陆水流域毛家桥(二)水文站2016年“6·2”暴雨洪水分析

(长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局赤壁分局，湖北 赤壁 437300)

2016年6月1～2日，陆水流域普降大暴雨，毛家桥(二)水文站集水区内，塘口站2 d降雨量为148 mm，杨林桥站为280 mm。毛家桥(二)水文站相应出现大洪水，水位达到 61.57 m，仅低于历史实测最高洪水位(1967年61.97 m)0.40 m，最大流量为815 m3/s，为历史实测洪水第七位。

1 毛家桥(二)水文站概况

毛家桥(二)水文站地处鄂东南山区，流域面积364 km2，属典型的山溪型小河测站，来水主要承接断面上游降水，该站为陆水水库入库支流控制站。毛家桥(二)水文站为高堤河控制站，与白霓桥(二)水文站大市河控制站在断面下游 2.5 km处汇合后流经约3 km注入陆水水库。陆水水库水位在57 m以上对毛家桥(二)水文站水位流量关系有顶托影响。毛家桥(二)水文站水系图及其河段平面见图1和图2。

图1 毛家桥(二)水文站水系

图2 毛家桥(二)水文站河段平面示意

毛家桥(二)水文站测验断面较为顺直，控制条件良好，在测流断面上游约500 m处有一座石堰砚，来水经此处形成跌水，产生水跃，下泄至测流断面。当水跃行至断面时，水跃基本消失。断面下游约800 m范围为顺直河段，河床由礁板、岩石组成，断面主槽呈“U”型，在水位达 59.10 m以上时左岸开始漫滩，滩地为稻田，土壤为沙质。

2 水位流量关系分析

毛家桥(二)水文站主要受洪水涨落影响，同一水位级下的面积、糙率、水力半径等水力因素较为稳定，水位流量关系曲线呈单一线。毛家桥站设立于1960年，于1965年11月上迁800 m，新设毛家桥(二)水文站。为保证样本序列的一致性，统计毛家桥(二)水文站1966～2016年期间共51 a实测流量资料(选择1985，1995，2005，2015为代表年)。通过点绘毛家桥(二)水文站水位-流量关系曲线(见图3)，发现毛家桥(二)水文站水位-流量关系曲线有逐年出现向左偏移趋势。

图3 毛家桥(二)水文站多年水位流量关系曲线

分析图3可知，毛家桥(二)水文站低水期水位流量关系较稳定，在中高水期(>55.10 m，由毛家桥(二)水文站任务书查得)出现左偏现象，同流量下水位逐年抬高。现状与20世纪70～80年代相比，同流量下水位提高约0.5 m，同水位下流量减少约13%。

3 水位流量关系曲线变化原因分析

3.1 断面变化影响

断面的明显改变可以使同一水位下的断面面积和流速发生变化，导致同水位下的流量增加或减少，从而引起水位-流量关系曲线发生年际系统偏离。分析1966年以来毛家桥(二)水文站实测大断面资料(见图4)可知，毛家桥(二)水文站大断面主槽基本稳定，左岸滩地有上抬趋势。以1985年断面面积为基准，按照57.50 m(中水期水位 55.10～57.80 m，由毛家桥(二)任务书查得)以下水位来计算各年份断面面积，得出1985年面积为 96.8 m2，1995为94.9 m2，2005年为94.4 m2，2015年为93.6 m2。1995，2005年和2015年对比1985年断面面积偏小2%、2.4%和 3.3%，说明变化程度较小。

图4 毛家桥(二)水文站近年大断面变化

3.2 断面糙率变化分析

河道糙率直接影响断面流速的变化。糙率值与水深、比降、河床质组成、断面几何形状、水流平面形状等诸多水力因素有关，根据曼宁公式:

(1)

式中，V为流速，m3/s;R为水力半径，m;S为水面比降；n为糙率。

选择1985，1995，2005，2015年绘制糙率曲线进行对比分析，见图5。

图5 毛家桥(二)水文站近年水位-糙率关系曲线

由图5可知，各年份糙率曲线间系统偏离程度较小，糙率年际变化幅度在 0.02～0.04，说明毛家桥(二)水文站糙率年际变化不显著。

3.3 水位落差的影响

陆水水库自1969年12月建成以来，在高洪期有一定的滞洪作用，对毛家桥(二)水文站水位流量关系有一定影响。选取大洪水年(1991，1994，2016年)各流量级的水位落差(见表1)，总体上看，毛家桥(二)水文站至陆水水库水位落差随流量增加而增加，但自1991年(实测历史第二大洪水)起，流量越小，毛家桥(二)水文站至陆水水库水位落差减少越多，大流量则不明显。

表1 各级流量下水位落差变化情况 m

3.4 实际调查

根据6月2日现场实地查勘，发现毛家桥(二)水文站上游约8 km处出现短历时小面积溃口，促使河道水流外泄，断面流量减小。根据经验估算溃口流量约100 m3/s, 与实测流量偏离毛家桥(二)水文站历年水位流量关系综合曲线大致相符。

4 结 论

通过对毛家桥(二)水文站的洪水分析，发现其水位流量关系存在左偏现象，可以得到以下结论。

(1)该站行洪能力存在下降趋势，表现为水位流量关系曲线逐渐向左偏移，特别是在陆水水库建成以后。

(2)该站水位流量关系发生变化受多种因素综合影响。

(3)陆水水库的调节作用对该站水位流量关系的影响是短暂的，仅使关系曲线发生局部变形，且可能形成小绳套曲线。

(4)该站流量偏小，主要原因是上游出现短历时小面积溃口。