洮河流域洪水特性分析

2016-12-12景春刚

地下水 2016年6期

关键词：洮河支流机率

景春刚

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃临洮 730500)

洮河流域洪水特性分析

景春刚

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃临洮 730500)

随着经济社会的发展，人类对水能资源的开发利用不断加强。为了进一步研究洮河流域洪水特性，减少洪水给人民群众生命财产安全带来的损失，促进水资源利用的健康、持续发展，通过对洮河干流3个水文站多年洪水数据的统计，对该流域洪水组成、洪水年际和年内变化以及洪水发生的频率进行分析研究，提高对洪水预防和预报能力，达到防灾减灾的目的。

流域；洪水特性；洪水组成；分析；防灾减灾

洪水灾害具有很强的破坏力，常常会给人民生命、财产带来极大的损失。近年来，随着经济社会发展所需，水资源的开发利用在不断的加强，频繁剧烈的人类活动在一定程度上改变了流域部分特征，致使流域洪水特性发生变化。做为大江大河主要水源补给区的中小河流，其流域洪水会对下游洪量产生严重影响。分析研究中小河流洪水特性有利于更好地掌握大江大河的洪水特征，为防洪减灾提供强有力的保障。

1 流域概况

洮河位于甘肃省南部，是黄河上游第二大支流(仅次于湟水)，发源于青海省河南蒙古族自治县西倾山东麓，干流河长673 km，流域面积25 527 km2。该流域地跨甘南高原和陇西黄土高原两大地貌单元。上游河谷开阔，地势平缓，两岸草原广布，水流稳定，割切侵蚀微弱，河道比较稳定；中游地区因受地质构造影响，褶皱严重，河道弯曲多峡谷，两岸分布森林、草原，植被良好，水源涵养能力强，洪水小，含沙量低，河道水流逐渐加大，水流湍急，水力资源丰富；下游黄土覆盖深厚，丘陵起伏，地形破碎，植被稀少，水土流失严重，是洮河泥沙的主要来源区[1]。

2 洪水的组成

洮河支流呈羽状分布于干流两侧，其主要支流有周科河、科才河、括合曲、博拉河、车巴沟、卡车沟、大峪沟、迭藏沟、羊沙河、冶木河、漫坝河、三岔河、东峪沟、大碧河和广通河。各支流的暴雨洪水是干流洪水的主要组成部分，众多的支流是洮河干流水源的主要补给区。一方面，丰富的水资源为流域社会经济的发展提供了强有力的保障；另一方面，众多支流的汇入，为流域防汛工作增加了难度。

近年来，随着中小河流治理项目的实施，洮河流域的众多支流都设立了水文观测项目，为更好地控制和预报流域暴雨洪水和防灾减灾打下了坚实的基础。

3 洪水特征

3.1 洪水的年际变化特征

图1 洮河干流各代表站年最大洪水年际变化图

图1为洮河干流各代表站年最大洪水变化过程图。整体来说，洮河流域的洪水量下游大于上游；如1964年，下游红旗站测得的最大瞬时流量为2 310 m3/s,而上游岷县站的流量为1 460 m3/s,符合河流的自然特性。从过程来看，1980年前发生大洪水的频率均高于后期。八十年代前期,红旗水文站发生2 000 m3/s的洪水3次，而在后期没有发生过此量级洪水。究其原因，首先主要是从1978年开始，洮河流域先后修建了刘家浪、三甲、九甸峡等电站，电站库区对流域水量起到了调节作用，致使后期水量年际变化相对平稳。其次，电站的拦蓄调节，改变了河流的自然属性，致使1985年后，红旗站年洪水变化过程与岷县、李家村两站的变化趋势有所差别。另外，流域降水量减少是导致洪水量级偏小和发生频率降低的又一主要因素。据分析研究，该流域2007-2011年的平均降水量比1957-1961年平均降水量偏少13%[2]。

表1 变差系数

表1为各代表站年最大流量和降水量年际变差系数。从上游至下游，年最大流量的变差系数呈递减趋势，而年降水量的变差系数逐渐变大。流量年际变差系数逐渐变小是因为随着支流的不断汇入，下游断面流量年际变化较上游稳定。而降水量的系数递增是因为上游雨量较下游丰沛，降水量丰枯变化下游比上游频繁。据岷县和红旗观测资料显示，两站多年平均降水量红旗偏少岷县约240 mm。

3.2 洪水的年内变化特征

表2 洮河流域干流年最大洪峰流量机率统计表 %

表2为洮河流域各干流控制站年内遭遇最大洪水的时间机率统计，整体来看，该流域在年内4-10月都有遭遇洪水的可能，但发生机率不尽相同，年内遭遇洪水机率最大的是7月，9月次之；各站7-9月遭遇年最大洪水的机率占全年的72%～76%。分析其原因，主要是因为该流域洪水主要是由强降水产生的暴雨洪水，而夏秋两季降水量占全年降水量的86%以上，与发生洪水的时间相吻合，这也是流域洪水主要是暴雨洪水的有力佐证。

3.3 暴雨洪水的特征

洮河流域深处内陆，地跨甘南高原和陇西黄土高原两大地貌单元，高原大陆性气候特征明显，由于地形高差变化大，气候有明显垂直分布，致使流域降水有梯度变化。在发生阵性暴雨时，中、下游地区易形成山洪并造成严重水土流失。由于受流域降水特性影响，洪水具有暴涨暴落、峰量集中、涨峰历史短等山溪河流的特点。

4 洪水频率分析

本文所选各测站资料系列连续，代表性较强，加入调查到的历史洪水与实测流量进行频率分析计算，并以P～Ⅲ型曲线适线，对于经验频率按下式计算[3]。

(1)

(2)

式中：PM为调查期N年中序号为M的经验频率；n为实测洪水个数；M为实测洪水由大到小排列序号；N为考证年至今的年数。

表3 洮河干流各代表站流量频率计算成果表 m3/s

通过矩法计算的Cv值通常偏小，在进行各站年最大流量频率计算时，偏态系数Cs=2.0Cv，采用图解法进行频率适线，且在考虑理论频率和经验点子拟合良好的基础上，充分照顾稀遇洪水。经分析计算，岷县、李家村和红旗3站百年一遇的洪水分别为1 690 m3/s、2 410 m3/s和2 680 m3/s，系列年最大流量多年均值分别为615 m3/s、769 m3/s和914 m3/s。不同频率下各代表站响应流量详见表3。

目前，对洪水频率计算普遍采用数理统计的方法，利用本方法计算频率，结果会随着样本容量的变化，对水文频率计算的精度有一定影响。