西安市境內(nèi)秦嶺北麓河流水位流量關(guān)系特征分析

王曉斌

（陜西省西安水文水資源勘測局，陜西 西安 710100）

開展水文巡測工作的目的是改變現(xiàn)有常年駐測模式，整合人力資源，利用先進儀器、設(shè)備進行水文測驗，同時拓展水文工作的領(lǐng)域，提高監(jiān)測能力，改變水文職工生產(chǎn)、生活環(huán)境，加快水文工作發(fā)展。

水文巡測是社會發(fā)展，學科發(fā)展的必然趨勢，是新形勢下水文測驗方式的重大轉(zhuǎn)變，中華人民共和國水利部2015 年發(fā)布了水利行業(yè)標準《水文巡測規(guī)范》（SL 195-2015），明確了水文巡測的內(nèi)容和技術(shù)條件。因此，為加快西安市境內(nèi)水文站巡測工作的開展，制定切實可行的巡測方案，對境內(nèi)秦嶺北麓河流水文站的水位流量關(guān)系進行分析，為流量巡測方案編制提供依據(jù)。

1 測站概況

西安市境內(nèi)秦嶺北麓各河流目前共設(shè)立有7 處國家基本水文站，自西向東分別為黑河陳河站、黑峪口站，澇河澇峪口站，灃河秦渡鎮(zhèn)站，大峪河大峪站，灞河馬渡王站、羅李村站，各水文站分布情況見圖1。

圖1 西安市境內(nèi)水文站分布示意圖（站名下劃線者為本次分析采用站）

本次分析選擇有代表性的黑河陳河水文站、灃河秦渡鎮(zhèn)水文站、灞河羅李村水文站[1]。其中陳河水文站位于西安市西部秦嶺腹地，秦渡鎮(zhèn)水文站位于灃河出秦嶺后關(guān)中平原中部，羅李村水文站位于灞河出秦嶺后西安市東部階地。

（1）陳河水文站位于西安市周至縣陳河鎮(zhèn)木江河村，1996 年6 月設(shè)立為專用站，2005 年成為國家基本站、省級重要站。集水面積1380 km2，距河口里程53 km。測驗河段基本順直，河床由卵、塊石組成。上浮標斷面以上40 m 和下比降斷面以下40 m處有“L”形彎道。主流在起點距30 m～40 m 之間，洪水時主流向左岸移動?；舅邤嗝嫦掠?2.5 km 處有金盆水庫，高水受水庫回水影響。

（2）秦渡鎮(zhèn)水文站位于西安市鄠邑區(qū)秦渡鎮(zhèn)，1936 年4 月設(shè)立，為國家基本站、省級重要站，是渭河南岸中等面積區(qū)域代表站。集水面積566 km2，距河口里程36 km。測驗河段較順直。細沙河床，水流平穩(wěn)，兩岸系人工河堤。河面寬80 m～100 m。基本水尺斷面下游847 m處有灃惠渠滾水壩一座，該壩上游187 m處有潏河匯入，秦渡鎮(zhèn)站水位流量關(guān)系常受以上兩者同時或分別頂托影響。

（3）羅李村水文站位于陜西省藍田縣三里鎮(zhèn)羅李村，1954 年12 月設(shè)立，為國家基本站、一般站，為關(guān)中中部渭河南岸中等面積區(qū)域代表站。集水面積754 km2，距河口里程55 km。測驗河段較為順直，河床為砂卵石組成，沖淤變化較大，中水以下分為左右兩股，中間灘地寬約80 m，水位在512.50 m 以上時左右兩股合流，基上275 m 灞河左岸有藍橋河匯入。

2 資料收集

秦嶺北麓各河流量瞬時數(shù)據(jù)獲取采用常用的Z-Q 關(guān)系法[2]，這是由于水位與流量關(guān)系密切，一般都存在一定規(guī)律，水位過程易于觀測，而流量施測卻較為耗時和困難，因此河流流量的變化多是通過建立水位和流量的關(guān)系進行推求，可行又經(jīng)濟。為分析水位流量關(guān)系變化情況，對各站歷年實測資料進行收集，并根據(jù)收集資料繪制歷年水位流量關(guān)系圖。

陳河站2006 年～2017 年，秦渡鎮(zhèn)站、羅李村站2017 年以前水文資料均來自黃河流域水文年鑒[3]，歷年水位流量關(guān)系資料來自陜西省西安水文水資源勘測局資料室。河道斷面變化資料采用上述各站2001 年～2019 年實測資料成果。

（1）黑河陳河站，自建站后斷面位置沒有變化，建站以來實測最大流量1750 m3/s 發(fā)生于2002 年6 月9 日，次大流量1740 m3/s，第三大流量1140 m3/s，實測最小流量0.280 m3/s，發(fā)生于2008 年10 月17 日。該站2011 年～2019 年大斷面變化見圖2。

圖2 黑河陳河站歷年大斷面變化圖

（2）灃河秦渡鎮(zhèn)站，建站后觀測斷面位置遷移過4 次，現(xiàn)斷面從1965 年1 月起至今未變。建站以來實測最大流量808 m3/s發(fā)生于2002 年7 月11 日，次大流量515 m3/s，第三大流量500 m3/s，實測最小流量0.04 m3/s，發(fā)生于1962 年6 月21 日。該站2011 年～2019 年大斷面變化見圖3。

圖3 灃河秦渡鎮(zhèn)歷年大斷面變化圖

（3）灞河羅李村站，建站后觀測斷面遷移過4 次，現(xiàn)斷面從2015 年1 月起至今未變。建站以來實測最大流量1140 m3/s發(fā)生于1982 年8 月1 日，次大流量594 m3/s，第三大流量513 m3/s，實測最小流量0 m3/s 發(fā)生于1971 年5 月。該站2011 年～2019 年大斷面變化見圖4。

圖4 灞河羅李村站歷年大斷面變化圖

3 水位流量關(guān)系分析

根據(jù)水利部2012 年發(fā)布的《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2012）和2015 年發(fā)布的《水文巡測規(guī)范》（SL 195-2015）對以上各站5 a 以上中、高水水位流量關(guān)系進行分析。

（1）黑河陳河站水位流量關(guān)系，通過點繪歷年中、高水水位流量關(guān)系，可以看出陳河站水位流量關(guān)系多呈繩套線，分析其原因，主要是受洪水漲落影響、下游金盆水庫蓄水產(chǎn)生的回水影響以及斷面沖淤變化影響。該站水位流量關(guān)系變化較大，1996 年～2019 年間同一水位相應(yīng)流量最大相差700 m3/s，在發(fā)生較大洪水時，應(yīng)實測過程確定其水位流量關(guān)系。后期可考慮采用側(cè)掃流速儀等在線測流系統(tǒng)，實現(xiàn)流量測驗自動化。陳河站歷年水位流量關(guān)系見圖5。

圖5 黑河陳河站歷年水位流量關(guān)系圖

（2）灃河秦渡鎮(zhèn)站水位流量關(guān)系，通過點繪歷年中、高水水位流量關(guān)系，可以看出秦渡鎮(zhèn)站水位流量關(guān)系多呈繩套線，分析其原因，主要是受下游灃惠渠大壩及潏河漲水頂托產(chǎn)生的回水影響，水位流量關(guān)系變化復(fù)雜。但是該站含沙量小，適宜HADCP 在線測流系統(tǒng)，目前已修建采用，可實時進行流量過程測驗，彌補傳統(tǒng)流量測驗不足，該站歷年水位流量關(guān)系見圖6。

圖6 灃河秦渡鎮(zhèn)站歷年水位流量關(guān)系圖

（3）灞河羅李村站水位流量關(guān)系，通過點繪歷年中、高水水位流量關(guān)系，可以看出羅李村站水位流量關(guān)系呈多條臨時曲線或繩套線，分析其原因，主要是受洪水漲落影響、斷面沖淤變化及測驗斷面分叉、斜流等因素影響，造成水位流量關(guān)系變化頻繁。該站斷面不規(guī)整，測站控制差，水位流量關(guān)系復(fù)雜。目前河道整治尚未進行，無合適自動測驗儀器用于其流量測驗，仍需采用人工控制吊儀測驗流量變化過程以滿足水位流量關(guān)系定線及推流要求。后期河道整治后，可采用修建標準斷面、量水堰等辦法簡化流量測驗。其歷年水位流量關(guān)系見圖7。

圖7 灞河羅李村站歷年中高水水位流量關(guān)系圖

4 結(jié)論

對西安市境內(nèi)秦嶺北麓黑河陳河水文站、灃河秦渡鎮(zhèn)水文站、灞河羅李村水文站測驗斷面、歷年水位流量關(guān)系變化進行綜合分析，得出以下結(jié)論：上述三站，水位流量關(guān)系多受洪水漲落、變動回水變化、斷面沖淤影響等因素，加之部分站（秦渡鎮(zhèn)站、羅李村站）測站控制較差，使其形成不穩(wěn)定水位流量關(guān)系，需要測驗其流量變化過程，來進行推流。其中秦渡鎮(zhèn)站因其河水含沙量小，已采用適用的HADCP 在線測流系統(tǒng)。陳河、羅李村兩站在當前沒有合適的自動儀器前仍需人工測驗洪水變化過程，來確定其水位流量關(guān)系的變化。進而判斷，西安市境內(nèi)秦嶺北麓各河流受洪水漲落、斷面沖淤、水利工程等因素影響，其水位流量關(guān)系較為復(fù)雜，在制定水文巡測方案時應(yīng)積極采用新儀器、新方法，必要時采用工程措施，例如河道整治、修建量水堰等以實現(xiàn)流量測驗自動化，提高精度，減輕測驗人員工作強度。