月河长枪铺（三）站流量间测分析

2021-11-08 08:03杨晨光柯腾飞杨传友程时高

陕西水利 2021年10期

杨晨光，柯腾飞，杨传友，程时高

（安康水文水资源勘测中心，陕西安康 725000）

1 基本情况

1.1 测站基本情况

长枪铺水文站设于1959年12 月，位于陕西省安康市汉滨区建民镇陈家山村，集水面积2814 km2，距河口里程9.9 km，1965年1 月因河道截弯取直，原断面河流改道，基本断面上迁800 m 改为长枪铺（二）站；2011年1 月因修建十天高速公路基本断面上迁100 m，长枪铺（二）站变为长枪铺（三）站[1]；为月河干流控制站，属国家基本水文站，二类精度的水文站。测验项目有：水位、流量、泥沙、降水、墒情。管辖长枪铺、茨沟、药王、八庙、汉阴、蒲溪、包家河、东镇8 处基本雨量站。

1.2 流域概况

月河是汉江的一级支流，发源于汉阴县凤凰山铁瓦店山麓，由西向东流经汉阴、汉滨两县汇入汉江，河长112.6 km，流域面积2826 km2。河床为砂卵石组成，比降平缓，川道、丘陵分布较广，土地肥沃，灌溉条件好，是安康市的主要产粮区。流入月河的主要支流有观音河、洞河、恒河、付家河四条，最大支流为恒河，这四条支流均分布在月河左岸，右岸无较大支流，水系分布呈扇形。流域水系图见图1。

图1 流域水系图

1.3 水文气象

月河属北亚热带湿润、半湿润气候，冬季寒冷少雨；夏季多雨并有伏旱；春暖干燥，秋凉湿润并多连阴雨，气候温和，四季分明，雨量充沛，无霜期长。多年平均降水量842.6 mm，主汛期在7 至9 月，暴雨中心一般在汉阴城关、八庙一带。月河径流年内分配不均，一般是夏秋丰、冬季少，洪水和枯水相差悬殊，多年平均径流量为8.357×108m3，最大年径流量为19.2×108m3（1964年），最小年径流量为1.67×108m3（1999年），主要集中在7 月～10 月份，尤其以7 月份来水最大，涨洪水频率最高，径流年际变化较大。长枪铺水文站建站以来实测最高水位299.12 m（冻结基面）（1983年8 月1 日），出现建站以来最大流量3210 m3/s（1983年7 月31 日水位推求），实测最大流量2990 m3/s（2012年7 月4 日流速仪测），实测最大流速4.96 m/s（2012年7 月4 日），实测最大水深2.47 m（1983年7 月31日），实测最大含沙量132 kg/m3(1962年7 月23 日)，调查最大流量3840 m3/s（1921年）。

1.4 测验河段及断面情况

测验河段比较顺直，呈宽浅型河槽，河滩为沙卵石组成，冲淤变化不大，水流集中，最大河宽200 m，中泓位置在140 m～180 m，当水位在294.10 m 以下时，河道左岸建有碾压式河堤，最大水面宽为120 m 左右，低水水面宽40 m～50 m，流向偏角小于10°。基上300 m 处有“S”型弯道，对河床起控制作用。基上约1.8 km 处有支流付家河汇入，在下游约1 km 处河道截弯取直形成的卡口，本站为“断面控制”。汉江与月河同时发生大洪水时，会发生回水顶托现象。水面宽一般为40 m～100 m，发生大洪水翻过河堤时水面宽可达200 m。低水时中泓位置在起点距140 m～150 m 处，高水时中泓位置起点距在140 m～180 m 处[1]。设有基本（兼浮标上、上比降）断面，浮标下（兼下比降）断面，上、下断面间距200 m。在长枪铺水文站上游15 km 付家河修建有黄石滩大坝一座，上游20 km 处有恒惠渠大坝一座。

1.5 历史洪水

历史调查洪水共有三次，1921年流量3840 m3/s；1938年6 月21 日流量3090 m3/s；1949年流量3070 m3/s。历史实测洪水见表1。

表1 历史实测洪水（流量超2000 m3/s）

1.6 水位变幅的确定

2010年～2020年实测最高水位296.03 m（2012年7 月4日）相应流量3080 m3/s，实测最低水位286.16 m，计算出水位变幅为9.87 m（表2）。历史调查洪水位1921年，流量3840 m3/s，换算到现断面相应水位为297.30 m，与实测最低水位相比较，计算出水位变幅为11.14 m。历史实测最大流量为3210 m3/s，相应水位299.12 m（1983年），由于断面发生变化，水位与现断面无可比性，换算到现断面相应水位296.20 m，与实测最低水位相比较，计算出水位变幅为10.04 m，通过计算实测流量的水位变幅占历史调查值的88.6%，历史实测值的98.3%，已满足巡测规范4.2.6 条要求。

表2 长枪铺（三）站水位变幅计算表

1.7 水位级的确定

经计算水位在289.15 m 以上为高水期，水位低于289.15 m高于286.63 m 为中水期，水位低于286.63 m 高于286.38 以上为低水期，水位低于286.38 m 为枯水期。

2 分析目的

利用该站10年的实测水文资料，分析该站水位-流量历年关系，确定水位流量综合关系线，确定流量测验是否能够达到实现间测的标准。

3 分析依据

本次分析依据《中华人民共和国水利行业标准水文巡测规范》（SL 195-2015）[2]。

4 水位流量关系分析

4.1 测验河段、断面分析

测验河段比较顺直，呈宽浅型河槽，河滩为沙卵石组成，冲淤变化不大，水流集中，最大河宽200 m。2010年因建设“十天”高速公路，将原基本断面上迁100 m 至现在的位置。施工中利用废土渣在起点距80m～100 m 处沿河碾压形成一条土堤，约500 m 长。堤顶高程为294.00 m 左右，一般性的河水翻不了河堤，又在河右岸沿河边倒废渣土，长约400 m，宽约10 m～20 m，相当于一道土堤，影响水位流量关系。详情见图2。

图2 长枪铺（三）站2011年～2012年大断面分析图

又因河左岸河堤处在“S”型弯道的尾部，不易冲刷起到了挡水的作用，而右岸的废渣土堤处于迎水面，经过2011年～2012年的洪水冲刷后，已逐渐恢复到2010年前土石山坡的面貌，水位流量也趋于稳定；而低水时的水位流量关系，仍受到下游挖沙的影响。

从图3、表3 分析可知长枪铺（三）站测流断面面积自2011年以后变化较小，水位在286.50 m 以下变化较大，属于低枯水期。水位在286.50 m 以上，断面变化在-1.9%～6.2%之间，断面稳定。

表3 长枪铺（三）站2020年与2011年面积变化计算表

图3 长枪铺（三）站水位-面积曲线

4.2 分析样本资料的确定

本次分析选取2011年～2020年10年的实测流量资料共600 次，全部为流速仪实测，其中最大流量2990 m3/s，（2012年7月4 日）相应水位为295.65 m，最小流量2.22 m3/s，相应水位286.25 m（2014年3 月31 日）；出现最高水位296.03 m，（2012年7 月4 日）推算最大流量3080 m3/s，最低水位286.16 m，水位变幅9.84 m。

将2011年～2020年共10年的全部实测流量点图，发现2011年的所有实测点均偏于左侧，2011年1000m3/s 以下与2012年6 月30 日前的测点分布散乱，但与整体测点分布成一带状，流量均偏小。其原因为修建“十天”高速路堆砌的土堤占用测验河段过水断面逐渐被水冲刷，水位流量关系逐渐右移，并逐步恢复稳定。

为此，最后确定水位流量单值化分析的样本资料为：2012年7 月1 日～2020年12 月31 日流量大于20 m3/s 的所有测次；2011年流量大于1000 m3/s 的所有测次。共313 次实测流量，进行分析计算。最高、最低、最大、最小均不受影响。

4.3 水位-流量单值化综合曲线

历年水位流量单值化综合曲线的确定，将最后确定的样本资料汇总点图，并逐级放大，分为1000 m3/s 以上；100 m3/s～1000 m3/s；20 m3/s～100 m3/s 三张图。根据点子分布情况，绘制出一条光滑的历年综合水位流量关系曲线，见图4。

图4 2011年～2012年长枪铺水位-流量单值化综合曲线

4.4 历年水位-流量关系曲线与综合关系线的分析

断面上迁100 m 后，至2020年水位流量关系曲线均为单一线，部分年份为2～3 条临时曲线，其关系线上部重合，下部自然分开，在流量大于2000 m3/s 时，形成绳套线（如2012年7 月4 日洪水）。但是，绳套线的涨水线与落水线分布较窄，相距6%～8%，可合并定线，1983年8 月洪水为绳套线，年初水位流量关系曲线偏左，年末偏右，符合自然规律，当断面变化不大时，亦能合并定线处理。近10年，该站11 月～次年的3 月，在涨第一河水期间均为一条水位流量关系线，为此可以证明低水断面稳定，变化小。

从综合曲线图上可看出，2012年6 月30 日前的中低水测点偏于图的左侧，原因为断面右岸土堤未冲刷干净所致。经过2011年～2012年的洪水冲刷后，断面趋于稳定，水位流量关系也趋于稳定。