洛河刘家河水文站测验断面河床冲刷分析

第９卷第２期　２　０　１　０年６月　杨凌职业技术学院学报　ＪｏｕＴｎ。ｌａ　ｏｆ　ＹａｒＩｇｕｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖ０１．９　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２　０　１　０　洛河刘家河水文站测验断面河床冲刷分析　宋安利　（陕西省水文水资源勘测局，陕西西安７１００６８）　摘要：河床冲刷是一种常见而极为复杂的客观现象，尤其是高含沙河流河床冲刷变化更为复杂。本文利用实测资　料对刘家河水文站测验断面冲刷变化进行分析，建立了洪峰流量和断面深泓点冲刷深度之间关系，为粗估深泓点冲　刷深度提供了依据。　关键词：洪峰流量；河床冲刷；深泓点；分析　中图分类号：Ｐ３３２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１－９１３１（２０１０）０２－００１４－０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｅｄ　Ｅｒｏｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｅｓｔ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｕｏ　Ｒｉｖｅｒ－Ｌｉｕｊｉａｈｅ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ＳｏＮＧ　Ａｌｌ－ｌｉ　（Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｓｕｒｖｅｙ　Ｂｕｒｅａｕ　ｉｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｘｉ’８１１，Ｓｈａａｎｘｉ　７１００６８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｉｖｅｒ　ｂｅｄ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｌｙ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｙｐｅｏｒｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｆｖｅｒ　ｉｓ　ｍ０ｒｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｎａａｌｙｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｉｕｊｉａ　Ｒｉｖｅｒ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｅａｋ　ｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｔｉｔｕｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ　ｒｉｖｅｒｂｅｄ，ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｒｏｕｇｈ　ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｄｅｐｔｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅａｋ　ｎ０ｗ；ｆｉｖｅｒ　ｂｅｄ　ｅｒｏｓｉｏｎ；ｔｈｅ　ａｌｔｉｔｕｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ　ｒｉｖｅｒｂｅｄ；ａｎａｌｙｓｉｓ　１流域概况　２水沙特性　北洛河是渭河的第二大支流，位于东经１０７。３３　北洛河流域多年平均降水量５１０—５４０　ｍｍ，　～１１０。１０　。北纬３４。３９　一３７。ｌ８　之间，发源于陕北定　７～９Ｂ降水占全年的５０％一６３％，且多以暴雨形　边县白于山南麓，自西北～东南流经陕、甘两省１８　式出现。年蒸发量１　０００—１　２００　ｍｍ。北洛河多年　个县市，干流经我省吴起、志丹、甘泉、富水、白水、蒲　平均天然年径流量９．２４亿ｍ　，多年平均输沙量１．０　城，于大荔县东南注入渭河。流域面积２６　９０５　ｋｍ　，　亿ｔ。刘家河断面以上多年平均天然径流量２．４８　占渭河流域面积的２０％，流域平均宽度３９．６　ｋｍ，　亿ｍ。，多年平均输沙量０．７３亿ｔ。洛河流域径流量　干流全长６８０　ｋｍ，河道平均比降１．５３‰。流域上　时空分布不均，汛期７～９月径流量占年径流量的　游为黄土丘陵沟壑区，中游两侧分水岭为子午岭林　５３％，沙量占９７％，刘家河以上流域面积仅占北洛　区和黄龙山山林区，中部为黄土塬区，下游进入关中　可流域总面积的２９％，径流量占全流域的２６．８％，　地区，为黄土阶地与冲积平原区。　来沙量占７２．６％。因此，洛河上游段具有水多沙　刘家河水文站设立于１９５８年５月，位于延安市　多，水小沙少的特点。就单次洪水而言，流量随时间　志丹县永宁乡刘家河村，地理坐标为１０８。４６　，北纬　变化较快，含沙量随时间变化缓慢，沙峰和水峰基本　３６。３３　，系北洛河上游干流控制站，集水面积７　３２５　同步，但没有明显的前后关系。　ｋｍ　，距河口距离４９３　ｋｍ。　・收稿日期：２０１０－０２－２３　作者简介：宋安利（１９７５．），男，陕西眉县人，工程师，主要从事水文计划建设管理工作。　第２期　宋安利：洛河刘家河水文站测验断面河床冲刷分析　１５　３河川冲淤历史分析　从刘家河１９７１、１９７２、１９７５、１９７７、１９９２、１９９４和　距在６８～９０　ｍ范围内，１９７１　ｌ９７２　１９７５　三ｌ９７７兰ｌ９９２三１９９４卫１９９８；起点距在　４８　６８　ｍ范围内，１９７１　１９７２三１９７５　１９９８年汛前实测大断面套汇曲线（图１）来看，起点　距在９０—１５０　ｍ范围内，呈现出１９７１　ｌ９７２－＿兰　１９７７一￣１９９２兰１９９４一－ｑ９９８。　１９７５三１９７７三ｌ９９２三１９９４　ｌ９９８；起点　Ｖ　挺　世　霹　起点距（Ⅲ）　图１　刘家河站历年实测大断面图　４河床冲刷深度分析　决定河流纵向冲淤变化的主要因素是床沙质来　量和水流挟沙力之间的对比关系。当床沙质来量小　于水流挟沙力时，就会出现冲刷。选择刘家河水文　站１９７１、１９７２、１９７５、１９７７、１９９２、１９９４和１９９８年不　施测的断面来看，该场洪水在起点距４５—６５　ｍ范围　内全面冲刷，同时根据洪峰流量附近最大水深度推　断，主槽深泓点冲刷深度为０．５２　ｍ。　日　ｕ　＼　∞∞∞　∞∞∞∞　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　０　Ｏ　Ｏ　Ｅ　删　同量级的实测洪水和大断面资料进行横断面冲淤变　化分析，套绘洪水流量一含沙量过程线，以及洪水前　后的河道大断面图，计算主槽深泓点一场洪水的冲　刷深度。　（１）１９７１年８月１７日洪水。洪峰流量１　５３０　煺　由ｌ　缸　苔　西　、｜　０　０　０　苔　０　０　０　０　∞　皿皿　０　０　ｒ＇ｎ　姿　§＋四　流量十含沙量　蓉　ｍ　／ｓ，沙峰９３３　ｋｇ／ｍ　，沙峰水峰基本同步（见图２）。　根据洪水之前８月６日和洪水之后９月２日施测的　断面来看（见图３），该场洪水在起点距４５～７５　ｍ范　围内全面冲刷，主槽深泓点冲刷深度为０．２５　ｍ。　（２）１９７２年７月１日洪水。洪峰流量１　９７０　图２刘家河水文站１９７１年８月１７日流量一含沙量过程线　Ｖ　ｍ　／ｓ，沙峰９０１　ｋｇ／ｍ。，沙峰水峰基本同步。根据洪　水之前５月２９日和洪水之后７月１日施测的断面　坦　世　窿　来看，该场洪水在起点距５Ｏ一６５　ｍ范围内全面冲　ｏ　２ｏ　４Ｏ　６ｏ　８０　１　ｏｏ　１２ｏ　ｌ４ｏ　１　６Ｏ　刷，主槽深泓点冲刷深度为０．３　ｍ。　（３）１９７５年７月２８　１３洪水。洪峰流量３　５３０　ｍ。／ｓ沙峰１　０１０　ｋｇ／ｍ　。该场洪水沙峰提前于水　，起点距（ｍ）　图３刘家河水文站１９７１年实测大断面　（４）１９７７年７月６日洪水。洪峰流量６　４３０　峰。根据洪水之前５月１０日和洪水之后７月２９日　１６　杨凌职业技术学院学报　一∞＼　ｕ　媾譬蒜Ｋ噼　第９卷　９　８　７　６　５　４　３　２　ｌ　０　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　０　０　Ｏ　０　０　Ｏ　０　０　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ０　Ｏ　Ｏ　０　０　０　Ｏ　Ｏ　０）　●　ｍ　／ｓ，沙峰８５８　ｋｇ／ｍ。，水峰沙峰基本同步。根据洪　ｒｎ　／ｓ，沙峰８４４　ｋｇ／ｍ　，水峰沙峰基本同步。根据洪　水之前７月３日和洪水之后９月１０日施测的断面　水之前５月１０日和洪水之后７月７日施测的断面　来看，该场洪水在起点距５Ｏ一５７　ｍ范围内冲刷，主　槽深泓点冲刷深度为１．５５　ｍ。　（５）１９９２年８月１０日洪水。洪峰流量５　４２０　来看，河两岸和整个河槽几乎全部冲刷，主槽深泓点　冲刷深度为３．３６　ｍ。　（７）１９９８年５月２１日洪水。洪峰流量５３７　ｍ。／ｓ，ｍ　／ｓ，沙峰９０９　ｋｇ／ｍ　，水峰沙峰基本同步。根据洪　水之前８月１０日和洪水之后８月ｌ１日施测的断面　来看，该场洪水在起点距３５—４７　ｍ范围内冲刷，主　沙峰３７３　ｋｇ／ｍ　，水峰沙峰基本同步。根据洪　水之前５月１２日和洪水之后５月２１日施测的断面　槽深泓点冲刷深度为１．４３　ｍ。　、　（６）１９９４年８月３１日洪水。洪峰流量８　０３０　来看，该场洪水在起点距３５—１４０　ｍ范围内全面冲　刷，主槽深泓点冲刷深度为０．１９　ｍ。　以上各场次洪水对应主槽深泓点冲刷深度见表１。　表１　刘家河水文站不同量级洪水深泓点平均最大冲刷深度表　点绘深泓点冲刷深度与洪峰流量关系见图４。　大冲刷深度相当于一场洪水平均冲刷深度的３．６倍。　（４）影响河床冲刷的因素很多。本文根据实测　资料，利用洪峰流量的变化作为指标，分析河槽下切　的程度。这虽是一个粗略的定量分析，但可为有关　部门提供粗略的依据。　参考文献：　０　１　２　３　４　平均最大冲刷深度（１ｉｔ）　［１］师奎，王高英，赵红．北洛河流域上游地区水沙变化　趋势分析．陕西省水文水资源勘测局，２００７．　图４刘家河水文站深泓点冲刷深度与洪峰流量关系图　［２］泾河北洛河泥沙输移规律［Ｊ］．人民黄河，１９９９．１２．　５结语　［３］　段秋生．合成流量法对北洛河刘家河水文站进行洪水　预报的探讨［Ｊ］．延安大学学报，２００５，２４（３）．　（１）从刘家河水文站测验断面历史冲刷情况来　［４］邹明涛，王德让，毋养利，等．陕西省洛河流域开发利　用规划．陕西省水利水电勘测设计研究院，２０００．　［５］汪岗，范昭，黄河水沙变化研究（第二卷）［Ｍ］．郑州：　黄河水利出版社，２００２．　看，断面不同位置河床有冲有淤，但总体上冲淤基本　平衡，深泓位置没有发生明显偏移。　（２）就一场洪水而言，深泓点冲刷深度随洪峰流　量增大而增加，对数关系明显，相关系数为０．９９６。　（３）由于以上分析均采用一次洪水过后的冲刷　资料，所以，分析的深泓点冲刷深度实际为一场洪水　［６］　中华人民共和国水利部．水文年鉴（１９３４～２００４年）．　［７］钱宁，张仁，周志．河床演变学［Ｍ］．北京：科学出版　社，１９８７．　［８］林秉南．工程泥沙［Ｍ］．北京：水利电力出版社，ｌ９９２．　的平均冲刷深度，并非是涨水过程的最大冲刷深度。　根据《多沙河流的河性》一书中阐述，一场洪水涨水最　［９］梁志勇．多沙河流的河性［Ｍ］．北京：中国水利水电出　版社，２００３．