涝河涝峪口水文站洪水资料分析计算

刘旭晶

（西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西 西安 710016）

0 前言

涝河是西安市鄠邑区境内最长河流，属渭河右岸一级支流。涝河发源于秦岭山区内的东涝河和西涝河，其中东涝河发源于秦岭北麓静峪垴峰之下，西涝河发源于秦岭东梁，两条支流在两涝口汇流后向北流去，从涝峪口出山。涝河流经涝峪旅游景区、石井镇（支流栗峪河汇入）、天桥镇、甘亭镇（支流皂峪河汇入）、余下镇、玉蝉镇、涝店镇（支流甘河汇入），后于渭丰镇注入渭河。涝河全长82 km，总流域面积663 km2，其中涝峪口以上山区流域面积347 km2。

涝河的洪水是由暴雨形成的，暴雨的特性决定着洪水特性。涝河洪水发生季节与降水量基本一致，一般年洪水由4月开始至10月基本结束，其特大洪水主要在7月～9月，特大历史洪水与一般洪水期基本吻合。由于涝河发源于秦岭，流域面积相对较小，且流程短，比降大，因此洪水特征表现为汇流历时短，传播速度快，峰型多为尖瘦型，历时一般1天～2天；但由秋季连续阴雨的形成的洪峰，峰型矮胖，历时较长。本文通过整理涝峪口水文站实测洪水系列，对资料系列的可靠性、一致性和代表性进行审查，并对不同频率下的洪峰流量进行分析计算。

1 涝峪口水文站基本资料

涝河出峪口处建有国家基本水文站——涝峪口水文站，站址位于陕西省鄠邑区石井镇谭庙村，该站建于1944年3月，期间经历4次断面迁移，最大位移距离822 m，于2007年元月迁移至原设立处，测站控制流域面积347 km2，距河口40 km。卵石河床，属不经常性冲淤测站，水位流量关系较稳定。涝峪口水文站测验河段比较顺直，矩形河槽，高水控制良好，洪水时断面冲淤相对稳定。该站已有1944年～2017年74年实测水文资料，测验项目有水位、流量、泥沙和降水。水文站位置见图1。

图1 涝河流域河流水系及涝峪口水文站位置图

2 历史洪水

陕西省水利厅曾组织专家进行涝河流域历史洪水的调查工作，据调查，涝河流域近百年来共发生过三次特大洪水，即1898年、1957年和1987年洪水。涝峪口水文站设立于1944年，未观测到1898年洪水，1957年、1987年两场洪水均有实测洪峰流量。

根据《陕西省洪水调查资料》整编成果，在近100多年来发生的三次大洪水中，以1898年洪水洪峰流量1070 m3/s为最大，按调查期确定其重现期为120年；1957年洪水实测洪峰流量904 m3/s排在第二位，重现期定为60年；1987年洪水实测洪峰流量640 m3/s排在第三位，重现期定为30年。

3 水文站资料系列“三性”审查

3.1 可靠性分析

涝峪口水文站为国家基本水文站，本次选用的该站1944年～2017年年最大洪峰流量资料均为水文年鉴整编成果，测验河段比较顺直，矩形河槽，高水控制良好，洪水时断面冲淤变化大，上、下游附近无支流汇入。该站水文观测数据连续，准确可靠，可靠性满足要求。

3.2 一致性分析

涝河涝峪口以上，未建大中型水利工程，有小型水电站工程一处，对洪水过程无调节，因此，人类活动对洪水系列的影响很小；涝峪口水文站断面虽经几次迁移，但迁移最大位移距离为822 m，流域面积相差未超过5%，且无支流汇入，因此，年最大洪峰流量系列具有较好的一致性。

3.3 代表性分析

3.3.1 系列丰、枯变化规律分析

涝峪口水文站实测系列有1944年～2017年共74年实测洪水资料。历年最大洪峰流量历时曲线见图2。在实测洪水系列中，大洪水有1957年、1987年，流量分别为904m3/s和624m3/s，分别是多年平均流量的5.65倍和3.9倍；一般洪水有1949年、1964年、1983年、2005年，枯水年有1959年、1966年、1995年、1997年。即涝峪口水文站74年洪水系列中包含有大、中、小水以及丰、平、枯时段的各种来水组合，实测洪水系列资料代表性较好，能满足洪水频率计算的需要。

图2 涝峪口水文站年最大洪峰流量

3.3.2 统计参数稳定性分析

（1） 均值、变差系数CV与历时的关系分析

涝峪口水文站顺时序和逆时序分别累加洪峰流量均值和变差系数CV值，并点绘其与历时t关系曲线图，见图3和图4，由图分析可知，洪水系列顺、逆时序累加洪峰流量均值和变差系数CV值随系列的增长，均值趋于稳定，CV值稳定在0.9左右。因此认为该站的洪水资料具有一定代表性。

（2）差积曲线分析

点绘洪峰流量差积曲线，见图5。从图5中可以看出，洪峰流量差积曲线丰、平、枯交错，连续的丰水年为1955年～1958年，连续的枯水年为1994年～1997年，系列具有良好的代表性。

图3 涝峪口水文站年最大洪峰流量均值与历时关系图

图4 涝峪口水文站年最大洪峰流量CV值与历时关系图

图5 涝峪口水文站年最大洪峰流量差积曲线

4 涝峪口水文站不同频率洪峰流量计算

根据涝峪口水文站1944年～2017年共74年洪水资料，并加入1898年调查洪水（洪峰流量1070 m3/s），按不连序系列进行频率计算。洪峰流量计算时，将1898年洪水提出作为特大值处理，重现期为120年。1957年（洪峰流量904 m3/s）、1987年（洪峰流量624 m3/s）发生的洪水虽然流量较大，但在1898年洪水控制下按照特大值处理与在74年的长系列中排频频率相差不大，因此不将上述两年洪水作为特大值处理。

特大洪水洪峰流量的经验频率按下式计算:

一般洪水洪峰流量的经验频率按下式计算:

用矩法估算统计参数初始值，其均值为160 m3/s，变差系数CV=1.2，再经过P-Ⅲ型曲线目估适线，在适线时着重考虑中上部较大洪水点据，适当考虑下端较小洪水点据，确定出频率曲线见图6。求得水文站不同频率洪峰流量，见表1。

表1 涝峪口站设计洪峰流量计算成果表 单位：m3/s

图6 涝峪口水文站洪峰流量频率曲线图

5 结语

涝峪口水文站实测洪水系列，观测数据连续，准确可靠，系列具有较好的一致性，且包含了丰、平、枯水年连续系列。从顺时序和逆时序分别累加洪峰流量均值和变差系数CV值与历时关系图上可以看出，年份系列越短时，均值和变差系数相对变幅较大，但是随着年份的逐渐增加，变幅越来越小，最后趋于稳定。说明涝峪口水文站1944年～2017年74年的洪水连续系列资料代表性较好。

通过分析计算，涝峪口水文站100年一遇洪峰流量为1000 m3/s，50年一遇洪峰流量为790 m3/s，30年一遇洪峰流量为640 m3/s，20年一遇洪峰流量为520 m3/s，10年一遇洪峰流量为340 m3/s。