汾河下游降雨对洪水特性的影响分析

樊 盼

（山西水利职业技术学院，山西 运城 044004）

汾河下游降雨对洪水特性的影响分析

樊 盼

（山西水利职业技术学院，山西 运城 044004）

受汾河下游河段的石滩、柴庄等水文站受灵霍山峡特殊地形的影响，其洪峰流量大于中游河段。为了了解汾河流域下游降雨对洪水特性的影响，选取柴庄～河津段的洪水进行实例分析。结果：区间主降雨量与洪峰流量大致成正比关系，河津断面的洪水主要由柴庄以上的洪水沿河道演进而来；上下游水文站洪峰流量之间成正相关规律，其传播时间随着洪峰流量的增大而增大；成果可供该区域洪水预报参考。

降雨量；洪水特性；洪峰流量；传播时间；汾河

1 概述

汾河是山西省境内最大的河流，在地理位置上其流域处于中纬度大陆性季风带[1，2]，该区域气候为半干旱、半湿润型，四季分明。由于受到季风气候的影响，降雨的年际变化较大，年内分配不均，全年70%降雨量集中在6～9月份，并且多以暴雨形式出现；降水量总体分布趋势为南北两端和东西两侧山区高，中部盆地低。

汾河上游洪水在进入霍山峡地带经中游平原型河道削减后[3]，洪峰就已大幅减小，一般不会对下游地带形成威胁。汾河下游干流洪水多由中、下游及区间暴雨产生，尤以灵霍山峡和临汾段主要支流产洪为主，形成历时短、洪峰较大、洪量较小的洪水。在地区分布上，洪峰流量汾河上游大于中游，但受灵霍山峡特殊地形的影响，汾河下游河段的石滩、柴庄等水文站洪峰流量又大于中游段[4]。许多专家学者针对各地河流的洪水传播规律及其特性进行了大量的研究[5-9].为了更详细的了解汾河流域下游降雨对洪水特性的影响，选取柴庄～河津段的洪水进行实例分析，通过分析洪水发生、传播的规律得出不同量级洪水、不同区间来水及走向所产生的洪水的过程，并对洪水作出预测。

2 研究区域概况

柴庄～河津段，河段长107 km，区间面积4 796 km2。区间有一级支流浍河汇入，浍河干流上建有浍河水库，控制流域面积1 301 km2，是一座具有灌溉、防洪、养鱼等综合效益的水库。该库于1959年建成，总库容7 517万m3，是晋南地区库容最大的一座水库。1997～2005年由国家投资对水库进行了两期除险加固改造，在大坝右端增建无压泄洪洞，大坝加高4 m，溢洪道增设了闸门控制，右坝肩进行了高喷防渗处理，工程总投资达8 918万元。除险加固工程完成后，水库总库容提高到9 964万m3。工程防洪标准达到100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核的部分标准。水库上游建有小河口水库，控制流域面积338 km2，总库容329 m3。由于浍河水库和小河口水库的调蓄，浍河汇入汾河的流量微乎其微，可忽略不计。

该段选用站点27处，其中水文站4处，雨量站18处，气象站5处，共选用不同量级洪水14场，分析统计了降雨时间、历时、大小、特性、范围、分布。

3 结果分析

3.1 降雨量与洪水关系

柴庄～河津段共选用不同量级洪水14场（见表1）。从表1中可以看出：所选14场洪水中，有4场区间无降雨，4场区间主雨雨量小于1 mm，4场区间雨量小于5 mm；区间主雨雨量大的柴庄和河津的洪峰流量也大，基本成正相关；而且，柴庄至河津区间中的洪水不易与干流遭遇，区间入流很小。因此，河津断面的洪水主要由柴庄以上的洪水沿河道演进而来。

表1 汾河干流柴庄～河津段洪水特征值统计表

3.2 洪峰流量特性分析

针对上述统计的各场洪水，可以看出1971年洪水洪峰流量的出现的时间比较集中，且出现频率较高，对其进行分析，以第一场洪水洪峰流量出现时间为起点，得到了柴庄和河津水文站的洪峰流量过程线（见图1）。从图1可以看出：洪峰流量峰值出现了两次，第二次的洪峰流量峰值小于第一次，且持续时间也比第一次短。

运用该河段不同场次的洪水洪峰流量数据，对其进行拟合，得到了各个河段上下游的洪水流量关系曲线（见图2）。从图2可以看出：上游的洪峰流量与下游的洪峰流量成正相关，向下游逐渐减小。对上游柴庄与下游河津的洪峰流量数据进行拟合，得其关系曲线表达式为：Q河津=-0.000000001Q4柴庄其相关系数为R2=0.961。

计算31场洪峰流量的衰减率（见表2）。对表2的衰减率按不同的洪水量级进行统计，可以看出洪峰流量的衰减率随着洪峰流量的增大有增大的趋势。

图1 1971年柴庄和河津洪峰流量过程线

图2 柴庄～河津洪峰流量相关关系图

表2 柴庄～河津洪峰流量衰减率成果表

3.3 洪峰流量与传播时间相关关系分析

对31个洪峰流量从柴庄到河津的传播时间统计进行建立柴庄洪峰流量～传播时间相关关系图（见图3），柴庄到河津平均传播时间17.4 h。对柴庄洪峰流量和传播时间关系进行分析可知，传播时间随着洪峰流量的增大而增大，当洪峰流量在100～250 m3/s之间时，其传播时间在13～23 h范围内；当洪峰流量在250～700 m3/s之间时，其传播时间在13～20 h范围内；当洪峰流量在700～1 100 m3/s之间时，其传播时间在20～40 h范围内。

图3 柴庄洪峰流量～传播时间相关关系图

4 结论

选取汾河下游柴庄至河津河段进行实例分析，通过分析得出不同量级洪水、不同区间来水及走向所产生的洪水过程，分析其洪水特性，可以得出以下结论：

（1）区间主雨雨量大的柴庄和河津的洪峰流量也大，基本成正相关；柴庄至河津区间入流很小，河津断面的洪水主要由柴庄以上的洪水沿河道演进而来；

（2）所选的各场洪水中，1971年洪水洪峰流量出现的时间比较集中，且出现频率较高，洪峰流量峰值出现了两次，第二次的洪峰流量峰值小于第一次，且持续时间也比第一次短；

（3）上游柴庄的洪峰流量与下游河津的洪峰流量成正相关，向下游逐渐减小，按不同的洪水量级进行统计，可以看出洪峰流量的衰减率随着洪峰流量的增大有增大的趋势；对柴庄洪峰流量和传播时间关系进行分析可知，传播时间随着洪峰流量的增大而增大。

[1] 李英明，潘军峰.山西河流[M].北京：科学出版社，2004.

[2] 刘 超，秦 毅，邓 娜.黄河上游主要干支流近期降雨、径流统计特征变化分[J].水土保持学报，2004，18（1）：97-98.

[3] 陈彦平.汾河水库流域水文特性分析[J].山西水土保持科技，2009（4）：23-25.

[4] 孙美云，刘 俊，左 君，等.分段马斯京根法在黄河龙——潼河段洪水预报中应用[J].水电能源科学，2012（30）：44-46.

[5] 谢蕊贤，汾河二库太原柴村段河道设计洪水影响分析[J]防灾减灾，2011，9：14-16.

[6] MOSELYM P.The effect of changing discharge on channal morphology and in-stream uses and in a braid fiver，ohau River，New Zealand[J].Water Resources Researches，1982（18）：800-812.

[7] 陈仁升，康尔泗，杨建平，等.水文模型研究综述[J].中国沙漠，2003，23（3）：221-229.

[8] 欧 剑.飞来峡～石角河道洪水演进方法研究[D].南京：河海大学，2004.

[9] Kelly，K.S.Krzysztofowicz，R.Precipitation uncertainty processor for pmbabilistic river stage forecasting[J].Water Resources Research，2000，36（9）：2643-2653.

（责任编辑：周 群）

Influence of downstream rainfall on flood characteristics of Fenhe River

FAN Pan
(Shanxi Conservancy Technical Institute,Yuncheng 044004,China)

Shitan and Chaizhuang hydrological stations are located on the lower reaches of Fenhe River,where the peak flow is greater than that of middle reaches due to special terrain of Huoshan Gorge.In order to learn more about the influence of downstream rainfall on flood characteristics of Fenhe River,floods within the river section from Chaizhuang to Hejin were analyzed.The results of analysis demonstrate that intervening main rainfall is approximately proportional to the flood peak flow;flood at Hejin section mainly is composed of floods developing along river channel upstream of Chaizhuang.The peak flows of upstream and downstream hydrological stations are positive correlation.The travel time of flood increases with increase of peak flow.Achievements of study may be reference of flood forecasting in this area.

Precipitation;flood characteristics;peak flow;travel time;Fenhe River

TV122；P33.2

B

1003-1510（2016）06-0016-03

2016-09-28

樊 盼（1987-），女，山西运城人，山西水利职业技术学院助教，硕士，主要从事水工结构教学与研究工作。