息縣水文站斷面變化及河道行洪能力分析

息縣水文站以上流域位于河南省南部，處于淮河中上游，流域形狀呈扇形，地勢以南部和西部為高，逐漸向東北傾斜。干流大致呈西—東走向，南岸多為山區(qū)，支流眾多，北岸以丘陵為主，小部分為平原洼地。流域內(nèi)建有南灣、石山口兩座大型水庫和六座中型水庫，在浉河和小潢河上分別建有平橋和小龍山兩座攔河閘。流域面積10190km2，土壤多為輕粉質(zhì)壤土、砂壤土和少量粉質(zhì)黏土，植被較好，侵蝕沖刷不嚴(yán)重。本流域以淮河為界，淮南是亞熱帶北緣，屬于濕潤區(qū)，淮北是暖溫帶的南端，屬半濕潤區(qū)。汛期（6～9月）降雨受季風(fēng)影響，一般每年4、5月份雨量開始逐漸增多，隨著江淮流域進(jìn)入梅雨天氣，6月上中旬主汛期開始，7月底8月初相繼結(jié)束。多年平均年降水量1145mm，50%左右集中在汛期。

息縣站以上河道長度255km，測驗(yàn)斷面為復(fù)式斷面，沙質(zhì)河床，最大河寬2435m。1950年以來，息縣站發(fā)生最大流量超過5000m3/s 的洪水共9 次，分別發(fā)生在1954、1956、1960、1968、1975、1989、1991、2002、2005年。其中，1968年7月15日息縣站發(fā)生了建站以來歷史最大洪水，最高水位45.29m，最大流量15000 m3/s；2005年7月11日，息縣站發(fā)生了1968年以來最大洪水，最高水位43.33m， 最大流量6340m3/s，為建站以來第四位大洪水。

1991年淮河大水以后，中央加大了治淮投資力度，信陽市加固了10 個(gè)圩區(qū)，提高了部分河段堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)，鏟除了淮干童元、黃郢、建灣3 個(gè)行洪區(qū)的圩堤和影響淮河干流行洪的阻水工程和其他建筑物，擴(kuò)大了淮干上、中游行洪通道，使淮河干流上、中游段的行洪能力有所提高。20 世紀(jì)90年代以后，隨著國民經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，建筑方面對河砂的需求量愈來愈大，淮河河砂開采量也隨之增大，開采范圍幾乎遍及整個(gè)淮河上、中游干支流河道，使得河道斷面從上而下河床逐年下切， 同級(jí)水位斷面面積增大。本次用實(shí)測資料來分析息縣站斷面和河道行洪能力的變化情況。

一、斷面變化

隨著河道上下游河砂的開采，息縣站基本水尺斷面河床逐年下切，斷面變化見圖1。比較2007年和1996年，11年期間河床最低點(diǎn)下切深度為3.42m；比較2017年和2007年，10年期間河床最低點(diǎn)下切深度為2.55m；從1996年到2017年，21年期間河床最低點(diǎn)下降了5.97m。斷面面積也有所增加，當(dāng)息縣站達(dá)到警戒水位（41.50m）時(shí)，2007年相對1996年斷面面積增加400m2，2017年相對2007年斷面面積增加450m2。當(dāng)息縣站達(dá)到保證水位（43.00m）時(shí)，2007年相對1996年斷面面積增加360m2，2017年相對2007年斷面面積增加440m2。詳見表1。

二、水位流速關(guān)系變化

通過對息縣站2005年、2010年、2016年3 次較大洪水水位流速關(guān)系的對比分析，如圖2 所示，2016年與往年相比，關(guān)系曲線明顯右移，在警戒水位（41.50m）以下時(shí)，同級(jí)水位情況下斷面平均流速增加0.20～0.50m/s 左右。

表1 息縣站斷面變化分析表

圖1 息縣站斷面變化比較圖

圖2 息縣站水位流速關(guān)系變化比較圖

三、水位流量關(guān)系變化

本次選取了息縣站2005年、2007年、2010年、2016年、2017年5 次較大洪水，相應(yīng)水位流量關(guān)系線如圖3 所示，比較圖中關(guān)系線可看出，2017年與往年相比，關(guān)系曲線明顯右移，在警戒水位（41.50m）以下時(shí)，同級(jí)水位情況下流量增加800～1200m3/s 左右。

四、息縣站河道行洪能力綜合分析

圖3 息縣站水位流量關(guān)系變化比較圖

圖4 息縣站歷年洪峰水位流量關(guān)系曲線圖

息縣水文站屬淮河干流中游丘陵平原區(qū)控制站，河道比降較小，受洪水波附加比降的影響較大，左右岸支流眾多，大洪水時(shí)的水位流量關(guān)系比較復(fù)雜。因此，用實(shí)際洪水過程來確定息縣站河道行洪能力的變化，可以從歷年綜合水位與流量關(guān)系的總趨勢來進(jìn)行分析比較。為了分析息縣站在2007年以后的行洪能力變化，用1950年～2006年和2007年以后的歷年最高水位最大流量組成兩個(gè)系列，繪制洪峰水位流量關(guān)系曲線如圖4 所示，由圖中比較可看出，2007年以后相對之前的洪峰水位流量關(guān)系，關(guān)系曲線的中下部偏右（同級(jí)水位流量增大）。

五、結(jié)論和建議

河道洪水是流域氣候條件和下墊面條件綜合作用的產(chǎn)物。受自然因素和人類活動(dòng)的共同影響，近年來息縣站控制流域內(nèi)下墊面及河道狀況發(fā)生了一定的變化，流域產(chǎn)匯流特性也相應(yīng)有所變化。本次用實(shí)測資料分析認(rèn)為息縣站中低級(jí)水位下河道行洪能力有所提高，保證水位（43.00m）以下同級(jí)水位流量增大。

近年來淮河上游干支流河道兩岸灘地種植了大量林木，相應(yīng)束狹了河道高洪時(shí)的行洪通道；加之2018年以前河道采砂現(xiàn)象嚴(yán)重，主河槽內(nèi)溝壑連綿，河床糙率特性變化，河槽調(diào)蓄作用增強(qiáng)，往往造成初汛洪水起漲時(shí)間滯后、峰現(xiàn)時(shí)間延長、峰形變緩；由于2007年以后沒有實(shí)測特大洪水資料的驗(yàn)證，近似認(rèn)為息縣站特大洪水時(shí)洪峰水位流量關(guān)系曲線的上部基本重合。以上這些情況在水文情報(bào)預(yù)報(bào)和抗洪搶險(xiǎn)中需綜合考慮、科學(xué)運(yùn)用■