李旺洋

甘肅省平?jīng)鏊乃Y源勘測(cè)局，甘肅 平?jīng)?744000

為了全面落實(shí)河湖長(zhǎng)制重點(diǎn)任務(wù)，建立范圍清晰、權(quán)屬明晰、責(zé)任落實(shí)的河湖管理保護(hù)責(zé)任體系，推動(dòng)河湖長(zhǎng)制加快從“有名”向“有實(shí)”轉(zhuǎn)變，必須開展靈臺(tái)縣河湖管理范圍劃定工作，在河湖劃界工作中就必須對(duì)河床演變趨勢(shì)進(jìn)行分析。

一、流域概況

達(dá)溪河屬黑河的一級(jí)支流，發(fā)源于陜西省隴縣，流經(jīng)崇信縣和靈臺(tái)縣，至靈臺(tái)縣黑牛溝進(jìn)入陜西省，在陜西省長(zhǎng)武縣河川口匯入黑河。河源海拔高程約1 440m，河流全長(zhǎng)132.0km，流域面積2 545km2，河道平均比降5.5‰。在靈臺(tái)縣境內(nèi)長(zhǎng)85km，流域面積1 368.4km2，多年平均徑流量4 296萬m3。流域水系概況見圖1。

圖1 達(dá)溪河流域水系及控制斷面布置圖

二、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

（一）洪水特性

達(dá)溪河上游地區(qū)雨量大，洪水過程大多尖瘦，洪水歷時(shí)可達(dá)1～3d；但當(dāng)遇短歷時(shí)高強(qiáng)度暴雨或局部暴雨時(shí)，則形成比較尖瘦的洪水，洪水歷時(shí)在1d以內(nèi)。洪水多發(fā)生在7-10月，2010年7月23日出現(xiàn)了記載以來的最大洪水，降水強(qiáng)度大，洪水陡漲陡落，峰高量小。從干、支流對(duì)比分析看：干、支流年最大洪水遭遇的幾率較小，一般情況下，在暴雨季節(jié)，因暴雨中心的移動(dòng)，干流及左、右岸各支流洪水超前錯(cuò)后的組合情況較多。

（二）控制斷面布設(shè)

靈臺(tái)縣達(dá)溪河管理范圍劃定河段起點(diǎn)位于龍門鄉(xiāng)高家山村入境斷面，終點(diǎn)位于獨(dú)店鎮(zhèn)告王村出境斷面，河段總長(zhǎng)93.26km。達(dá)溪河干流在建有新集水庫(kù)，根據(jù)《甘肅省靈臺(tái)縣達(dá)溪河新集水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，壩址以上控制流域面積785km2，回水長(zhǎng)度8.08km。本次將達(dá)溪河劃定河段分為新集水庫(kù)以上、新集水庫(kù)庫(kù)區(qū)以下兩個(gè)河段，控制斷面布設(shè)主要考慮主要支流匯合口、攔河建筑等因素布設(shè)，在沒有面積較大支流的情況下，區(qū)間流域面積按不大于總流域面積的20%控制。新集水庫(kù)以下控制斷面在“治理工程初設(shè)報(bào)告”中控制斷面基礎(chǔ)上加密布設(shè)。斷面布設(shè)統(tǒng)計(jì)見表1，布設(shè)見圖1。

表1 達(dá)溪河控制斷面布設(shè)統(tǒng)計(jì)

（三）設(shè)計(jì)洪水

通過搜集達(dá)溪河干流歷史洪水及靈臺(tái)、百里等水文站實(shí)測(cè)資料，用矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用P—Ⅲ型曲線，用適線法進(jìn)行頻率分析計(jì)算，計(jì)算的靈臺(tái)站設(shè)計(jì)洪水成果見表2。

表2 靈臺(tái)水文站設(shè)計(jì)洪水成果

本次達(dá)溪河管理范圍劃定控制斷面集水面積在146～2 467km2，區(qū)間有在建新集水庫(kù)，按照50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1 000年一遇洪水校核。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行方案，小于設(shè)計(jì)洪水頻率的來水全部采用河床式泄洪，不在庫(kù)區(qū)內(nèi)存留，故本次新集水庫(kù)以下控制斷面洪水按照天然河道設(shè)計(jì)值選用。

表3 達(dá)溪河控制斷面不同頻率洪峰流量計(jì)算結(jié)果

本次以靈臺(tái)站為參證站，采用面積比法推算各控制斷面設(shè)計(jì)洪峰流量。計(jì)算公式如下：

式中：：Q1、F1為計(jì)算斷面洪峰流量（m3/s）和集水面積（km2）；Q2、F2為水文站斷面洪峰流量（m3/s）和集水面積（km2）；n為面積指數(shù)，本次取0.65。

經(jīng)計(jì)算，各控制斷面不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量見表3。通過與已有成果對(duì)比分析，并考慮靈臺(tái)站實(shí)測(cè)資料具有很好的代表性，能真實(shí)反映流域洪水情況，本次采用實(shí)測(cè)資料進(jìn)行控制斷面設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算結(jié)果較合理。

三、河床演變分析

（一）河道歷史演變

達(dá)溪河及其支流南河、澗河、蒲河和史家河兩岸，海拔高程在890～1 200m，區(qū)內(nèi)地勢(shì)由西向東傾斜，西高東低，地貌屬河漫灘階地類型。分布有一、二、三級(jí)階地。土地比較平坦，土壤為淤積和黑壚土。達(dá)溪河以北的塬面由西向東傾斜，西高東低，達(dá)溪河以南的邵寨、新開、蒲窩塬面則由南向北傾斜，塬面地勢(shì)平坦，土層深厚，條田平整、水土流失小，土質(zhì)以黃綿土為主。西南部局部地區(qū)有天然植被分布，達(dá)溪河以北為半干旱地區(qū)。

（二）河床穩(wěn)定性分析

1.造床流量。目前國(guó)內(nèi)在實(shí)際工作中計(jì)算造床流量的方法很多，常用的有馬卡維也夫法、平灘水位法和2年一遇洪峰流量法。本次采用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算2年一遇洪峰流量為造床流量。詳見表4。

表4 達(dá)溪河控制斷面河相關(guān)系計(jì)算表

2.河相關(guān)系。

斷面河相系數(shù)以下式表達(dá)：

式中：ζ為河相關(guān)系數(shù)；=B為造床流量下的水面寬；H為造床流量下的平均水深。

根據(jù)河段造床流量所對(duì)應(yīng)的水面寬及水深，計(jì)算得到各斷面的河相系數(shù)ξ，詳見表5。與省內(nèi)諸多河流分析的河相系數(shù)ξ＞10相比，各斷面的河相系數(shù)介于3.6～16.3，說明原河道的河床斷面大部分都比較穩(wěn)定。

3.河床穩(wěn)定性分析。評(píng)定河道穩(wěn)定性指標(biāo)較多，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和《泥沙手冊(cè)》及《河床演變及整治》，本次評(píng)定河道穩(wěn)定性采用縱向、橫向穩(wěn)定系數(shù)。

（1）縱向穩(wěn)定系數(shù)。

河道縱向穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算：

式中：φh為縱向穩(wěn)定系數(shù)；d為床沙平均粒徑；J為縱比降；H為平均水深。

縱向穩(wěn)定系數(shù)φh值的大小僅表示泥沙運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)和弱。泥沙運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)，河床變化愈劇烈。穩(wěn)定系數(shù)在實(shí)際中可作為判斷河流泥沙運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和沙丘運(yùn)動(dòng)引起河床變形強(qiáng)度的依據(jù)。φh越大，泥沙運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越弱，河床因沙波運(yùn)動(dòng)或因流路變化產(chǎn)生的形變?cè)叫。蚨椒€(wěn)定，反之越不穩(wěn)定。因此，該系數(shù)僅表達(dá)河床底部的穩(wěn)定性，并不能表達(dá)河岸穩(wěn)定性。

河床物質(zhì)平均粒徑通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地采集河床質(zhì)樣計(jì)算得到中值粒徑。經(jīng)計(jì)算，各控制斷面所在河段縱向穩(wěn)定系數(shù)φh介于2.37～9.76，與省內(nèi)外諸多河流分析的河段縱向穩(wěn)定系數(shù)相比，工程段的河段縱向穩(wěn)定系數(shù)偏小，說明斷面縱向穩(wěn)定。

表5 達(dá)溪河控制斷面縱橫向穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算

（2）橫向穩(wěn)定系數(shù)。決定河岸穩(wěn)定性的因素主要是河岸泥沙土壤的抗沖能力，其次是灘槽高差。河道橫向穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算：

式中：φb為橫向穩(wěn)定系數(shù)；Q為造床流量；J為縱比降；

橫向穩(wěn)定系數(shù)φb越大表示河岸越穩(wěn)定，越小表示河岸越不穩(wěn)定。經(jīng)計(jì)算，工程斷面所在河段橫向穩(wěn)定系數(shù)φb為0.05～0.39，說明河岸較穩(wěn)定。詳見表5。

（三）河道演變趨勢(shì)預(yù)估

通過以上對(duì)河道歷史演變及近期演變情況分析，達(dá)溪河百里以上河段河床較為穩(wěn)定，百里以下段河床淺寬，此段兩岸地形起伏較大，多為黃土梁、峁和溝谷，水土流失嚴(yán)重，河中含沙量較大。河床為砂礫石組成，有淺灘分布，河床下切加劇。洪水期高水流向一致，低水產(chǎn)生分流、串溝，水流隨意游蕩，沖刷河道及兩岸。大水過后，主河槽會(huì)發(fā)生變化，但兩岸為高臺(tái)階地或已建堤防，河流不會(huì)發(fā)生改道。

四、結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)達(dá)溪河干流河床演變趨勢(shì)分析，掌握了達(dá)溪河河床的演變規(guī)律，對(duì)全面推行河長(zhǎng)制，加強(qiáng)河流管護(hù)綜合治理，開展河湖健康評(píng)估，編制水域岸線保護(hù)規(guī)劃，推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展等水資源保護(hù)利用具有十分重要的指導(dǎo)意義。