趙 軍

（陜西省漢中水文水資源勘測局，陜西 漢中 723000）

0 引言

隨著陜西省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目的實施，相繼建成了一批防汛專用水文站、水位站。預(yù)警水位的確定可以為中小河流防洪減災(zāi)科學(xué)決策提供依據(jù)，能夠為預(yù)警斷面下游沿河人民群眾生命財產(chǎn)安全轉(zhuǎn)移贏得寶貴的時間，能夠最大程度減少山洪、泥石流等自然災(zāi)害造成的人民生命及財產(chǎn)損失。

1 流域概況

1.1 自然環(huán)境

八渡河是嘉陵江上游左岸的一級支流，流域位于陜西省漢中市略陽縣城北部，西鄰嘉陵江干流，東與漢江支流沮水河相鄰。流域地形北高南低，地質(zhì)地貌較復(fù)雜。八渡河發(fā)源于甘肅省徽縣八盤山，河水自北向南流淌。上游稱為大川河，向南流經(jīng)九股村，先后接納中川河、在路家山以下始稱八渡河，以下又納金池院河，在白石溝至吳家營段，流向轉(zhuǎn)折為東西向，吳家營以下又轉(zhuǎn)折為南北向，距離河口處納東渡河，于略陽縣城附近注入嘉陵江。

八渡河上游地質(zhì)多為石灰?guī)r，河谷相當(dāng)狹窄，縱坡比降很大，河谷深切呈“V”字型。下游地質(zhì)多為千枚巖，河勢平緩，白石溝以下河谷稍微開闊，沿河有狹窄的河灘地。八渡河河槽穩(wěn)定，全流域面積466.9 km2，河長47 km，平均比降24.7‰。流域內(nèi)山高溝深，植被多以闊葉林和針葉林混雜，森林植被覆蓋情況良好，森林覆蓋率達68.7%。八渡河流域水源保護站自1996 年建站以來，以保障城區(qū)居民飲水安全為目標(biāo)，有效維護了水生態(tài)平衡，增強了水源涵養(yǎng)能力。

1.2 水文與氣象

八渡河流域內(nèi)四季分明，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，屬北亞熱帶北緣山地濕潤季風(fēng)氣候，受季風(fēng)影響比較明顯，雨量較為充沛，空氣濕潤。流域內(nèi)無氣象資料，根據(jù)略陽縣氣象資料分析統(tǒng)計，多年平均氣溫為13.2℃，歷年極端最低氣溫-11.2℃，極端最高氣溫37.7℃。無霜期236 天。全年日照小時數(shù)1552 小時。全年盛行偏東風(fēng)，頻率為18%；其次是偏西風(fēng)，為16%。10 min 平均最大風(fēng)速20.7 m/s，最大瞬間風(fēng)速40 m/s。

降雨量受大氣環(huán)流、緯度及地形影響，降雨強度大，降雨時空分布不均。降雨量年際變化量大，年內(nèi)分配不均，多年平均年降水量860 mm，7 月～9 月降雨量占全年總量的50%以上，多集中在6 月～10 月，占全年降水量的75%以上，而其他季節(jié)雨量偏少。八渡河屬山溪性河流，洪水由暴雨形成，其洪水特性與暴雨特性密切相關(guān)。暴雨過后易出現(xiàn)洪水過程，暴雨型洪水匯流時間短，消退快，洪水陡漲陡落變幅大，洪水歷時一般為1 天～2 天，洪水過程多成尖瘦的單峰型。流域洪水主要發(fā)生于5 月～10 月，其中7 月、8 月最為頻繁。八渡河多年平均流量4.59 m3/s。

1.3 防護對象及水利工程現(xiàn)狀

防護對象：白石溝水位站下游大約3.5 km 處是略陽縣城，略陽縣城四面環(huán)山處在嘉陵江、八渡河、東渡河三河交匯處，現(xiàn)狀城區(qū)面積2.7 km2，人口4.85 萬人。八渡河略陽縣城區(qū)段堤防工程不連續(xù)，堤防現(xiàn)狀防洪能力重現(xiàn)期為20 a。兩岸人口密集，有略陽電廠和醫(yī)院、學(xué)校等。水利工程：白石溝水位站上、下游無較大蓄水水利工程?？h城區(qū)段有多級階梯狀翻板閘式景觀工程。

2 測站概況

2.1 水位站基本概況

八渡河白石溝水位站是八渡河下游控制站，位于略陽縣城關(guān)鎮(zhèn)何家墳村，流域面積455.9 km2，河長42.4 km，平均比降24.2‰。白石溝水位站設(shè)于2012 年6 月，主要是收集八渡河基本水文信息，5 月～10 月按照24 段制報汛，并擔(dān)負(fù)著為下游略陽縣城防汛服務(wù)的任務(wù)。測驗項目為水位、雨量，測驗方式為有人看管，無人值守。水位、雨量信息采用移動GPRS 通信模塊自動傳輸，太陽能供電系統(tǒng)。

白石溝水位站斷面以上流域，布設(shè)有九股樹、田家壩、金池院、斑竹園、中川壩5 處雨量站與其一起組成測報基本站網(wǎng)，其流域水系見圖1。

2.2 測驗河段斷面概況

八渡河白石溝水位站測驗河段基本順直，左岸為公路護坡，右岸為人工砌護護坡。礫石、卵石等沙質(zhì)河床，沖淤變化不大，河床相對穩(wěn)定，中低水時中泓偏左岸。

基本斷面上游100 m 有四跨公路橋，下游500 m 內(nèi)無阻水建筑物，測驗河段長400 m，河寬約45 m，河道斷面比降2.80‰，觀測水位的基本水尺斷面（亦即水位站斷面）位于測驗河段的中部。白石溝水位站基本斷面見圖2。

圖1 八渡河水系圖

圖2 白石溝水位站基本斷面

2.3 測驗基本水準(zhǔn)點

2012 年8 月在白石溝水位站斷面右岸設(shè)立基本水準(zhǔn)點，標(biāo)志牌下為基1，吳營大橋左岸橋頭為基2，水位計邊道沿上為基3；在水位計上游約20 m 道沿上設(shè)立校測水準(zhǔn)點校1。

2015 年11 月13 日依據(jù)國家大地高程控制網(wǎng)基準(zhǔn)水準(zhǔn)點（85 高程）引測，水準(zhǔn)點BM長161-12 黃?；娓叱?44.584 m，設(shè)立單位：略陽縣水利局；引據(jù)點級別：GPS 點。引測4 個基本水準(zhǔn)點基1、基2、基3、校1，見表1。

表1 白石溝水位站水準(zhǔn)點考證表

2.4 水位站基本斷面情況

八渡河白石溝水位站基本斷面情況，于2020 年3 月10 日實測斷面資料見表2，斷面基本現(xiàn)狀見圖3。

表2 八渡河白石溝水位站斷面資料表

圖3 八渡河白石溝水位站大斷面圖

2.5 斷面水位流量關(guān)系

①實測水位流量，2018 年～2019 年白石溝水位站實測流量6 次，實測成果見表3。

表3 2018 年～2019 年白石溝水位站實測流量成果表

②水位站斷面水位流量關(guān)系，采用曼寧公式法計算。即根據(jù)實測的斷面資料，計算水位流量關(guān)系：

式中：Q 為過水?dāng)嗝媪髁浚琺3/s；A 為過水?dāng)嗝婷娣e，m2；n 為河床糙率；R 為過水?dāng)嗝嫠Π霃剑琺；I 為水面比降。

過水?dāng)嗝婷娣eA 根據(jù)實測斷面資料（表2）計算；水面比降用實測河段比降2.8‰，糙率按測驗河段特征，對照糙率表確定糙率為0.034 計算白石溝水位站水位流量關(guān)系。

根據(jù)上述兩種方法綜合確定白石溝水位站水位流量關(guān)系見表4，水位流量關(guān)系曲線見圖4。

表4 白石溝水位站水位流量關(guān)系表

圖4 八渡河白石溝水位站水位流量關(guān)系曲線圖

3 預(yù)警水位確定

3.1 不同頻率設(shè)計洪水推求

3.1.1 經(jīng)驗公式法

白石溝水位站所在的八渡河屬無資料小流域，八渡河屬嘉陵江一級支流，屬嘉陵江區(qū)，設(shè)計洪水采用《漢中地區(qū)實用水文手冊》（以下簡稱《水文手冊》）推薦的漢中地區(qū)經(jīng)驗公式法估算。

計算公式如下：

式中：Qp為頻率為P 的洪峰流量，m3/s；F 為流域面積，km2；n 為流域面積指數(shù)，洪峰流量經(jīng)驗公式分區(qū)中的嘉陵江區(qū)，n=0.705；Cp為隨頻率P 而變的經(jīng)驗參數(shù)，不同頻率的CP值見表5。

表5 不同頻率的C P 值統(tǒng)計表

根據(jù)經(jīng)驗公式法計算不同重現(xiàn)期設(shè)計洪水計算成果見表6。

表6 白石溝水位站不同重現(xiàn)期洪水流量成果統(tǒng)計表

3.1.2 推理公式法

白石溝水位站所在的八渡河是嘉陵江一級支流，屬嘉陵江區(qū)，根據(jù)《漢中地區(qū)實用水文手冊》暴雨相似區(qū)劃分，所用推理公式推求白石溝水位站控制斷面以上流域各設(shè)計頻率洪水，應(yīng)參照《水文手冊》嘉陵江區(qū)相應(yīng)的參數(shù)進行推算。

根據(jù)《漢中地區(qū)實用水文手冊》查得1 h、3 h、6 h、12 h、24 h 的平均雨量及CV值和皮爾遜Ⅲ型曲線的模比系數(shù)KP值，在不同頻率下的CS的3.5 倍值，見表7。

表7 推理公式應(yīng)用參數(shù)統(tǒng)計表

經(jīng)推算白石溝水位站控制斷面不同頻率的洪峰流量試算曲線見圖5，不同頻率的洪峰流量成果見表8。

圖5 白石溝水位站不同頻率洪峰流量圖

表8 白石溝水位站不同頻率洪峰流量成果表

3.1.3 水文比擬法

白石溝水位站八渡河屬嘉陵江一級支流，與略陽水文站同屬嘉陵江流域，自然地理特性相似，產(chǎn)流區(qū)同屬嘉陵江，略陽水文站控制面積19206 km2，與水位站控制面積相差為18750.1 km2，與參證站流域面積差值為97,6%遠大于20%，超出比擬法使用范圍，故不采用比擬法計算同頻洪水流量。

4 設(shè)計流量成果采用

地區(qū)經(jīng)驗公式法、推理公式法推求的洪水流量對照統(tǒng)計見表9。

表9 白石溝水位站不同頻率洪峰流量成果對比表

在八渡河上收集到《陜西省中小河流治理項目略陽縣八渡河縣城城區(qū)段防洪工程初步設(shè)計報告》（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院等，2014 年），該報告對八渡河設(shè)計洪水進行了計算，成果通過評審。根據(jù)該報告設(shè)計洪水計算成果采用工程類比法計算到水位站斷面，見表10。

表10 白石溝水位站不同頻率洪峰流量成果合理性分析表

從表8 可以看出，該計算成果與表9 中計算成果比較接近，因此分析認(rèn)為計算成果合理，為了與防洪工程一致，本次采用以防洪工程設(shè)計計算成果為準(zhǔn)。

5 確定預(yù)警水位

根據(jù)省局《陜西省新建水文、水位站防汛指標(biāo)確定編制大綱》第3.2.3 條，我們按照重現(xiàn)期2 a～5 a 一遇洪峰流量來確定預(yù)警水位。即白石溝水位站5 a 一遇洪水流量為529 m3/s，2 a 一遇洪水流量為223 m3/s。經(jīng)綜合分析確定預(yù)警流量取值400 m3/s，在該站率定的水位流量關(guān)系線上查得該流量的水位為660.50 m，即白石溝水位站預(yù)警水位初步確定為660.50 m。

白石溝水位站所在的八渡河河道左岸為略陽大道公路護坡，右岸修建有漿砌石護坡，本次用右岸河堤與初步確定的白石溝水位站預(yù)警水位對比，進行合理性分析。其對比分析結(jié)果見表11。

表11 河堤高程與預(yù)警水位對比分析表

由表11 可知，白石溝水位站控制斷面右岸護坡高程與本次初步確定的預(yù)警水位差值為2.89 m，河道右岸是安全的。水位站的主要防護對象是下游略陽縣城，根據(jù)調(diào)查略陽城區(qū)八渡河段的防洪能力重現(xiàn)期為5 a～10 a（堤防高度不連續(xù)），防洪能力流量為600 m3/s，與預(yù)警流量取值400 m3/s 比較，水位站下游至略陽城區(qū)之間再無較大支流匯入，因此較為合理。從2013 年建站以來至2019 年，最大洪峰流量為800 m3/s（2018 年7 月14 日），相應(yīng)洪水位為662.13 m，與預(yù)警水位相差1.63 m。因略陽城區(qū)堤防工程不連續(xù)，致使略陽縣城區(qū)部分低洼地方進水出現(xiàn)災(zāi)情。建站以來超過預(yù)警流量的洪水2 次，頻次為33.3%。因此，預(yù)警水位對下游大約3.5 km 處的略陽縣城關(guān)鎮(zhèn)等區(qū)域能夠起到警示和防汛預(yù)警的作用。本次初步確定的水位站預(yù)警水位較為合理。

6 結(jié)論和建議

預(yù)警水位的確定是進一步提高中小河流洪水監(jiān)測預(yù)警能力，充分發(fā)揮經(jīng)濟社會快速發(fā)展對防汛減災(zāi)工作需要的有效手段。本次預(yù)警水位主要依據(jù)《水文手冊》無資料地區(qū)設(shè)計洪水計算的經(jīng)驗公式、推理公式和水文比擬法推算，通過采用各種方法對中小河流白石溝水位站預(yù)警水位的計算，并結(jié)合建站以來的實測水文資料，最終確定其預(yù)警水位。經(jīng)綜合分析確定白石溝水位站預(yù)警水位為660.50 m。該預(yù)警水位基

本符合該站斷面實際情況。對于無資料地區(qū)的中小河流水位站點，要結(jié)合該河段已經(jīng)建成的水利工程設(shè)施防洪標(biāo)準(zhǔn)以及該河段斷面條件，加強其水文資料的收集，特別是要加強較大洪水過程水文要素積累，為率定水位流量關(guān)系，確定合理的預(yù)警水位積累寶貴的水文資料，預(yù)警水位的確定能夠進一步提升中小河流站點洪水監(jiān)測預(yù)警的能力，充分發(fā)揮其在防汛減災(zāi)中的作用。