渭河二华夹槽地区“退田作湖”防洪对策水量分析

2016-07-19孙少军晁代文梁林江

陕西水利 2016年1期

关键词：华阴支流渭河

◎孙少军　晁代文　袁　峥　梁林江

◎孙少军晁代文袁峥梁林江

◆作者系陕西省江河水库管理局高级工程师

1　概述

渭河下游南山支流堤防隐患多、质量差，又呈南高北仰中间低之势[1]。长期以来二华夹槽河段防洪处于“反复加固堤防”而又“反复出险溃决”这一洪灾频发的状况，为改变这一被动局面，在“给洪水以出路”、“洪水风险分治”、“与洪水和谐相处”、“洪水资源化利用”等新治水新理念指导下，寻求主动，改变二华夹槽地区防洪应对对策[2]。

根据独立随机事件的加法定理，干支流分治能有效降低洪水风险，且经过分析，区域地形具备分、蓄滞洪建湖条件，据此提出了“退田作湖”防洪对策，包括两个蓄洪湖泊防洪方案：华阴湖方案和五湖方案[3]。水量分析是“退田作湖”防洪对策可行性分析必不可少的重要环节。

2　蓄洪湖泊防洪方案

2.1方案一（华阴湖方案）

华县境内南山支流20年一遇（P=5%）支流洪水洪量2445万m3，大湖方案蓄滞洪地形条件也有一定限制，各支流出流控制与导流工程措施难度大，区内人口密集，移民工作量大，难以实施；且各乡（镇）村目前由支流进行排水，易造成湖区污染，短期内难以有效措施改变；初步分析与实地考察表明华县大湖方案暂不可行。

在华阴地形适宜，设想湖区移民可能接受，华阴设置一个大湖方案初步分析基本可行，该方案称为“华阴湖”方案。

2.2方案二（五湖方案）

为防止南山支流堤防决口，造成重大灾害，在支流之间地势低洼、无村庄的区域通过合理设置湖泊，在支流堤防适当位置设置分洪闸，在发生超标准洪水时主动打开分洪闸分蓄滞洪水，避免超标洪水造成不确定位置决堤的重大损失，保护村庄和人民群众生命安全，变被动防洪为主动防洪，分别在二华夹槽地带在每两条支流之间蓄洪建湖，具体为石堤河湖泊、罗纹河湖泊、方山河湖泊、罗夫河湖泊、柳叶河至长涧河湖泊。该方案称为“五湖方案”。

3　湖泊防洪作用及其稳定水量

分析多年平均、各频率（丰、平、枯）条件下入湖南山支流来水变化情况，湖泊来水、耗水（取用水、渗漏、蒸发等）、排水情况，及各种条件下湖泊蓄水量变化情况。

3.1南山支流径流、洪水计算

3.1.1南山支流年径流量计算分析

罗夫堡站设计年径流量推求采用1956～2010年共55年实测资料。对理论频率曲线统计参数均值、变差系数Cv、偏态系数Cs均采用矩法公式计算，Cs值按与Cv值取倍比试算，并通过适线加以确定。经过适线，罗夫堡站理论频率曲线统计参数均值为3540 万m3，Cv值为0.50，Cs/Cv=2.5。以罗夫堡站为参证站，根据流域面积进行综合分析推求赤水河、遇仙河、石堤河、罗纹河、构峪河、方山河、柳叶河、长涧河、白龙涧多年平均、丰水（P=25%）、平水（P=50%）、枯水（P=75%）径流量见表1。

表1　南山支流各河设计年径流量成果表　单位:万m3

3.1.2南山支流设计洪峰流量计算

罗夫堡站设计洪峰流量推求采用1955年～2010年共56年实测资料，历史洪水仅用1901年历史调查洪水。对理论频率曲线统计参数均值、变差系数Cv、偏态系数Cs均采用矩法公式计算，Cs值按与Cv值取倍比试算，并通过适线加以确定。均值及Cv值分别按连续系列和不连续系列进行考虑。经过适线，罗夫堡站理论频率曲线统计参数均值为68.9，Cv值为1.25，Cs/Cv=3.0。

通过罗夫堡站洪水频率曲线查得P=1%、P=2%、P=5%、P=10%设计洪水。以罗夫堡站为参证站，根据流域面积进行综合分析推求赤水河、遇仙河、石堤河、罗纹河、构峪河、方山河、柳叶河、长涧河、白龙涧P=1%、P=2%、P=5%、P=10%设计洪水成果见表2。

表2　南山支流各河设计洪水成果表单位:m3/s

表3　倍比值成果表

表4　华阴南山支流量大五日洪量计算表

表5　“华阴湖”年可利用水量计算表　单位:万m3

表6　五湖方案各湖泊年可利用水量计算表　单位:万m3

经过对水文计算成果合理性分析和典型（罗夫堡站1998年）洪水进行分析，所得洪水计算成果合理，典型洪水对南山支流具有较好的代表性。

3.2二华地区多年平均降雨量、蒸发量统计分析

根据二华地区华县及罗夫堡雨量站的资料可知：多年平均降雨量分别为521.5mm、651.3mm，连续最大四个的降雨量占全年降雨量分别为60.6%、59.2%，空间分布规律为由南向北递减；多年平均水面蒸发量为1016.88mm、1123.0mm，空间分布是北部平原区大于山区，从年内分布上看，六七月份蒸发量最大。

3.3地下水位变化及下渗分析

由《黄河三门峡水库区地下水位年鉴》中的1960年～1985年华县、华阴市渭河一级阶地地下水位表可知，1974年～1985年华阴市渭河一级阶地多年平均地下水位为330.77m，1960年～1985年华县渭河一级阶地多年平均地下水位为343.91m，按目前华县渭河一级阶地平均地面高程345.92m，平均埋深为2.01m；按目前华阴市渭河一级阶地平均地面高程333.10m，平均埋深为2.33m。

湖区补给地下水的渗透量为来水量或湖区容量与渗透系数的乘积，当年径流来水量小于湖区容量时，则为来水量与渗透系数的乘积，当径流来水量大于湖区容量时，则为湖区容量与渗透系数的乘积。根据《陕西省地下水资源评价》及《关中地区水资源合理开发利用与生态环境保护》资料，关中地区渗透系数除以补给地下水为目的的库塘外，渗透系数为0.07～0.243。连续干旱年地下水位低，地表水下渗剧烈，而降水丰富的年份地下水位高，地表水下渗微弱。

3.4南山支流引水情况

鉴于华阴市工业区布局、农业灌溉和居民生活用水情况，南山支流地表水是目前华阴市重要的用水来源。根据华阴市水务局有关资料，四条河多年平均引水总量接近1400万m3左右，其中，罗夫河多年平均引水量约为1300万m3，包括工业取水1200万m3，主要用水企业为秦岭电厂，农业灌溉70～100万m3；柳叶河（主要是其支流仙峪河）年均取水80～90万m3，包括工业取水30万m3，主要用水企业为博华制药厂等企业，农业灌溉取水40～50万m3；长涧河年均取水10万m3，主要用水企业为华山索道公司。石堤河、罗纹河、方山河三条支流的引水根据资料估计年水量为100万m3。

3.5南山支流湖泊可利用水量计算

（1）方案一（华阴湖方案）

华阴南山支流洪水以罗夫堡站洪水资料进行分析，选取典型（1998年）洪水进行重点分析。考虑到罗夫河属山区性河道，洪水陡涨陡落，而本工程防洪后果主要受南山支流洪水期洪量和洪峰流量控制，因此，本次计算采用同倍比放大法。

通过对1998年罗夫河洪水的分析，最大洪峰流量340m3/s，对本次洪水进行放大，从而得到设计洪水过程，计算的倍比值见表3。通过对典型洪水的放大，得到P=2%、P=5%、P=10%设计洪水过程线。

以罗夫堡站为参证站，根据流域面积分别推求华阴支流最大五日洪量见表4。即“华阴湖”设计蓄水量为0.445亿m3，平均水深6.7m。

根据前面计算的华阴方山河、罗夫河、柳叶河及长涧河四条支流平均、丰水（P=25%）、平水（P=50%）、枯水（P=75%）径流量，考虑“华阴湖”下渗、蒸发、降雨及引长等因素，经计算四种情况下，“华阴湖”还有可引用的水量结果见表5。由表可知：四个水平年对应的可利用水量均满足“华阴湖”正常蓄水要求。

（2）方案二（五湖主案）

南山支流洪水历时一般较短，洪水过程线呈陡涨陡落，峰值一般历时不超过3小时，按分洪历时3小时计算各湖泊分洪洪量。根据前面计算的石堤河、罗纹河、方山河、罗夫河、柳叶河及长涧河六条支流平均、丰水（P=25%）、平水（P=50%）、枯水（P=75%）径流量，考虑湖泊下渗、蒸发、降雨及引长等因素，经计算四种情况下，各湖泊还有可引用的水量结果见表6。由表可知即使是枯水年，各湖泊仍有足够的水量满足正常蓄水要求。