無定河流域洪峰流量的空間變化統計分析

趙丹丹

摘要：近年來，無定河作為黃河中游的一級支流，其洪峰流量時空變化規律的研究對于河龍區間在洪水以及泥沙防治方面的影響深遠。本文以《黃河中游河口鎮至龍門區間水利水保工程對暴雨洪水泥沙影響研究》（徐建華等編著）為數據來源，通過無定河10個水文站的洪峰流量實測數據，對于20世紀50年代至21世紀初近60年的洪峰流量空間變化以及洪水特性進行分析，從對于無定河流域的河流工程有一定的借鑒意義。

關鍵詞：無定河；洪峰流量；空間變化規律

引言：河流是陸地表面上接納、匯集和輸送水流的通道，是地球上水分循環的重要路徑，也是與人類關系最密切的一種天然水體。洪水的頻率和嚴重程度與人口增長趨勢相當一致，我國迅猛的人口增長，擴大耕地，圍湖造田，亂砍濫伐等人為破壞不斷地改變著地表狀態，改變了匯流條件，加劇了洪災程度。近年來，國內對于這方面的關注以及研究程度逐步提高。2013年，王義民等采用功率譜分析法和灰關聯分析法從宏觀和微觀角度對黃河上游年最大洪峰流量進行規律研究。邱玉茜對于無定河中游干支流進行設計洪峰流量的頻率分析，他根據實測歷史洪水，對無定河中游幾個水文站進行洪峰流量的頻率分析。從學者對于無定河的洪峰流量分析來看，基本都從時間角度去分析其變化規律，而從空間角度對于無定河洪峰流量的變化分析幾乎沒有。本文旨在以數理統計分析以及頻率分析的方法，對無定河近60年的洪峰流量進行空間分析，在一定程度上對黃河的防洪減沙工作以及洪水資源化有其重要的借鑒作用。

1.研究區概況

根據《黃河中游河口鎮至龍門區間水利水保工程對暴雨洪水泥沙影響研究》以及水文條件可知：無定河上游段布設有2個水文站，分別為橫山站（無定河支流蘆河）和殿市站（無定河支流黑木頭川）；無定河中游段布設有7個水文站，分別為趙石窯站、馬湖峪站（無定河支流馬湖峪河）、青陽岔站（無定河支流大理河）、李家河站（無定河支流小理河）、曹坪站（無定河支流大理河）、丁家溝站以及綏德站（無定河支流大理河），其中趙石窯站、丁家溝站為無定河干流上的水文站；無定河下游段布設有—個水文站，即白家川站（干流）。

2.無定河洪峰流量空間變化統計分析

2.1干流洪水來源比例分析

2.1.1趙石窯站洪水來源比例分析

趙石窯站是無定河流域中游的一個水文站，該處的洪水主要來自于無定河流域上游的橫山站、殿市站以及韓家卯站。由于缺少韓家卯水文站洪峰流量的相關數據，所以在這里暫不作關于此站的相關分析。根據趙石窯水文站相關數據統計，該站在1954年-2006年間發生81次較大洪水，而對該數據處理后，得出共有54次洪水來源于上游橫山站以及殿市站。趙石窯站發生的54次洪水中，來源于殿市站的洪水占到58%左右，而來源于橫山站的洪水占到42%左右，二者相差不大。但由于橫山水文站所在的支流蘆河是無定河上游一條大支流，這條支流上所發生的洪水對于無定河干流的影響遠遠超過了殿市站所在的小支流黑木頭川，因此趙石窯站的所發生54次洪水主要來自于無定河上游的大支流——蘆河。

當然，趙石窯站還有部分洪峰流量如1965年、1993年的洪水沒有相應的來源，是由于設有水文站的主要是無定河的大支流或者較大支流，因此這部分的洪水可能來源于其他小支流。

2.1.2丁家溝站洪水來源比例分析

丁家溝站是無定河中游干流處的一個水文站，根據丁家溝水文站相關數據統計，該站在1954年-2006年間發生75次較大洪水，該數據經處理后，得出共有61次洪水來源于中上游7個水文站，即上游橫山站以及殿市站，中游趙石窯站、馬湖峪站、青陽岔站、李家河站以及曹坪站。在該站發生的61次洪水中，來源于趙石窯站、馬湖峪站、殿市站、曹坪站以及李家河站的洪水分別占20%、19%、17%、16%以及12%，而且共占到該站洪水來源的一半以上。由于青陽岔站以及曹坪站位于大理河上，而大理河又是無定河中游一個大支流，且該支流上發生的洪水對干流影響遠大于馬湖峪河和黑木頭川的影響，而且趙石窯站位于無定河干流處。綜上所述：無定河流域干流處丁家溝站的洪水主要來源于干流趙石窯站、中游支流大理河處。

丁家溝站還有部分洪峰流量如1968年、1993年、2003年的洪水沒有相應的來源，是由于設有水文站的主要是無定河的大支流或者較大支流，因此這部分的洪水可能來源于其他小支流或者由于缺少洪要所致。

2.1.3白家川站洪水來源比例分析

白家川站位于無定河下游河口處，根據白家川站相關數據統計，該站在1954年到2006年間發生65次較大洪水，該數據經整理后，得出共有57次洪水來源于中上游9個水文站。如圖8所示，在白家川站發生的洪水中，來源于趙石窯站、馬湖峪站、丁家溝站以及綏德站的洪水分別占11%、11%、18%及17%，而且共占到該站洪水來源的一半以上。其他水文站占白家川站洪水來源的比例雖較小，但由于其處于無定河流域的較大支流上，所以它們也是該站洪水的主要來源，如橫山站、曹坪站等。由此可知：白家川站主要的洪水來源為干流處的趙石窯站、丁家溝站，上游的蘆河以及中游的大理河。白家川站還有部分洪峰流量如1956年、1960年、1965年的洪水沒有相應的來源，是由于設有水文站的主要是無定河的大支流或者較大支流，因此這部分的洪水可能來源于其他小支流或者由于缺少洪要所致。

2.2干流洪水來源比例分析

2.2.1趙石窯站洪水來源時間規律分析

根據上述分析可知，無定河上游干流處趙石窯水文站的洪水主要來源于其上游大支流蘆河，而蘆河發生的洪水到達干流趙石窯處所經歷的時間可分為三個時間段。在趙石窯站來源于蘆河的31次有效洪水中，蘆河發生的洪水在1-5小時之內到達趙石窯處的比例占到一半以上，為54%；而在6-10小時之內和經歷了10小時以上才到達趙石窯站的比例相等，為23%。由此可知：無定河上游支流蘆河發生洪水后，到達干流趙石窯水文站所經歷的時間間隔基本維持在1-5小時之內。

2.2.2丁家溝站洪水來源時間規律分析

丁家溝站位于無定河中游干流處，根據上述分析可知，丁家溝水文站的洪水主要來源于干流趙石窯站以及中游支流大理河的李家河站和曹坪站，其洪水來源的時間段也可分為三段。在丁家溝站來源于趙石窯站、李家河站以及曹坪站總共94次有效洪水中，這三個站發生洪水在1-5小時內到達丁家溝站的比例最大，占到58%；洪水在6-10小時之內到達丁家溝站的比例為29%；而這三個站發生的洪水在經歷了10個小時以上才到達丁家溝站的比例最小，占到13%。由此可知：干流趙石窯水文站處以及中游支流大理河的李家河站和曹坪站處發生的洪水大多數是在1-5小時之內到達中游干流丁家溝水文站處的，經過6-10小時之內到達丁家溝水文站的洪水次之。

2.2.3白家川站洪水來源比例分析

根據上述分析可知，無定河流域河口處白家川水文站的洪水主要來源于上游干流處的趙石窯站、支流大理河的綏德站以及中游干流處的丁家溝水文站。在白家川水文站來源于趙石窯站、丁家溝站以及綏德站總共117次有效洪水中，這三個站發生的洪水在1-5小時之內到達河口處白家川站的比例為42%；在6-10小時之內到達白家川站的比例為46%；而經歷了10小時以上到達白家川站的洪水只占到12%。由此可知：無定河上游干流趙石窯水文站處以及中游支流大理河的綏德站和干流丁家溝站處發生的洪水大多數是在1-5小時和6-10之內到達下游河口處白家川水文站的。

3.結論

通過以上數據分析，可以得出以下結論：

（1）根據對無定河流域三個干流水文站1956-2006年近60年的洪峰流量進行統計分析得出：無定河上游干流趙石窯水文站的洪水主要來源于上游大支流蘆河，中游干流丁家溝水文站的洪水來源主要來源于上游趙石窯水文站以及中游大支流大理河，河口處白家川水文站的洪水主要來源于趙石窯水文站、中游大支流大理河以及中游干流處的丁家溝水文站。

（2）無定河上游支流以及上游干流水文站處所發生的洪水主要是經過1-5小時之內到達其下游干流的，當然也存在特殊情況，如在6-10小時之內和10小時以上才到達干流水文站處，這里暫不作說明。endprint