无定河流域洪峰流量的空间变化统计分析

赵丹丹

摘要：近年来，无定河作为黄河中游的一级支流，其洪峰流量时空变化规律的研究对于河龙区间在洪水以及泥沙防治方面的影响深远。本文以《黄河中游河口镇至龙门区间水利水保工程对暴雨洪水泥沙影响研究》（徐建华等编著）为数据来源，通过无定河10个水文站的洪峰流量实测数据，对于20世纪50年代至21世纪初近60年的洪峰流量空间变化以及洪水特性进行分析，从对于无定河流域的河流工程有一定的借鉴意义。

关键词：无定河；洪峰流量；空间变化规律

引言：河流是陆地表面上接纳、汇集和输送水流的通道，是地球上水分循环的重要路径，也是与人类关系最密切的一种天然水体。洪水的频率和严重程度与人口增长趋势相当一致，我国迅猛的人口增长，扩大耕地，围湖造田，乱砍滥伐等人为破坏不断地改变着地表状态，改变了汇流条件，加剧了洪灾程度。近年来，国内对于这方面的关注以及研究程度逐步提高。2013年，王义民等采用功率谱分析法和灰关联分析法从宏观和微观角度对黄河上游年最大洪峰流量进行规律研究。邱玉茜对于无定河中游干支流进行设计洪峰流量的频率分析，他根据实测历史洪水，对无定河中游几个水文站进行洪峰流量的频率分析。从学者对于无定河的洪峰流量分析来看，基本都从时间角度去分析其变化规律，而从空间角度对于无定河洪峰流量的变化分析几乎没有。本文旨在以数理统计分析以及频率分析的方法，对无定河近60年的洪峰流量进行空间分析，在一定程度上对黄河的防洪减沙工作以及洪水资源化有其重要的借鉴作用。

1.研究区概况

根据《黄河中游河口镇至龙门区间水利水保工程对暴雨洪水泥沙影响研究》以及水文条件可知：无定河上游段布设有2个水文站，分别为横山站（无定河支流芦河）和殿市站（无定河支流黑木头川）；无定河中游段布设有7个水文站，分别为赵石窑站、马湖峪站（无定河支流马湖峪河）、青阳岔站（无定河支流大理河）、李家河站（无定河支流小理河）、曹坪站（无定河支流大理河）、丁家沟站以及绥德站（无定河支流大理河），其中赵石窑站、丁家沟站为无定河干流上的水文站；无定河下游段布设有—个水文站，即白家川站（干流）。

2.无定河洪峰流量空间变化统计分析

2.1干流洪水来源比例分析

2.1.1赵石窑站洪水来源比例分析

赵石窑站是无定河流域中游的一个水文站，该处的洪水主要来自于无定河流域上游的横山站、殿市站以及韩家卯站。由于缺少韩家卯水文站洪峰流量的相关数据，所以在这里暂不作关于此站的相关分析。根据赵石窑水文站相关数据统计，该站在1954年-2006年间发生81次较大洪水，而对该数据处理后，得出共有54次洪水来源于上游横山站以及殿市站。赵石窑站发生的54次洪水中，来源于殿市站的洪水占到58%左右，而来源于横山站的洪水占到42%左右，二者相差不大。但由于横山水文站所在的支流芦河是无定河上游一条大支流，这条支流上所发生的洪水对于无定河干流的影响远远超过了殿市站所在的小支流黑木头川，因此赵石窑站的所发生54次洪水主要来自于无定河上游的大支流——芦河。

当然，赵石窑站还有部分洪峰流量如1965年、1993年的洪水没有相应的来源，是由于设有水文站的主要是无定河的大支流或者较大支流，因此这部分的洪水可能来源于其他小支流。

2.1.2丁家沟站洪水来源比例分析

丁家沟站是无定河中游干流处的一个水文站，根据丁家沟水文站相关数据统计，该站在1954年-2006年间发生75次较大洪水，该数据经处理后，得出共有61次洪水来源于中上游7个水文站，即上游横山站以及殿市站，中游赵石窑站、马湖峪站、青阳岔站、李家河站以及曹坪站。在该站发生的61次洪水中，来源于赵石窑站、马湖峪站、殿市站、曹坪站以及李家河站的洪水分别占20%、19%、17%、16%以及12%，而且共占到该站洪水来源的一半以上。由于青陽岔站以及曹坪站位于大理河上，而大理河又是无定河中游一个大支流，且该支流上发生的洪水对干流影响远大于马湖峪河和黑木头川的影响，而且赵石窑站位于无定河干流处。综上所述：无定河流域干流处丁家沟站的洪水主要来源于干流赵石窑站、中游支流大理河处。

丁家沟站还有部分洪峰流量如1968年、1993年、2003年的洪水没有相应的来源，是由于设有水文站的主要是无定河的大支流或者较大支流，因此这部分的洪水可能来源于其他小支流或者由于缺少洪要所致。

2.1.3白家川站洪水来源比例分析

白家川站位于无定河下游河口处，根据白家川站相关数据统计，该站在1954年到2006年间发生65次较大洪水，该数据经整理后，得出共有57次洪水来源于中上游9个水文站。如图8所示，在白家川站发生的洪水中，来源于赵石窑站、马湖峪站、丁家沟站以及绥德站的洪水分别占11%、11%、18%及17%，而且共占到该站洪水来源的一半以上。其他水文站占白家川站洪水来源的比例虽较小，但由于其处于无定河流域的较大支流上，所以它们也是该站洪水的主要来源，如横山站、曹坪站等。由此可知：白家川站主要的洪水来源为干流处的赵石窑站、丁家沟站，上游的芦河以及中游的大理河。白家川站还有部分洪峰流量如1956年、1960年、1965年的洪水没有相应的来源，是由于设有水文站的主要是无定河的大支流或者较大支流，因此这部分的洪水可能来源于其他小支流或者由于缺少洪要所致。

2.2干流洪水来源比例分析

2.2.1赵石窑站洪水来源时间规律分析

根据上述分析可知，无定河上游干流处赵石窑水文站的洪水主要来源于其上游大支流芦河，而芦河发生的洪水到达干流赵石窑处所经历的时间可分为三个时间段。在赵石窑站来源于芦河的31次有效洪水中，芦河发生的洪水在1-5小时之内到达赵石窑处的比例占到一半以上，为54%；而在6-10小时之内和经历了10小时以上才到达赵石窑站的比例相等，为23%。由此可知：无定河上游支流芦河发生洪水后，到达干流赵石窑水文站所经历的时间间隔基本维持在1-5小时之内。

2.2.2丁家沟站洪水来源时间规律分析

丁家沟站位于无定河中游干流处，根据上述分析可知，丁家沟水文站的洪水主要来源于干流赵石窑站以及中游支流大理河的李家河站和曹坪站，其洪水来源的时间段也可分为三段。在丁家沟站来源于赵石窑站、李家河站以及曹坪站总共94次有效洪水中，这三个站发生洪水在1-5小时内到达丁家沟站的比例最大，占到58%；洪水在6-10小时之内到达丁家沟站的比例为29%；而这三个站发生的洪水在经历了10个小时以上才到达丁家沟站的比例最小，占到13%。由此可知：干流赵石窑水文站处以及中游支流大理河的李家河站和曹坪站处发生的洪水大多数是在1-5小时之内到达中游干流丁家沟水文站处的，经过6-10小时之内到达丁家沟水文站的洪水次之。

2.2.3白家川站洪水来源比例分析

根据上述分析可知，无定河流域河口处白家川水文站的洪水主要来源于上游干流处的赵石窑站、支流大理河的绥德站以及中游干流处的丁家沟水文站。在白家川水文站来源于赵石窑站、丁家沟站以及绥德站总共117次有效洪水中，这三个站发生的洪水在1-5小时之内到达河口处白家川站的比例为42%；在6-10小时之内到达白家川站的比例为46%；而经历了10小时以上到达白家川站的洪水只占到12%。由此可知：无定河上游干流赵石窑水文站处以及中游支流大理河的绥德站和干流丁家沟站处发生的洪水大多数是在1-5小时和6-10之内到达下游河口处白家川水文站的。

3.结论

通过以上数据分析，可以得出以下结论：

（1）根据对无定河流域三个干流水文站1956-2006年近60年的洪峰流量进行统计分析得出：无定河上游干流赵石窑水文站的洪水主要来源于上游大支流芦河，中游干流丁家沟水文站的洪水来源主要来源于上游赵石窑水文站以及中游大支流大理河，河口处白家川水文站的洪水主要来源于赵石窑水文站、中游大支流大理河以及中游干流处的丁家沟水文站。

（2）无定河上游支流以及上游干流水文站处所发生的洪水主要是经过1-5小时之内到达其下游干流的，当然也存在特殊情况，如在6-10小时之内和10小时以上才到达干流水文站处，这里暂不作说明。endprint