張 帆

（陜西省延安市防汛辦，陜西 延安 716000）

延安中心城區(qū)延河洪水計算探究

張 帆

（陜西省延安市防汛辦，陜西 延安 716000）

延安市區(qū)地處延河之濱，受支流西川河、南川河、杜甫川的切割，市區(qū)依山傍河，大部分建筑沿川道一、二階地修建，市區(qū)沿河線性分布，防汛壓力很大，掌握延安中心城區(qū)延河不同頻率洪水顯得尤為重要。在收集延河各水文站水文泥沙、歷史洪水、河道沖淤、河勢變化的基礎上，采用統(tǒng)計分析、理論（經(jīng)驗）公式計算，分析、總結河道行洪、河道沖淤、河勢變化的一般規(guī)律，最終計算出延河延安中心城區(qū)段的設計洪水流量。水文分析計算在延安城區(qū)河道防洪、河岸防護設計、安全度汛等方面具有十分重要的意義。

洪水計算；水文分析；延河

延安市區(qū)地處延河之濱，鳳凰山、清涼山、寶塔山三山環(huán)抱，受支流西川河、南川河的切割，市區(qū)依山傍河，大部分建筑沿川道一、二階地修建，平面呈“X”型布局。由于市區(qū)地處黃土丘陵溝壑區(qū)，周邊山高坡陡，植被較差，暴雨洪水頻繁，泥沙含量大，市區(qū)段河道淤積明顯，部分河段不能滿足30年一遇洪水防洪要求。因此，搞清楚現(xiàn)階段延安中心城區(qū)延河不同頻率設計洪水情況是非常必要的。

1 延河概況

延河為黃河右岸一級支流，發(fā)源于靖邊縣天賜灣鄉(xiāng)周山南麓，經(jīng)安塞縣鐮刀灣鄉(xiāng)楊石寺村附近進入延安境內，自西北流向東南，流經(jīng)安塞、寶塔、延長等縣（區(qū)），于延長縣南河溝鄉(xiāng)涼水岸村附近注入黃河。河道全長286.9 km，流域面積7725 km2，平均比降3.3‰。延河在延安市境內長248.5 km，境內流域面積7321 km2，主要支流有杏子河、平橋川、西川河、南川河、蟠龍川等五條。

延河市區(qū)段河谷在橫剖面上呈寬闊的“U”型，南川河口以上（西北川）堤距寬度一般為100～130 m，南川河口以下（東川段）堤距寬度一般為120～145 m。南川河口以上丁泉砭（萬佛洞）段堤距最窄，為一處卡口，堤距寬度僅為80 m。南川河口以下、嘉陵大橋以上寶塔山段河道寬度為102.3～110.9 m，而上下游河道寬度為140～155 m，該段也為一處卡口。

水文站網(wǎng)布設情況詳見表1。

表1 水文測站基本情況一覽表

2 延安城區(qū)現(xiàn)狀防洪標準

根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分和洪水標準》（SL252—2000）、《堤防工程設計規(guī)范》（GB500286—2013），及《延安市城市防洪工程可行性研究報告》、《陜西省重要支流延河防洪治理工程（延安城區(qū)段）初步設計報告》、《陜西省重要支流延河防洪治理工程（寶塔區(qū)項目區(qū)）初步設計報告》，延安城區(qū)段堤防按防御30年一遇洪水標準設防，延河延安水文站處相應洪峰流量為3690 m3/s，西川河匯合口處相應洪峰流量為4300 m3/s，延安東關十里鋪處相應洪峰流量為4670 m3/s。

規(guī)劃確定延安市區(qū)延河干流近期按30年一遇洪水設防，遠期于干流上游修建以防洪為主的龍安水庫，提高延河干流的防洪標準至100年一遇洪水標準。確定延河干流蘭家坪變電站至延河大橋的堤距為120 m，延河大橋以下為145 m。

3 設計洪水計算

延安城區(qū)段延河干流設有延安水文站，延安站實測洪水資料反映了延河干流的洪水特性，故以延安站為參證站，采用

水文比擬法計算延河干流的設計洪水。

3.1 歷史調查洪水

《延安市城市防洪工程可行性研究報告》（陜西省水利電力勘測設計研究院，2001年6月）確定1977年洪水重現(xiàn)期為200年一遇，本次經(jīng)分析洪水重現(xiàn)期仍采用200年一遇。其它歷史洪水較小，與一般洪水量值接近，故將其加入實測洪水系列計算，其重現(xiàn)期按實測系列排序。

歷史洪水調查成果詳見表2。

表2 歷史洪水調查成果表

3.2 系列代表性分析

延安站經(jīng)過插補延長后有1952～2014年共63年的洪水系列，另外還調查到1917年以來較大的歷史洪水，這在大、中流域系較長資料系列，但對總體而言，延安站洪水系列已長達63年，基本上包括了豐、平、枯時段和各種來水組合，且又加入了歷史調查洪水，同時洪水系列正遞序均值、變差系數(shù)CV隨歷時變化也趨于穩(wěn)定，因此認為該洪水系列具有較好的代表性。

4 延安站洪水頻率計算

延河干流控制站天然洪水分析計算工作，因規(guī)劃和工程建設需要，以往曾進行過多次。《延安市城市防洪工程可行性研究報告》（陜西省水利電力勘測設計研究院，2001年6月）水利部以水規(guī)計〔2001〕513號、黃河水利委員會以黃規(guī)計〔2001〕125號文批準實施，《陜西省重要支流延河防洪治理工程（延安城區(qū)段）初步設計報告》（延安市水利水電工程勘測設計院，2013年10月）再次對延安城區(qū)段延河干流設計洪水進行了補充分析，仍推薦采用省院2001年分析成果，該報告中的洪水頻率分析計算成果通過了水利部規(guī)劃總院、陜西省水利廳的審查。本次計算成果與以往設計洪水成果比較情況詳見表3。

表3 延河干流控制站設計洪水成果比較表 單位：m3/s、萬m3

從表中計算成果可以看出，各次計算成果略有差異。對于30年一遇洪水，本次計算延安站洪峰流量成果比“城市防洪可研”成果偏小6.0%，1日洪量成果比“城市防洪可研”成果偏小6.2%，其原因主要是進入二十一世紀以后延河一直處于枯水時段，發(fā)生大洪水次數(shù)減少，隨著資料系列的延長，使均值隨系列延長而減小造成的。延安院2013年在編制“重要支流延河防洪可研”時經(jīng)計算分析比較后仍采用“城市防洪可研”成果。鑒于延河延安城區(qū)段設計洪水涉及黃河治理、延河規(guī)劃諸多方面因素，故本次仍以“城市防洪可研”成果作為本次計算采用的依據(jù)。

4.1 設計洪水

（1）延安站不同頻率設計洪水

延安站不同頻率設計洪水采用“77.7”典型洪水地區(qū)組成，以峰量關系法和典型洪水地區(qū)組成法推求。

a.峰量關系法

將延安站某一頻率天然日洪量，按“77.7”典型洪水的王瑤水庫入庫洪水1日洪量占延安站相應頻率天然1日洪量24.25%的比例，分配到王瑤水庫壩址以上分區(qū)，求出入庫洪水，所余相應頻率的1日洪量，即為延安站以上、王瑤水庫以下干流區(qū)間洪量。以該區(qū)間1日洪量，按延安站所分析綜合的同場洪水峰、量關系式，求得延安站不同設計頻率區(qū)間洪峰流量并錯時段疊加相應王瑤水庫壩址以上分區(qū)相應入庫洪水經(jīng)該庫調蓄后的泄洪流量，即得延安站受王瑤水庫調蓄影響后的不同頻率設計洪峰流量。

延安站同場洪水峰量關系式為：

式中：Q延、W1延分別為王瑤水庫以下延安站以上干流區(qū)間洪峰流量（m3/s）和 1日洪量（萬 m3）。

陜西省水利電力勘測設計研究院2001年開展《延安市城市防洪工程可行性研究報告》編制工作時，鑒于王瑤水庫滯洪能力較大，水庫原設計泄洪洞最大泄洪能力為75 m3/s，故以75 m3/s泄流量常數(shù)疊加上述區(qū)間洪峰，得不同頻率延安站設計洪峰流量。2006年，王瑤水庫進行了除險加固，新增泄洪排沙洞一座，最大泄流量為119.8 m3/s，總泄流量達到194.8 m3/s。故本次以194.8 m3/s泄流量常數(shù)疊加上述區(qū)間洪峰流量，求得不同頻率延安站設計洪峰流量，成果詳見表4。

表4 延安站不同頻率設計洪水成果表（峰量關系法）單位：m3/s、萬 m3

b.典型洪水地區(qū)組成法

采用與峰量關系法相同的方法求出王瑤水庫壩址以上分區(qū)和王瑤水庫以下、延安站以上干流區(qū)間某一頻率分區(qū)天然1日洪量后，取延安站“77.7”典型洪水過程線作為王瑤水庫以下、延安站以上干流區(qū)間典型洪水過程線，按洪量控制，以是述比例求得王瑤水庫以下、延安站以上干流區(qū)間某一頻率1日洪量占延安站“77.7”典型洪水1日洪量比例，對其洪水過程進行同倍比縮放，可得該區(qū)間相應頻率洪峰流量，然后疊加王瑤水庫最大下泄流量194.8 m3/s后，得到延安站天然洪水受王瑤水庫調蓄影響后的不同頻率設計洪峰流量，成果詳見表5。

表5 延安站不同頻率設計洪水成果表（典型洪水地區(qū)組成法）單位：m3/s、萬 m3

經(jīng)分析比較，本次仍采用峰量關系法推求的成果作為計算的依據(jù)。

4.2 各控制斷面設計洪水

延河干流延安城區(qū)段各控制斷面設計洪水，以延安水文站作為參證站，采用水文比擬法（洪峰流量面積指數(shù)0.67，洪水總量面積指數(shù)1.00）進行計算，成果見表6。

表6 延河干流各控制斷面設計洪峰流量（考慮王瑤水庫影響）單位：m3/s

5 結語

通過本次計算，初步掌握了從延安站至東十里鋪范圍內延河干流不同頻率設計洪水，隨著延安城區(qū)的快速發(fā)展，延安中心城區(qū)各類涉河、臨河建設項目逐漸增多，為下一步河道防洪、河岸防護設計、實際過洪能力計算、繪制淹沒圖等都提供了重要的理論依據(jù)。

TV87

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1673-9000（2017）05-0041-03

2017-04-28

張帆（1982-），男，陜西延安人，工程師，主要從事防汛抗旱工作。