)248.5 km，境內(nèi)流域面積7321 km2，主要支流有杏子河、平橋川、西川河、南川河、蟠龍川等五條。

延河市區(qū)段河谷在橫剖面上呈寬闊的“U”型，南川河口以上（西北川）堤距寬度一般為100～130 m，南川河口以下（東川段）堤距寬度一般為120～145 m。南川河口以上丁泉砭（萬(wàn)佛洞）段堤距最窄，為一處卡口，堤距寬度僅為80 m。南川河口以下、嘉陵大橋以上寶塔山段河道寬度為102.3～110.9 m，而上下游河道寬度為140～155 m，該段也為一處卡口。

水文站網(wǎng)布設(shè)情況詳見(jiàn)表1。

表1 水文測(cè)站基本情況一覽表

2 延安城區(qū)現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分和洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000）、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500286—2013），及《延安市城市防洪工程可行性研究報(bào)告》、《陜西省重要支流延河防洪治理工程（延安城區(qū)段）初步設(shè)計(jì)報(bào)告》、《陜西省重要支流延河防洪治理工程（寶塔區(qū)項(xiàng)目區(qū)）初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，延安城區(qū)段堤防按防御30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，延河延安水文站處相應(yīng)洪峰流量為3690 m3/s，西川河匯合口處相應(yīng)洪峰流量為4300 m3/s，延安東關(guān)十里鋪處相應(yīng)洪峰流量為4670 m3/s。

規(guī)劃確定延安市區(qū)延河干流近期按30年一遇洪水設(shè)防，遠(yuǎn)期于干流上游修建以防洪為主的龍安水庫(kù)，提高延河干流的防洪標(biāo)準(zhǔn)至100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。確定延河干流蘭家坪變電站至延河大橋的堤距為120 m，延河大橋以下為145 m。

3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

延安城區(qū)段延河干流設(shè)有延安水文站，延安站實(shí)測(cè)洪水資料反映了延河干流的洪水特性，故以延安站為參證站，采用

水文比擬法計(jì)算延河干流的設(shè)計(jì)洪水。

3.1 歷史調(diào)查洪水

《延安市城市防洪工程可行性研究報(bào)告》（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2001年6月）確定1977年洪水重現(xiàn)期為200年一遇，本次經(jīng)分析洪水重現(xiàn)期仍采用200年一遇。其它歷史洪水較小，與一般洪水量值接近，故將其加入實(shí)測(cè)洪水系列計(jì)算，其重現(xiàn)期按實(shí)測(cè)系列排序。

歷史洪水調(diào)查成果詳見(jiàn)表2。

表2 歷史洪水調(diào)查成果表

3.2 系列代表性分析

延安站經(jīng)過(guò)插補(bǔ)延長(zhǎng)后有1952～2014年共63年的洪水系列，另外還調(diào)查到1917年以來(lái)較大的歷史洪水，這在大、中流域系較長(zhǎng)資料系列，但對(duì)總體而言，延安站洪水系列已長(zhǎng)達(dá)63年，基本上包括了豐、平、枯時(shí)段和各種來(lái)水組合，且又加入了歷史調(diào)查洪水，同時(shí)洪水系列正遞序均值、變差系數(shù)CV隨歷時(shí)變化也趨于穩(wěn)定，因此認(rèn)為該洪水系列具有較好的代表性。

4 延安站洪水頻率計(jì)算

延河干流控制站天然洪水分析計(jì)算工作，因規(guī)劃和工程建設(shè)需要，以往曾進(jìn)行過(guò)多次。《延安市城市防洪工程可行性研究報(bào)告》（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2001年6月）水利部以水規(guī)計(jì)〔2001〕513號(hào)、黃河水利委員會(huì)以黃規(guī)計(jì)〔2001〕125號(hào)文批準(zhǔn)實(shí)施，《陜西省重要支流延河防洪治理工程（延安城區(qū)段）初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（延安市水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2013年10月）再次對(duì)延安城區(qū)段延河干流設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行了補(bǔ)充分析，仍推薦采用省院2001年分析成果，該報(bào)告中的洪水頻率分析計(jì)算成果通過(guò)了水利部規(guī)劃總院、陜西省水利廳的審查。本次計(jì)算成果與以往設(shè)計(jì)洪水成果比較情況詳見(jiàn)表3。

表3 延河干流控制站設(shè)計(jì)洪水成果比較表 單位：m3/s、萬(wàn)m3

從表中計(jì)算成果可以看出，各次計(jì)算成果略有差異。對(duì)于30年一遇洪水，本次計(jì)算延安站洪峰流量成果比“城市防洪可研”成果偏小6.0%，1日洪量成果比“城市防洪可研”成果偏小6.2%，其原因主要是進(jìn)入二十一世紀(jì)以后延河一直處于枯水時(shí)段，發(fā)生大洪水次數(shù)減少，隨著資料系列的延長(zhǎng)，使均值隨系列延長(zhǎng)而減小造成的。延安院2013年在編制“重要支流延河防洪可研”時(shí)經(jīng)計(jì)算分析比較后仍采用“城市防洪可研”成果。鑒于延河延安城區(qū)段設(shè)計(jì)洪水涉及黃河治理、延河規(guī)劃諸多方面因素，故本次仍以“城市防洪可研”成果作為本次計(jì)算采用的依據(jù)。

4.1 設(shè)計(jì)洪水

（1）延安站不同頻率設(shè)計(jì)洪水

延安站不同頻率設(shè)計(jì)洪水采用“77.7”典型洪水地區(qū)組成，以峰量關(guān)系法和典型洪水地區(qū)組成法推求。

a.峰量關(guān)系法

將延安站某一頻率天然日洪量，按“77.7”典型洪水的王瑤水庫(kù)入庫(kù)洪水1日洪量占延安站相應(yīng)頻率天然1日洪量24.25%的比例，分配到王瑤水庫(kù)壩址以上分區(qū)，求出入庫(kù)洪水，所余相應(yīng)頻率的1日洪量，即為延安站以上、王瑤水庫(kù)以下干流區(qū)間洪量。以該區(qū)間1日洪量，按延安站所分析綜合的同場(chǎng)洪水峰、量關(guān)系式，求得延安站不同設(shè)計(jì)頻率區(qū)間洪峰流量并錯(cuò)時(shí)段疊加相應(yīng)王瑤水庫(kù)壩址以上分區(qū)相應(yīng)入庫(kù)洪水經(jīng)該庫(kù)調(diào)蓄后的泄洪流量，即得延安站受王瑤水庫(kù)調(diào)蓄影響后的不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量。

延安站同場(chǎng)洪水峰量關(guān)系式為：

式中：Q延、W1延分別為王瑤水庫(kù)以下延安站以上干流區(qū)間洪峰流量（m3/s）和 1日洪量（萬(wàn) m3）。

陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2001年開(kāi)展《延安市城市防洪工程可行性研究報(bào)告》編制工作時(shí)，鑒于王瑤水庫(kù)滯洪能力較大，水庫(kù)原設(shè)計(jì)泄洪洞最大泄洪能力為75 m3/s，故以75 m3/s泄流量常數(shù)疊加上述區(qū)間洪峰，得不同頻率延安站設(shè)計(jì)洪峰流量。2006年，王瑤水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，新增泄洪排沙洞一座，最大泄流量為119.8 m3/s，總泄流量達(dá)到194.8 m3/s。故本次以194.8 m3/s泄流量常數(shù)疊加上述區(qū)間洪峰流量，求得不同頻率延安站設(shè)計(jì)洪峰流量，成果詳見(jiàn)表4。

表4 延安站不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果表（峰量關(guān)系法）單位：m3/s、萬(wàn) m3

b.典型洪水地區(qū)組成法

采用與峰量關(guān)系法相同的方法求出王瑤水庫(kù)壩址以上分區(qū)和王瑤水庫(kù)以下、延安站以上干流區(qū)間某一頻率分區(qū)天然1日洪量后，取延安站“77.7”典型洪水過(guò)程線作為王瑤水庫(kù)以下、延安站以上干流區(qū)間典型洪水過(guò)程線，按洪量控制，以是述比例求得王瑤水庫(kù)以下、延安站以上干流區(qū)間某一頻率1日洪量占延安站“77.7”典型洪水1日洪量比例，對(duì)其洪水過(guò)程進(jìn)行同倍比縮放，可得該區(qū)間相應(yīng)頻率洪峰流量，然后疊加王瑤水庫(kù)最大下泄流量194.8 m3/s后，得到延安站天然洪水受王瑤水庫(kù)調(diào)蓄影響后的不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量，成果詳見(jiàn)表5。

表5 延安站不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果表（典型洪水地區(qū)組成法）單位：m3/s、萬(wàn) m3

經(jīng)分析比較，本次仍采用峰量關(guān)系法推求的成果作為計(jì)算的依據(jù)。

4.2 各控制斷面設(shè)計(jì)洪水

延河干流延安城區(qū)段各控制斷面設(shè)計(jì)洪水，以延安水文站作為參證站，采用水文比擬法（洪峰流量面積指數(shù)0.67，洪水總量面積指數(shù)1.00）進(jìn)行計(jì)算，成果見(jiàn)表6。

表6 延河干流各控制斷面設(shè)計(jì)洪峰流量（考慮王瑤水庫(kù)影響）單位：m3/s

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次計(jì)算，初步掌握了從延安站至東十里鋪范圍內(nèi)延河干流不同頻率設(shè)計(jì)洪水，隨著延安城區(qū)的快速發(fā)展，延安中心城區(qū)各類(lèi)涉河、臨河建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，為下一步河道防洪、河岸防護(hù)設(shè)計(jì)、實(shí)際過(guò)洪能力計(jì)算、繪制淹沒(méi)圖等都提供了重要的理論依據(jù)。

TV87

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1673-9000（2017）05-0041-03

2017-04-28

張帆（1982-），男，陜西延安人，工程師，主要從事防汛抗旱工作。