洮河红旗水文站测洪方案探讨

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃 临洮 730500)

洮河红旗水文站测洪方案探讨

林彦和

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃 临洮 730500)

洮河近100年来发生多次大洪水，给沿途人民造成了重大人员伤亡和巨大经济损失。通过分析洮河流域测验河段断面概况及其水文特征，借鉴红旗水文站历次测洪抢险的经验和教训，就该站发生大洪水和特大洪水时，如何测报洪峰流量进行分析探讨，确保发生大洪水时为当地政府防汛抢险和应急处置决策提供及时准确的水情信息，最大程度的减少人员伤亡和财产损失。

测站概况；洪水特性；测报方案；红旗水文站

1 概况

1.1 流域概况

洮河流域位于青藏高原东北部，东临渭源县，东北与兰州市相接，北连永靖县，西靠临夏州，南与白龙江流域接壤，东南与宕昌县在分水岭交界。发源于青海省海南州境内的西倾山北麓勒尔当，源地海拔高程4 260 m，干流全长673 km，平均坡度27.0‰，集水面积为25 527 km2。河水流出青海后向东流经甘肃省甘南州碌曲、临潭、卓尼县后至定西地区的岷县北折，再穿过临洮跨越临夏州的东乡到永靖县刘家峡水库坝上2 km处汇入黄河。

流域上游地处甘南高原中部，地势高亢，海拔在3 000～4 000 m之间，属高寒湿润气候，多年平均气温为2.3℃，多年平均降水量为610 mm，多集中在7—9月。域内山地阳坡为草地，阴坡有灌木丛和草本植物，植被良好。河流侵蚀作用微弱，河水清澈。流域中游上段地处甘南东部高山森林区，主要为岷山山地，其特点是山高谷深，森林面积大，主要山脉海拔高程均在4 000 m左右，这里既有甘南高原主要的原始森林分布带，也有宽阔的草原，除洮河北岸岷县地段外，水土流失很小，水质良好；中下段南边为太子山林区，主峰超过3 500～4 000 m，北边为甘南高原东缘与陇中黄土高原及陇南山地的接壤区，海拔约在2 300～3 000 m之间。境内由东到西从温带半湿润区向高寒湿润区过度，气候高寒阴湿，夏秋变化剧烈，灾害性天气频繁，多年平均气温为5.7℃，多年平均降水量600 mm，7—9月降水集中，约占年降水量的65%以上。流域下游为甘南中部干旱黄土丘陵区，山地海拔高程大都在1 800～2 200 m左右，属温带干旱半干旱气候区，多年平均气温7.0℃，多年平均降水量300 mm左右，境内大部分面积被黄土覆盖，由于河流切割，地表起伏，沟谷纵横，山岭密布，呈典型的黄土丘陵地貌。其特点是树木草丛极少，土石外露，植被很差，水土流失特别严重，水质较差。

1.2 测站概况

红旗水文站设于1954年1月，位于甘肃省临洮县红旗乡红旗村，集水面积24 973 km2，河流长度642 km，至河口距离27 km,使用基面为大沽基面，属黄河流域洮河水系重要把口控制站。

1.3 测验河段及断面概况

测验河段顺直，左岸为陡岸，修筑防洪墙和砌石护坡，基本断面上游500 m，下游300 m处均湾道控制，涨水起束水作用。右岸基下120 m处受柳沟泥石流影响，中水形成雍水和少量死水，左岸基下80 m处建有尕渠引水闸一座，对水位流量关系影响较大，河床系有沙砾石组成。红旗站测验河段平面图见图2。自1967年刘家峡水库蓄水以来，断面逐年淤积，现比建站初期全断面淤积1.2 m，水位在1 747.60 m右岸开始漫滩，测验河段无分流串沟产生。水面宽变幅130 m。测验河段右岸布设上比降断面、上浮标断面(兼缆道流速仪断面)、基本水尺断面(兼测船流速仪断面)、下浮标断面、下比降断面，上下浮标断面间距100 m。红旗站2015年、2016年大断面套绘图见图1。

图1 2015年、2016年大断面套绘图

1.4 水沙特性

流域内洪水多由甘南上游降水和中下游暴雨形成。主要发生在主汛期6月至10月上旬，径流量年内分配极不均匀，主汛期5个月占年径流70%。断面控制流量均由上游干流，区间三岔河、东峪沟、大柳林沟、广通河，中孚沟、百能沟等主要支流汇入组合而成。平时除东峪沟、广通河、三岔河外，其他支流径流很小，乃至干枯。多年平均径流量46.91×108m3，实测最大、次大洪水“64.7.22”，“78.9.18”，洪水峰型为肥胖复式型，主要来源于中上游。唯有“59.8.13”洪水是岷县古城水库溃坝所形成的洪水。河道Z～Q关系曲线受支沟来沙影响，涨冲落淤，涨淤落冲现象交替出现，关系线呈多条临时曲线，自1967年刘家峡水库蓄水以来趋势逐年上抬。含沙量主要集中在6—10月主汛期，年输沙量占刘家峡入库总量的30%，产沙来源于李家村～红旗区间，占洮河干流来沙量的76%，暴雨期易产生山洪、泥石流，其沙峰涨落快，含沙量大，其一日最大输沙量1 540×104t，多年平均输沙量2 600×104t。

1.5 水文特征

建站以来最大流量2 370 m3/s，相应水位1 749.14 m；次大流量2 210 m3/s，相应水位1 749.27 m。历史调查最大流量4 810 m3/s，相应水位1 751.40 m。洪水频率分析值采用临洮水文局1999年计算分析成果，实测资料系列46 a，历史调查洪水资料加入了1845年、1904年、1909年三年的调查值，洪水调查期为155 a，洪峰流量均值869 m3/s，采用pⅢ型配线，选用离差系数Cv=0.68，偏差系数Cs=3.0 Cv。

表1 洪水频率表

2 流量测验设施现状

双索缆道EKL-3型全自动缆道测流系统，测洪能力为2 020 m3/s。实测最大流量525 m3/s，满足20 a一遇洪水测验。

水文测船(钢板船)的测洪能力为1 200 m3/s，实测最大流量1 080 m3/s，满足5 a一遇洪水测验。

浮标投放器位于右岸基上130 m处，用于大水和漂浮物较多时的流量测验，测洪能力为2 600 m3/s，实测最大流量为2 300 m3/s，能够满足50 a一遇洪水测验。

3 高水测洪方案

3.1 大洪水测洪方案

重现期10～20 a一遇，水位为1 749.32～1 749.90 m，流量1 630～2 050 m3/s。

流量测验。(1)方案1：遇大洪水时，漂浮物较多时采用测船流速仪0.6一点法施测，若是干流来水水草较少时可采用缆道流速仪0.6或水面一点法施测，主流部分每间隔5 m布设一条测深垂线，10 m布设一条测速垂线，漫滩后的测深、测速垂线可适当放宽，测速历时可缩为60 s。若流量变幅较大时，可精简测速垂线，但不能少于6条。一场洪水过程不少于7次，单次流量测验不确定度为±3%。定位利用断面标志牌人工观读定位，计数器定位。测深采用测深杆实测水深或缆道悬索悬吊铅鱼望远镜直读水深。测速采用测船绞关悬吊铅鱼悬挂流速仪测速，秒表记时，音响器接受信号，人工记数。(2)方案2：采用水面浮标法。本站设有高水浮标投放器，可均匀投放浮标，观测记录各浮标上下断面运行历时，测定各浮标流经中断面的位置。浮标个数不能少于14个，浮标系数采用试验系数0.86，测验精度也较高。定位利用小平板或经纬仪仪交汇法定位。将小平板或经纬仪仪安置在基线桩上，当浮标通过中断面时，中断面监视人员用哨声通知小平板或经纬仪操作人员，操作人员记录下浮标通过中断面的位置。测深根据现场实际就近借用峰前、峰后断面。测速采用当浮标通过上断面时，上断面监视人员用哨声通知下断面监视人员启动秒表，当浮标通过下断面时，下断面监视人员关闭秒表，测记浮标运行历时，并用公式Vf =L/T计算浮标虚流速。

3.2 特大洪水测洪方案

重现期为20～50 a一遇，水位1 749.90～1 750.54 m，流量2 050～2 600 m3/s。

3.2.1 水位观测

(1)基本断面采用直立式水尺人工观读水位，如遇较大洪水出槽后，应及时采取相应措施，打小木桩，编号，记时间，并及时用水准仪测量高程推算出水位。建议给该站安装非接触式自记水位计。(2)比降断面比降水位应满足较大洪水的要求外，如遇大洪水出槽后，应采取和基本断面相应的措施观读上下比降水位。(3)水尺设立应满足特大洪水要求外，原基本水尺被大洪水冲毁无法观读时，应及时设立临时水尺和采取相应措施，确保各项水位观测无漏误，以控制水位变化全过程。

3.2.2 流量测验

(1)方案1：遇特大洪水时，采用缆道流速仪水面一点法施测，测速垂线数目可精简止8条，测速历时缩短止30～60 s，单次流量测验不确定度为±5%。右岸出槽的部分流量可采用浮标法或涉水流速仪法。定位采用缆道计数器定位。测深根据现场实际借用峰前峰后断面。测速采用秒表记时，音响器接受信号，人工记数。(2)方案2：遇特大洪水，缆道、测船流速仪无法施测时，应采用水面浮标法施测流量。应启用高水浮标投放器，在基上130 m处均匀投放浮标，浮标个数可根据现场情况具体掌握，观测记录各浮标上下断面运行历时，测定各浮标流经中断面的位置。浮标系数采用试验系数0.86。定位应满足较大洪水定位外，漫滩超出基线的部分洪水，采取其他措施，也可按经验目估起点距。测深就近借用断面。测速当浮标通过上断面时，上断面监视人员用哨声通知下断面监视人员启动秒表，当浮标通过下断面时，下断面监视人员关闭秒表，测记浮标运行历时，并用公式Vf =L/T计算浮标虚流速。如出现特殊情况也可采用半距计算浮标虚流速。(3)方案3：利用水面漂浮物，采用中泓浮标法。施测时利用醒目的漂浮物做中泓浮标，观测记录各漂浮物流经上下断面间的运行历时，中泓浮标个数保持5个以上，浮标系数采用经验浮标系数。定位利用标志物目估起点距。测深根据现场实际情况借用断面。测速当浮标通过上断面时，上断面监视人员用哨声通知下断面监视人员启动秒表，当浮标通过下断面时，下断面监视人员关闭秒表，测记浮标运行历时，并用公式Vf =L/T计算浮标虚流速。如出现特殊情况也可采用半距计算浮标虚流速。

图2 红旗站高水报汛关系曲线图

4 报讯及组织与技术支援

按每年下达的水情报汛任务书的要求，及时、准确的将水情、沙情、雨情、灾情在观测(发现)后20 min以内准确地向各收报单位拍发水情电报。经对红旗站历年水位～流量关系曲线分析，得出红旗站综合水位～流量关系曲线图，供遇到较大以上洪水报汛时参考。要对综合报汛曲线根据当年实际变化情况及时修正，确保报汛质量。

每年汛前应准备充分抢测大洪水所需的各种器材和设备，若遇大洪水，由站长组织全站人员，按分工协作的要求，进行基本水位、水面比降，流量，泥沙的测取，以测得完整的洪水过程，确保测验、报汛两不误。如遇本站技术或人力有限时，在严密监视水情的同时通知临洮水文局，由局组织技术力量在1个半小时内到达该站，配合本站测得完整的洪水过程。确保测验、报汛两不误。

5 结语

红旗站1954年设站，三套流量测验设施虽经过八十年代初改造，但随着刘家峡水库1967年建成蓄水，测验河段逐年淤积，测验断面右岸树木成林，现有的测验设施都建在1 749.00 m以下，部分水文测验设施老化，设施改造滞后于其他省份，如遇特殊水情很难测得完整的大洪水过程。为提高测洪能力，建议提高该站测验设施的防洪标准，利用现代化的测验手段，采用电波流速仪等先进测验设备实测大洪水，购置架设最新研制水文全自动综合测验仪器，利用水利学原理，采用积宽法施测断面流量。在测验设施和通讯方面加大投入，尽快实现全国重要水文站与国家水文信息中心的联网。

[1]国家防汛抗旱总指挥部办公室.国家防汛抗旱应急预案.2006.1.11.

[2]中华人民共和国水利部.河流流量测验规范.中国计划出版社.1994.2.

[3]临洮水文水资源勘测局.测站技术档案.2013.10.

TV122+.5

B

1004-1184(2017)05-0146-02

2017-04-10

林彦和(1972-)，男，甘肃临洮人，高级工程师，主要从事水环境监测与水文水资源研究工作。