灞河馬渡王水文站超標準洪水分析

田美云

（西安水文水資源勘測中心,陜西 西安 710100）

灞河全長107 km,流域面積2564 km2,河床平均比降6.0‰。灞河是一條不對稱水系,它的左岸支流少而長,右岸支流眾多而短小。灞河干流因受地質構造的控制,形成復式釣鉤狀水系。灞河中游設立有馬渡王水文站,是掌握灞河水情信息的重要來源.

1 測站概況

馬渡王水文站為灞河中游控制站,系二類精度水文站,省級重要站,國家基本站。1952 年6 月設立,位于西安市灞橋區席王街道辦馬渡王村,測站控制集水面積1601 km2,控制河長73.9 km,河流平均比降5.98‰,距河口里程30 km。

馬渡王站系秦嶺北麓東部地區中等面積區域代表站,為控制水量地區分布,借以掌握各種水文特征變化規律,為發展水利水電事業服務,為西安市防洪、河道治理、城市供水服務,為水資源管理、水生態監測、水資源評價提供重要依據。測驗項目有：水位、流量、泥沙、泥顆、水溫、降水、蒸發等。

2 測驗斷面及設施現狀調查

馬渡王站測驗河段較順直,卵石河床,沖淤變化較大。基上350 m處有一滾水壩,基上1 km處右岸有支流紅河匯入,基下200 m處有一彎道,基下500 m處有公路大橋,左右岸各有一條引水渠,對枯季流量影響較大。

馬渡王站設有基本水尺斷面兼流速儀測流斷面及浮標測流斷面,其中浮標斷面設有上、中、下斷面,上至中,中至下斷面間距均為100 m。馬渡王站測驗設施有：

（1）水位觀測設施,基本水尺斷面設立直立式及斜坡式水尺,人工觀讀水位；比降斷面設立直水尺和斜坡式水尺,人工觀讀比降水位。

（2）流量測驗設施,基本水尺斷面建有閉口式單主索鉛魚纜道一套,主索跨度220 m,副索跨度220 m。鉛魚纜道為半自動控制系統,基本滿足流量和泥沙測驗實際需要。

（3）泥沙測驗設施,使用纜道,采用橫式采樣器采取水樣或岸邊器皿采取水樣。

（4）降水量和蒸發量,馬渡王站院內建有12 m×12 m標準降蒸觀測場,場內安裝人工雨量計、自記雨量計、E-601蒸發器、E-20 cm蒸發器。降水量觀測方式：報訊采用自動測報模式,將與資料采用人工觀讀數據；蒸發量采用人工觀測方式。

馬渡王水文站報汛方式：該站及屬站水位、雨量監測信息通過4G通訊網絡（GPRS）直接上報西安水情分中心,其他水情監測信息通過手機短信形式經省水情信息中心中轉至西安水情分中心后,上報陜西省水文水資源勘測中心水情中心。

3 洪水特征分析

馬渡王站洪水主要由上游暴雨和連陰雨形成,最早發生在4月上旬,最遲在10 月下旬,7、8 兩月洪水大,峰型瘦,洪水漲落急劇,一般洪水為多峰型,歷時長、洪量大。沙峰一般比水峰先出現,主要是上游紅河來沙。

馬渡王站水位流量關系受洪水漲落及沖淤變化影響,呈繩套曲線或臨時單一曲線,見圖1。馬渡王站測驗斷面沖淤變化較大,近年來受下游水利工程影響淤積嚴重,曾對斷面進行整治清理,使河床下降,斷面變化見圖2。

圖1 灞河馬渡王站水位流量關系圖

圖2 灞河馬渡王站2000年～2021年大斷面套繪圖

馬渡王水文站建站以來實測最高水位：432.02 m,調查最高水位：432.56 m,實測最大流速：4.65 m/s,實測最大水深：2.20 m,實測量最大含沙量：950 kg/m3。實測最大流量1480 m3/s,發生于1982年8月1日；次大實測流量1140 m3/s發生于1965年7月21日；第三大實測流量998 m3/s,發生于2011年9月11日。實測最小流量0.060 m3/s,多年平均流量14.4 m3/s；多年平均徑流量4.417 億m3,多年最大徑流量10.5億m3,多年最小徑流量1.251 億m3,多年平均降水量617.1 mm；多年最大降水量999.0 mm,多年最小降水量364.0 mm。

根據《陜西省洪水調查資料》（黃河流域）、《西安市實用水文手冊》和《西安市灞河入渭河段綜合治理工程初步設計報告》等有關資料,灞河馬渡王水文站斷面歷史調查洪水1835 年洪峰流量2900 m3/s。

4 超標準洪水量級確定

根據多年來馬渡王實測資料及調查洪水資料,對馬渡王水文站洪峰流量頻率進行計算,見表1。

表1 馬渡王站洪峰流量頻率計算結果

經過調查,馬渡王站現狀設施下,水位觀測能力100 年一遇洪水；纜道設計測洪能力30 年,在加裝雷達流量計后,實際測洪能力為20 年一遇。

結合設施現狀,確定當灞河馬渡王站發生超保證流量1500 m3/s,相應水位在431.28 m以上的洪水,或者纜道設施出現故障,常規測驗方法出現困難時,啟動本方案進行水文測報。

5 超標準洪水測驗部署建議

現馬渡王水文站基本斷面處河堤高程為433.23 m,比1953 年洪峰流量2160 m3/s,相應水位432.84 m高0.39 m。由于河床整治下切,根據2020年修訂報汛曲線,發生1953年洪峰流量2160 m3/s時在現斷面水位為432.30 m,河堤頂比該水位高0.93 m。根據《水位觀測標準》（GB/T 50138-2010）4.1.4水尺觀讀范圍,應高于測站歷年最高水位0.5 m以上,因此面對大洪水該站應布設水尺觀測水位不低于433.34 m。發生超標準洪水時水文測驗工作建議按以下進行部署。

（1）水位觀測

當出現大洪水時,觀測人員進入戰備狀態。首先保護好自記水位計,能使其正常工作。當自記水位計出現故障時,觀測人員駐守基本斷面,密切注意水情變化,按6 min的倍數觀測。采用各種方法觀測出完整的洪水水位變化過程。

當基本斷面發生滑坡時,立即在上下游選擇適宜河段,設置木樁,捆綁水尺板,測量水尺板頂高程,觀測推算水位。無法設置水尺時,應立即用水準儀從水準點或者固定點直接引測水面高程,計算出水位。若引測不方便,在大樹或在后院升降索臺階上做好洪水痕跡標記,并記錄其編號、時間,能引測時,立即進行測量。

水位觀測必須確保過程完整,數值正確,同時保證觀測人員人身安全。

（2）流量測驗

當馬渡王站發生保證流量1500 m3/s,相應水位在431.28 m以上時,左岸護坡有可能被沖刷破壞致使水尺無法觀測,應當注重觀察,注意安全。標注洪痕,利用天然浮標測流。

當洪水流量達4380 m3/s時,會對觀測設施造成損壞,應及時轉移水文資料及測量器具,確保人身安全,觀測洪痕、利用天然浮標測流。

若出現更大洪水或者地質災害,測驗設施被沖毀,應及時搶救出測驗資料。人員向背后崖背撤離。無法觀看水尺時,應立即用水準儀從水準點或者固定點引測,直接測量水面高程計算出水位；若引測不方便,應做好洪水痕跡標記,并記錄其編號、時間,能引測時即可進行測量。同時做好上、下比降的洪痕記錄,以便洪水過后補測比降,推算流量。

在馬渡王水文站基本斷面以下405 m處灞河東里橋設立應急測驗斷面并刻畫水尺。在馬渡王站測驗設施出現故障時在該橋用流速儀法水面測流,借用先前實測斷面計算流量。出現較大洪水橋上測流危險時,基本斷面觀測比降推流,或利用漂浮物中泓測流。

（3）泥沙測驗

單沙在水邊水流明顯處水面取樣。斷沙隨流量一同進行,纜道無法測驗時在河邊取樣。

（4）報汛工作

正常情況下,雨量、水位數據自動上傳；設備故障時使用手機APP/QQ/微信/電話等方式向西安水情分中心報送雨水情信息,同時向灞橋區防辦報送；斷電斷網時采用衛星電話報汛,無論如何應千方百計將水情傳遞出去,不遲報、不誤報。若河道設施全部被毀,洪水位又無法引測,應有熟知本站河道特性的兩人以上對水位、流量進行目估,并報水情科予以水情參考；及時計算分析流量,使本站的實測發報能及時上報,報汛曲線得以及時修訂。

6 結論

對灞河馬渡王水文站測驗設施及斷面、洪水特性進行分析,結合實際對該站超標準洪水量級進行確定,并據此對該站超標準洪水測報方案部署提出了建議,為該站有效應對洪水災害突發事件,確保發生超標準洪水時能測得到報得出,有力支撐防洪減災奠定基礎。