西安市境內(nèi)秦嶺北麓河流水位流量關(guān)系特征分析

王曉斌

（陜西省西安水文水資源勘測局，陜西 西安 710100）

開展水文巡測工作的目的是改變現(xiàn)有常年駐測模式，整合人力資源，利用先進(jìn)儀器、設(shè)備進(jìn)行水文測驗，同時拓展水文工作的領(lǐng)域，提高監(jiān)測能力，改變水文職工生產(chǎn)、生活環(huán)境，加快水文工作發(fā)展。

水文巡測是社會發(fā)展，學(xué)科發(fā)展的必然趨勢，是新形勢下水文測驗方式的重大轉(zhuǎn)變，中華人民共和國水利部2015 年發(fā)布了水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水文巡測規(guī)范》（SL 195-2015），明確了水文巡測的內(nèi)容和技術(shù)條件。因此，為加快西安市境內(nèi)水文站巡測工作的開展，制定切實可行的巡測方案，對境內(nèi)秦嶺北麓河流水文站的水位流量關(guān)系進(jìn)行分析，為流量巡測方案編制提供依據(jù)。

1 測站概況

西安市境內(nèi)秦嶺北麓各河流目前共設(shè)立有7 處國家基本水文站，自西向東分別為黑河陳河站、黑峪口站，澇河澇峪口站，灃河秦渡鎮(zhèn)站，大峪河大峪站，灞河馬渡王站、羅李村站，各水文站分布情況見圖1。

圖1 西安市境內(nèi)水文站分布示意圖（站名下劃線者為本次分析采用站）

本次分析選擇有代表性的黑河陳河水文站、灃河秦渡鎮(zhèn)水文站、灞河羅李村水文站[1]。其中陳河水文站位于西安市西部秦嶺腹地，秦渡鎮(zhèn)水文站位于灃河出秦嶺后關(guān)中平原中部，羅李村水文站位于灞河出秦嶺后西安市東部階地。

（1）陳河水文站位于西安市周至縣陳河鎮(zhèn)木江河村，1996 年6 月設(shè)立為專用站，2005 年成為國家基本站、省級重要站。集水面積1380 km2，距河口里程53 km。測驗河段基本順直，河床由卵、塊石組成。上浮標(biāo)斷面以上40 m 和下比降斷面以下40 m處有“L”形彎道。主流在起點(diǎn)距30 m～40 m 之間，洪水時主流向左岸移動。基本水尺斷面下游12.5 km 處有金盆水庫，高水受水庫回水影響。

（2）秦渡鎮(zhèn)水文站位于西安市鄠邑區(qū)秦渡鎮(zhèn)，1936 年4 月設(shè)立，為國家基本站、省級重要站，是渭河南岸中等面積區(qū)域代表站。集水面積566 km2，距河口里程36 km。測驗河段較順直。細(xì)沙河床，水流平穩(wěn)，兩岸系人工河堤。河面寬80 m～100 m。基本水尺斷面下游847 m處有灃惠渠滾水壩一座，該壩上游187 m處有潏河匯入，秦渡鎮(zhèn)站水位流量關(guān)系常受以上兩者同時或分別頂托影響。

（3）羅李村水文站位于陜西省藍(lán)田縣三里鎮(zhèn)羅李村，1954 年12 月設(shè)立，為國家基本站、一般站，為關(guān)中中部渭河南岸中等面積區(qū)域代表站。集水面積754 km2，距河口里程55 km。測驗河段較為順直，河床為砂卵石組成，沖淤變化較大，中水以下分為左右兩股，中間灘地寬約80 m，水位在512.50 m 以上時左右兩股合流，基上275 m 灞河左岸有藍(lán)橋河匯入。

2 資料收集

秦嶺北麓各河流量瞬時數(shù)據(jù)獲取采用常用的Z-Q 關(guān)系法[2]，這是由于水位與流量關(guān)系密切，一般都存在一定規(guī)律，水位過程易于觀測，而流量施測卻較為耗時和困難，因此河流流量的變化多是通過建立水位和流量的關(guān)系進(jìn)行推求，可行又經(jīng)濟(jì)。為分析水位流量關(guān)系變化情況，對各站歷年實測資料進(jìn)行收集，并根據(jù)收集資料繪制歷年水位流量關(guān)系圖。

陳河站2006 年～2017 年，秦渡鎮(zhèn)站、羅李村站2017 年以前水文資料均來自黃河流域水文年鑒[3]，歷年水位流量關(guān)系資料來自陜西省西安水文水資源勘測局資料室。河道斷面變化資料采用上述各站2001 年～2019 年實測資料成果。

（1）黑河陳河站，自建站后斷面位置沒有變化，建站以來實測最大流量1750 m3/s 發(fā)生于2002 年6 月9 日，次大流量1740 m3/s，第三大流量1140 m3/s，實測最小流量0.280 m3/s，發(fā)生于2008 年10 月17 日。該站2011 年～2019 年大斷面變化見圖2。

圖2 黑河陳河站歷年大斷面變化圖

（2）灃河秦渡鎮(zhèn)站，建站后觀測斷面位置遷移過4 次，現(xiàn)斷面從1965 年1 月起至今未變。建站以來實測最大流量808 m3/s發(fā)生于2002 年7 月11 日，次大流量515 m3/s，第三大流量500 m3/s，實測最小流量0.04 m3/s，發(fā)生于1962 年6 月21 日。該站2011 年～2019 年大斷面變化見圖3。

圖3 灃河秦渡鎮(zhèn)歷年大斷面變化圖

（3）灞河羅李村站，建站后觀測斷面遷移過4 次，現(xiàn)斷面從2015 年1 月起至今未變。建站以來實測最大流量1140 m3/s發(fā)生于1982 年8 月1 日，次大流量594 m3/s，第三大流量513 m3/s，實測最小流量0 m3/s 發(fā)生于1971 年5 月。該站2011 年～2019 年大斷面變化見圖4。

圖4 灞河羅李村站歷年大斷面變化圖

3 水位流量關(guān)系分析

根據(jù)水利部2012 年發(fā)布的《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2012）和2015 年發(fā)布的《水文巡測規(guī)范》（SL 195-2015）對以上各站5 a 以上中、高水水位流量關(guān)系進(jìn)行分析。

（1）黑河陳河站水位流量關(guān)系，通過點(diǎn)繪歷年中、高水水位流量關(guān)系，可以看出陳河站水位流量關(guān)系多呈繩套線，分析其原因，主要是受洪水漲落影響、下游金盆水庫蓄水產(chǎn)生的回水影響以及斷面沖淤變化影響。該站水位流量關(guān)系變化較大，1996 年～2019 年間同一水位相應(yīng)流量最大相差700 m3/s，在發(fā)生較大洪水時，應(yīng)實測過程確定其水位流量關(guān)系。后期可考慮采用側(cè)掃流速儀等在線測流系統(tǒng)，實現(xiàn)流量測驗自動化。陳河站歷年水位流量關(guān)系見圖5。

圖5 黑河陳河站歷年水位流量關(guān)系圖

（2）灃河秦渡鎮(zhèn)站水位流量關(guān)系，通過點(diǎn)繪歷年中、高水水位流量關(guān)系，可以看出秦渡鎮(zhèn)站水位流量關(guān)系多呈繩套線，分析其原因，主要是受下游灃惠渠大壩及潏河漲水頂托產(chǎn)生的回水影響，水位流量關(guān)系變化復(fù)雜。但是該站含沙量小，適宜HADCP 在線測流系統(tǒng)，目前已修建采用，可實時進(jìn)行流量過程測驗，彌補(bǔ)傳統(tǒng)流量測驗不足，該站歷年水位流量關(guān)系見圖6。

圖6 灃河秦渡鎮(zhèn)站歷年水位流量關(guān)系圖

（3）灞河羅李村站水位流量關(guān)系，通過點(diǎn)繪歷年中、高水水位流量關(guān)系，可以看出羅李村站水位流量關(guān)系呈多條臨時曲線或繩套線，分析其原因，主要是受洪水漲落影響、斷面沖淤變化及測驗斷面分叉、斜流等因素影響，造成水位流量關(guān)系變化頻繁。該站斷面不規(guī)整，測站控制差，水位流量關(guān)系復(fù)雜。目前河道整治尚未進(jìn)行，無合適自動測驗儀器用于其流量測驗，仍需采用人工控制吊儀測驗流量變化過程以滿足水位流量關(guān)系定線及推流要求。后期河道整治后，可采用修建標(biāo)準(zhǔn)斷面、量水堰等辦法簡化流量測驗。其歷年水位流量關(guān)系見圖7。

圖7 灞河羅李村站歷年中高水水位流量關(guān)系圖

4 結(jié)論

對西安市境內(nèi)秦嶺北麓黑河陳河水文站、灃河秦渡鎮(zhèn)水文站、灞河羅李村水文站測驗斷面、歷年水位流量關(guān)系變化進(jìn)行綜合分析，得出以下結(jié)論：上述三站，水位流量關(guān)系多受洪水漲落、變動回水變化、斷面沖淤影響等因素，加之部分站（秦渡鎮(zhèn)站、羅李村站）測站控制較差，使其形成不穩(wěn)定水位流量關(guān)系，需要測驗其流量變化過程，來進(jìn)行推流。其中秦渡鎮(zhèn)站因其河水含沙量小，已采用適用的HADCP 在線測流系統(tǒng)。陳河、羅李村兩站在當(dāng)前沒有合適的自動儀器前仍需人工測驗洪水變化過程，來確定其水位流量關(guān)系的變化。進(jìn)而判斷，西安市境內(nèi)秦嶺北麓各河流受洪水漲落、斷面沖淤、水利工程等因素影響，其水位流量關(guān)系較為復(fù)雜，在制定水文巡測方案時應(yīng)積極采用新儀器、新方法，必要時采用工程措施，例如河道整治、修建量水堰等以實現(xiàn)流量測驗自動化，提高精度，減輕測驗人員工作強(qiáng)度。