渭河下游2020年8月洪水特性及其河道影响分析

白少智，李 朗，包岁利，张 蓉

(1.陕西省河流工程技术研究中心，陕西 西安 710018；2.陕西文化产业(韩城)投资有限公司，陕西 渭南 715499)

受三门峡水库建成蓄水运用和来水来沙条件的影响，渭河下游河道发生了很大变化。不同时期，渭河中下游河道条件有所差异。随着来水来沙随时间的变化以及边界条件的变化，渭河下游河段河床稳定性会发生变化[1]，这对河道洪水演进带来一定影响。针对渭河下游2020年8月洪水，分析其洪水演进特性及河道影响[2]。

1 降雨及洪水大小

1.1 降雨情况

受外围暖湿气流影响，2020年8月中旬，泾、渭河流域出现第一次大范围暴雨过程，暴雨中心位于甘肃天水至陕西鄠邑区秦岭北麓一带；最大日降雨量集中在8月16日，日降雨量大于50 mm的有135站，日降雨量大于100 mm的有4站，最大日降雨为陈仓区庵坪站111 mm；次降雨量大于100 mm的有225站，次降雨量大于150 mm的有64站，次降雨量大于200 mm的有14站，最大为涝河八里坪站233.6 mm。8月21日～24日，泾、渭、洛河流域出现第二次大范围降雨过程，雨区为由天水东向北经秦安张家川之间再向东北至泾源、华亭、陇县一带的狭长区域；最大日降雨量集中在8月24日，次降雨量大于50 mm的有24站，最大为后川河张川镇站的85.2 mm。次雨量等值线图见图1、图2。

图1 渭、泾、洛河流域8月13日～19日次雨量等值线图

图2 渭、泾、洛河流域8月21日～24日次雨量等值线图

1.2 洪水大小

受降雨影响，渭河下游出现了两场首尾相连的洪水过程，干支流各水文测站均出现多次洪峰流量，见图1、表1、表2。其中，渭河干流林家村站8月18日3时30分洪峰流量为1360 m3/s，支流清姜河益门镇站17日18时36分达到洪峰流量为148 m3/s，千河千阳站17日14时达到洪峰流量为274 m3/s，石头河鹦鸽站18日13时12分洪峰流量为124 m3/s，千河王家崖水库和石头河水库出库最大流量分别为300 m3/s、178 m3/s，林家村～魏家堡区间干支流洪水汇合后，魏家堡站8月18日9时42分到达洪峰，流量大小为2650 m3/s。随后支流汤峪河漫湾站19日4时0分出现洪峰流量49.6 m3/s，黑河黑峪口8月19日1时45分洪峰流量595 m3/s，涝河涝峪口站19日8时20分洪峰流量122 m3/s，魏家堡～咸阳区间干支流洪水及水库放水汇合后，渭河咸阳站8月19日15时30分出现洪峰，流量大小为3160 m3/s，相应的含沙量29.8 kg/m3。支流沣河秦渡镇站8月19日9时20分达到洪峰流量212 m3/s，浐河常家湾站19日16时洪峰流量57 m3/s，灞河马渡王站18日11时洪峰流量111 m3/s，泾河张家山站8月18日17时55分洪峰流量635 m3/s，桃园站8月19日5时洪峰流量656 m3/s，咸阳～临潼区间干支流洪水汇合后，渭河临潼站8月20日0时0分出现洪峰，流量大小为3880 m3/s；8月21日6时0分渭河华县站也出现洪峰，其流量大小为3000 m3/s，相应的最大含量沙量56.2 kg/m3，是渭河今年入汛以来最大洪水。

受第二次降雨影响，渭河林家村站8月24日2时46分洪峰流量1080 m3/s，千河千阳站24日3时42分洪峰流量245 m3/s，魏家堡站8月24日10时洪峰流量1570 m3/s；黑河黑峪口8月24日21时洪峰流量337 m3/s，黑河金盆水库最大出库流量337 m3/s，干支流洪水及水库放水汇合后，渭河咸阳站8月25日3时0分洪峰流量1710 m3/s；沣河秦渡镇站8月24日9时45分洪峰流量70.7 m3/s；灞河马渡王站24日11时42分洪峰流量57.1 m3/s，渭河临潼站8月25日10时0分洪峰流量2160 m3/s；泾河张家山站8月25日1时52分洪峰流量582 m3/s；渭河华县站8月25日21时30分洪峰流量1770 m3/s。洪水特征值统计见表1～表2，渭河干流主要站洪水过程线见图3。

表1 渭河中下游各站2020年8月12日～31日第一场洪水特征值统计表

表2 渭河中下游各站2020年8月12日至31日第二场洪水特征值统计表

图3 渭河干流主要站“20·8”洪水过程线

2 洪水特性分析

2.1 洪水主要来源于咸阳以上渭河干支流

渭河干支流各站洪量计算分析见表3，从表3中可以看出，本次洪水过程中各水库调蓄作用不同。受冯家山、王家崖和石头河水库调蓄后，达到了“削峰增量”的作用，而金盆水库的作用是“削峰减量”。计算8月12日8时～31日8时的魏家堡站涨水期各水库入、出库洪量，千河千阳站入库洪量为1.3720亿m3，经冯家山水库、王家崖水库调蓄后，王家崖水库出库洪量2.1764亿m3，增加洪量0.8044亿m3，魏家堡站涨水期王家崖水库洪量增加率5.3%；石头河鹦鸽站入库洪量为0.7663亿m3，石头河水库出库洪量0.9933亿m3，增加洪量0.2270亿m3，魏家堡站涨水期石头河水库洪量增加率1.5%；黑河金盆水库入库洪量为2.7080亿m3，金盆水库出库洪量2.6553亿m3，减小洪量0.0527亿m3，咸阳站涨水期金盆水库洪量削减率0.3%。

从表3中还可看出，魏家堡站洪量15.175亿m3，占咸阳站洪量的86.7%；咸阳站洪量17.499亿m3，占临潼站洪量的72.8%；临潼站洪量24.03亿m3，占华县站洪量的103.3%。分析魏家堡站的洪量构成，林家村站洪量为7.6131亿m3，清姜河、千河、石头河三条支流控制站洪量之和为3.5790亿m3，这四站洪量合计占魏家堡站洪量的73.8%。结合洪水后林～魏区间洪水调查分析，林～魏区间17条未控支流估算洪量为1.6017亿m3，占魏家堡站洪量的10.6%，说明区间洪量基本平衡。分析咸阳站的洪量构成，魏家堡站洪量15.175亿m3，区间三条支流汤峪河、黑河、涝峪河控制站洪量之和2.6779亿m3，二者合计占咸阳站的102.02%。

表3 渭河“20·8”洪水干支流各站洪量计算分析表

2.2 洪水演进特点

(1)洪峰传播时间偏长

从渭河下游各站典型洪水传播时间统计表4中可知，2020年8月洪水渭河咸阳至临潼站洪峰传播时间分别为9.4 h、8.5 h，临潼至华县站洪峰传播时间分别为12.0 h、30.0 h。依据表中数据，与量级接近的“13·7”“19·9”洪水传播时间对比，可以看出咸～临段传播历时比“13·7”“19·9”短4.4 h、3.8 h，临～华段传播历时比“13·7”长13.0 h，比“19·9”洪水传播历时短1.0 h。说明本次洪水临潼～华县河段洪峰传播时间偏长。

表4 渭河下游各站洪水传播时间对比表

(2)洪峰削减率偏小

统计渭河下游各站典型洪水洪峰特征值，见表5。对比“13·7”“19·9”洪水与2020年8月洪水河段洪峰削减率，可知此次洪水临潼～华县河段洪峰削减率为22.7%，均小于这两次典型洪水的30.8%、35.8%，表明临潼～华县河段洪峰削减率偏小。

表5 渭河下游各站典型洪水洪峰特征对比表

(3)洪峰水位偏高

对比临潼～渭南河段典型洪水洪峰水位可知，“20·8”洪水与量级接近的“13·7”“19·9”洪水相比，其洪峰水位均高于“13·7”洪水，临潼站高1.23 m，水位站交口、渭南(二)站分别高0.91 m、0.19 m，华县站高1.15 m。说明此次洪水在临潼～渭南河段洪峰水位偏高。

3 洪水对渭河下游河道的影响

3.1 漫滩情况

依据洪水期河道查勘，渭河下游全线平槽漫滩，滩区近三成漫滩，其中临潼段西渭阳险工段、临潼秦王一桥上下游、交口抽渭退水渠口下游、西韩铁路桥桥下、南赵工程段多处河段洪水漫滩，渭南市区全段洪水平槽；尤河口以下河段部分连坝路被淹没，多处河段洪水已临堤防，部分南山支流河口出现洪水顶托现象，其中石堤河拦水闸、长涧河桥下顶托情况明显。

3.2 下游冲淤概况及河势变化

渭河“20·8”洪水主要出现在8月中下旬，下游各站8月中下旬输沙率法冲淤量计算见表6。从表中可以看出，渭河“20·8”洪水输沙率法冲淤量，下游河道共淤积泥沙2131.2万t，其中咸阳～临潼河段淤积泥沙1168.2万t，临潼～华县河段淤积泥沙963万t。

表6 渭河下游各河段冲淤量计算表(输沙率法) 单位：万t

由于本次洪水以咸阳以上渭河干支流来水为主，洪水历时长、含沙量小，洪水期间河势变化不大，仅局部河段河势发生变化：一是华州河段，北拾控导工程最上游3#坝上首河湾发展明显，坝头迎流段因河势变化着流；二是大荔河段，苏村工程弯顶呈现下挫之势。

3.3 中下游各站常水位及主槽过洪能力变化

渭河中下游常流量对应的水位为常水位。依据本次洪水前后渭河中下游各水文站的实测水位、流量数据，点绘水位～流量关系曲线，确定各水文站的常水位见表7。可以看出，洪水前后渭河中游林家村常水位保持不变，魏家堡站常水位下降0.02 m，基本保持不变；咸阳站下降0.17 m；渭河下游临潼站常水位抬升0.15 m，咸阳、华县站分别下降0.15 m、0.22 m。

由表7可知，洪水后林家村、魏家堡、咸阳、临潼、华县站的主槽过洪能力分别为2000 m3/s、1800 m3/s、2900 m3/s、4500 m3/s、3000 m3/s；渭河中游林家村、魏家堡站洪水后主槽过洪能力较汛前有所增大，增大值分别为200 m3/s、150 m3/s，咸阳站增大760 m3/s，渭河下游临潼站的主槽过洪能力与汛前基本接近，华县站洪水后主槽过洪能力较汛前有所提高，增大了850 m3/s。

表7 渭河“20·8”洪水中下游各站常水位与主槽过洪能力变化统计表

3.4 洪水造成的损失

渭河“20·8”洪水造成下游河道11处河道工程根石走失、铅丝笼石坍塌等险情，1处工程进坝路被冲毁。具体为仓西工程1#坝、8#～15#坝段出现险情；华县北拾控导工程3#旱滩坝坝头迎流段因河势变化着流，根石台发生严重冲塌险情，水上坝坡土胎外露成直坎，坝头有可能滑塌。现状坝头根石滑塌段长35 m，其中4 m宽笼石台全部塌失段长24 m，散抛石平台塌失后宽度不足1 m，严重威胁坝头安全区段长14 m。受洪水平槽漫滩影响，渭河下游滩区近三成玉米、油葵、苗圃等农作物和经济作物受到不同程度灾害损失。

4 结论与建议

4.1 结论

(1)受外围暖湿气流影响，2020年8月中下旬，泾、渭河流域出现两次持续暴雨过程，渭河中下游出现了两场首尾相连的洪水过程；林家村、魏家堡、咸阳站最大洪峰流量分别为1360 m3/s、2920 m3/s、3210 m3/s；临潼站最大洪峰流量3880 m3/s，洪量24.03亿m3；华县站最大洪峰流量3000 m3/s，最大含沙量56.2 kg/m3，洪量23.26亿m3。

(2)本次洪水具有“主要来源于咸阳以上渭河干支流”“渭河洪水与泾河小洪水相遭遇”“临潼～华县段洪峰传播时间偏长、削峰率偏小、洪峰水位偏高”等来源及演进特点。洪水过程中冯家山、王家崖水库和石头河水库起了“削峰增量”的作用，而黑河金盆水库的作用是“削峰减量”。

(3)本次洪水渭河下游全线平槽漫滩，滩区近三成漫滩，渭南尤河口以下河段部分连坝路被淹没，多处洪水临堤；造成下游河道11处工程不同程度根石走失、铅丝笼石坍塌及连坝路坍塌；受洪水平槽漫滩影响，渭河下游滩区近三成玉米、油葵、苗圃等农作物和经济作物受到不同程度灾害损失。

(4)由于洪水历时长、含沙量小，洪水期间河势变化不大，仅华州北拾、大荔苏村局部河势发生变化；按8月中下旬输沙率法计算，下游咸阳～华县河段共淤积泥沙2131.2万t，洪水后华县站主槽过洪能力有所提高，较汛前增大了850 m3/s。

4.2 建议

本次洪水过程中，冯家山、王家崖、石头河、黑河水库均起到了“削峰”作用，但对洪量有增有减。建议后续加强渭河流域各水库的防洪调度研究，为发挥水库防洪作用提供技术支撑。