渭河中下游與黃河潼關(guān)段2021年洪水特征及預(yù)報(bào)分析

顧 釗,席小康,宋淑紅

(1.西安水文水資源勘測(cè)中心,陜西 西安 710199;2.陜西省水文水資源勘測(cè)中心,陜西 西安 710068)

0 引言

渭河中下游及黃河潼關(guān)段,歷史上洪澇災(zāi)害頻發(fā)[1-2],如“54.8”、“03.8”、“05.10”、“11.9”等場(chǎng)次洪水,給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)重大損失[3]。受流域復(fù)雜產(chǎn)匯流特性、水利工程調(diào)度、水文監(jiān)測(cè)空白等因素影響,給水位、流量及峰現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)帶來(lái)諸多不確定性,增加了洪水預(yù)報(bào)的難度[4]。為深入了解渭河洪水特征,許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)渭河流域洪水來(lái)源組成、河道沖淤變化、洪水傳播時(shí)間、氣象成因等方面進(jìn)行了大量分析研究工作,并取得了一定研究成果。蔣昕暉、龐雷、白少智、楊高治等分別利用2003、2005、2020、2021年渭河洪水資料分析了降雨特征、洪水歷時(shí)、洪水來(lái)源、洪水峰型、河道沖刷狀態(tài)等特征[5-8];史玉品等,對(duì)“2019.9”洪水的特性及持續(xù)性強(qiáng)降雨天氣的成因進(jìn)行了分析[9];秦毅等,利用典型洪水資料分析了渭河下游洪水變化特點(diǎn)及成因[10]。這些研究均側(cè)重于渭河暴雨洪水特征特點(diǎn)及其降雨成因分析,而對(duì)預(yù)報(bào)誤差及其影響因素定量分析少見(jiàn)報(bào)道。

2021年受強(qiáng)秋淋影響,渭河相繼形成3次編號(hào)洪水,在黃河潼關(guān)站相繼形成以渭河來(lái)水為主的1號(hào)洪水,以黃河北干流、渭河、北洛河、汾河同時(shí)來(lái)水的3號(hào)洪水。黃河潼關(guān)站出現(xiàn)1979年以來(lái)最大洪水,渭河咸陽(yáng)、臨潼站出現(xiàn)1981年以來(lái)最大洪水,華縣站出現(xiàn)歷史最高水位341.91 m。本文利用2021年渭河、黃河編號(hào)洪水資料,結(jié)合洪水預(yù)報(bào)成果,采用多種分析方法,分析了2021年渭河、黃河編號(hào)洪水特征,研究了預(yù)報(bào)誤差影響因素,以期為今后洪水預(yù)報(bào)預(yù)警、防汛減災(zāi)工作提供重要參考。

1 研究區(qū)概況

渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥(niǎo)鼠山,自寶雞市陳倉(cāng)區(qū)鳳閣嶺進(jìn)入陜西,在潼關(guān)注入黃河,全長(zhǎng)835 km,橫貫陜西省關(guān)中平原,境內(nèi)河長(zhǎng)512 km,面積67 219 km2。流域地貌復(fù)雜,有橫貫陜甘的秦嶺北坡及六盤(pán)山、隴山山地,關(guān)中沖積平原及黃土高原。渭河屬不對(duì)稱(chēng)水系,兩岸支流眾多,南部多于北部,流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候,年均氣溫為7.8℃～13.5℃,年均降水量為500～800 mm,年均徑流量為20×108m3。渭河流域暴雨多出現(xiàn)在7、8月份,一般南部早于北部,東部早于西部,最早可發(fā)生在4、5月份。渭河及黃河小北干流控制站如圖1。

圖1 渭河及黃河小北干流主要控制站

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 資料來(lái)源

水位、流量資料均來(lái)源于2021年流域相關(guān)站點(diǎn)報(bào)汛及整編資料,洪水預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)來(lái)源于編號(hào)洪水期間正式發(fā)布的洪水預(yù)報(bào)成果。

2.2 研究方法

(1)對(duì)此次洪水過(guò)程的水位、流量、洪量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,分析洪水的主要來(lái)源、組成及在河道中的演進(jìn)狀態(tài)。通過(guò)與洪峰量級(jí)相近的歷史洪水比較,分析此次洪水演進(jìn)特征及河道沖淤變化。

(2)利用中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)中臨潼站馬斯京根演算乙等預(yù)報(bào)方案,以咸陽(yáng)站及區(qū)間支流洪水整編資料為模型輸入,模擬臨潼站洪水過(guò)程,分析渭河2號(hào)洪水臨潼站預(yù)報(bào)誤差影響因素;采用潼關(guān)站馬斯京根演算乙等預(yù)報(bào)方案,通過(guò)黃河3號(hào)洪水校準(zhǔn)參數(shù),模擬了黃河1號(hào)洪水中最不利的組合模式,分析黃河1號(hào)洪水潼關(guān)站預(yù)報(bào)誤差影響因素。

3 結(jié)果與分析

3.1 洪水特征分析

3.1.1 洪水來(lái)源與組成

渭河1號(hào)洪水臨潼站洪峰3 810 m3/s,洪水在臨潼至華縣河段形成漫灘,華縣站出現(xiàn)洪峰2 780 m3/s,洪水主要來(lái)自咸陽(yáng)、涇河桃園至臨潼區(qū)間,占總洪量的38.2%。渭河2號(hào)洪水咸陽(yáng)站出現(xiàn)洪峰5 600 m3/s,加之區(qū)間洪水匯入,洪水在向下游演進(jìn)過(guò)程中全面漫灘,洪峰演進(jìn)速度明顯減緩,洪峰衰減程度較大,臨潼站出現(xiàn)洪峰5 860 m3/s,華縣站出現(xiàn)洪峰4 860 m3/s,渭河洪水與黃河小北干流洪水組合后潼關(guān)站出現(xiàn)洪峰7 480 m3/s,形成黃河1號(hào)洪水。渭河2號(hào)洪水主要來(lái)自魏家堡以上及魏家堡至咸陽(yáng)區(qū)間,分別占總洪量的29.7%、31.1%,黃河1號(hào)洪水主要來(lái)自渭河華縣,占總洪量的60.8%。渭河3號(hào)洪水咸陽(yáng)先后出現(xiàn)三次洪峰4 020 m3/s、3 740 m3/s、3 420 m3/s,洪水向下游演進(jìn)過(guò)程中受涇河洪水影響,臨潼站出現(xiàn)單峰4 810 m3/s,洪水向華縣演進(jìn)過(guò)程中依舊全面漫灘,但由于渭河2號(hào)洪水過(guò)程已填補(bǔ)大部分的灘地?fù)p失,臨潼至華縣洪峰損失量減少,華縣站出現(xiàn)洪峰4 540 m3/s,受渭河、北洛河、黃河小北干流及區(qū)間流域來(lái)水影響,潼關(guān)站出現(xiàn)洪峰8 360 m3/s,形成黃河3號(hào)洪水。渭河3號(hào)洪水主要來(lái)自魏家堡以上及涇河桃園以上區(qū)間,分別占總洪量的47.9%、23.9%,黃河3號(hào)洪水主要來(lái)自渭河華縣及干流龍門(mén)站以上,分別占總洪量的46.8%、27.8%。渭河1、2、3號(hào)洪水及黃河1、3號(hào)洪水各控制站洪水及洪水組成統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖2、表1。

表1 渭河1、2、3號(hào)洪水及黃河1、3號(hào)洪水各區(qū)間洪量統(tǒng)計(jì)

圖2 渭河1、2、3號(hào)洪水及黃河1、3號(hào)洪水各控制站洪水過(guò)程

3.1.2 河段過(guò)流能力分析

水位～流量關(guān)系曲線(圖3)及過(guò)能力(表2)可得,渭河臨潼、華縣站3次洪水過(guò)程均為逆時(shí)針繩套曲線,并且3次洪水過(guò)程河道沖淤不明顯。臨潼站較2019年汛后、2020年汛后有所沖刷,過(guò)流能力增大。華縣站較2019年汛后、2020年汛后有所淤積,過(guò)流能力減小。臨潼站在2號(hào)洪水過(guò)程中出現(xiàn)小幅度的漲淤落沖現(xiàn)象,洪水消退(流量小于2 000 m3/s)后的3次洪水過(guò)程同流量級(jí)相應(yīng)水位變化不大。華縣站在3號(hào)洪水過(guò)程中斷面略有沖刷,洪水消退(流量小于1 500 m3/s)后的1、2號(hào)洪水過(guò)程同流量級(jí)相應(yīng)水位基本一致,3號(hào)洪水過(guò)程同流量級(jí)相應(yīng)水位略小于前兩次,但是幅度不大。由于洪水期華縣站漫灘嚴(yán)重,在退水過(guò)程中,灘區(qū)過(guò)水時(shí)的水位～流量關(guān)系曲線斜率較小,僅主槽過(guò)水時(shí)水位～流量關(guān)系曲線斜率較大,落水曲線先緩后陡,與潼關(guān)站先陡后緩的落水曲線相異。

表2 臨潼、華縣、潼關(guān)站過(guò)流能力統(tǒng)計(jì)表

圖3 編號(hào)洪水過(guò)程水位流量關(guān)系曲線

黃河1、3號(hào)洪水過(guò)程均表現(xiàn)為漲沖落淤的逆時(shí)針繩套曲線,河道沖淤不明顯,中高水期漲、落水的水位～流量關(guān)系分化明顯,洪水退下(流量小于2 000 m3/s)后的同流量級(jí)相應(yīng)水位變化不大。潼關(guān)站相較于2019年汛后、2020年汛后有所沖刷,過(guò)流能力增大。

3.1.3 洪水演進(jìn)規(guī)律

1)咸陽(yáng)至臨潼段

渭河1、2、3洪水咸陽(yáng)至臨潼段傳播時(shí)間分別為7.9 h、10 h、12～18 h(剔除涇河洪水影響)(表3),渭河2號(hào)洪水在向臨潼站演進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)了較明顯的衰減,3號(hào)洪水咸陽(yáng)站洪峰流量4 020 m3/s,涇河桃園站相應(yīng)流量1 150 m3/s,涇渭河洪水在向臨潼站演進(jìn)過(guò)程中同樣出現(xiàn)了衰減,受渭河2號(hào)漫灘洪水影響,咸陽(yáng)至臨潼段部分灘地?fù)p失已滿足,洪峰削減率減小,符合涇渭河同時(shí)來(lái)水的洪水演進(jìn)規(guī)律。進(jìn)一步對(duì)比了2018年“18.7”洪水,咸陽(yáng)站洪峰流量4 210 m3/s,臨潼站峰現(xiàn)時(shí)刻涇河桃園站相應(yīng)流量1 190 m3/s,咸陽(yáng)洪峰傳播至臨潼(洪峰流量4 500 m3/s)出現(xiàn)了明顯衰減,由于該次洪水屬于2018年首次漫灘洪水,洪峰衰減較大。

表3 渭河1、2、3洪水下游各站洪峰傳播時(shí)間

2)臨潼至華縣段

渭河1號(hào)洪水過(guò)程中臨潼站洪峰流量3 810 m3/s,大于2020年汛后渭河下游河段平灘流量(2 700 m3/s),在臨潼至華縣河段形成部分漫灘,臨潼至華縣傳播時(shí)間達(dá)22.4 h(表3),華縣站洪峰流量削減至2 780 m3/s,削減率為27.0%,符合首場(chǎng)漫灘洪水演進(jìn)規(guī)律。渭河2號(hào)和3號(hào)洪水臨潼站洪峰流量分別為5 860 m3/s、4 810 m3/s,大幅超過(guò)了1號(hào)洪水后的渭河下游河段平灘流量,導(dǎo)致了渭河下游洪水全線臨堤,受臨潼至華縣部分河段灘區(qū)內(nèi)玉米、灌木等高桿作物和道路田埂影響,漫灘部分的洪水演進(jìn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主槽洪水,使得洪峰演進(jìn)速度明顯減緩,兩次洪水過(guò)程臨潼至華縣河段洪峰水位傳播時(shí)間為25～27 h,與近年來(lái)漫灘洪水演進(jìn)規(guī)律基本一致。渭河2號(hào)洪水華縣站洪峰流量較臨潼站減小1 000 m3/s,削減率為17.1%;受2號(hào)漫灘洪水影響,臨潼至華縣段部分灘地?fù)p失已滿足,洪峰削減率減小,3號(hào)洪水華縣站洪峰流量較臨潼站小270 m3/s左右,削減率僅為5.6%。

3)華縣至吊橋段

渭河1號(hào)洪水華縣以下河段洪水基本不再漫灘,華縣至吊橋河段傳播時(shí)間為10.3 h(表3),傳播時(shí)間較短。渭河2號(hào)和3號(hào)洪水華縣以下河段全面漫灘,兩次過(guò)程中華縣至吊橋洪峰傳播時(shí)間在19～22 h;在3號(hào)洪水過(guò)程中吊橋站分別于10月7號(hào)12時(shí)、10月9號(hào)6時(shí)出現(xiàn)了兩次洪峰水位,較華縣站峰現(xiàn)時(shí)間分別提前20.5 h、延后21.5 h,分析認(rèn)為在渭河3號(hào)洪水過(guò)程中黃河潼關(guān)洪水對(duì)渭河形成了頂托,潼關(guān)站于10月7日7時(shí)36分出現(xiàn)洪峰8 360 m3/s,8 000 m3/s以上量級(jí)從7日2時(shí)至12時(shí)持續(xù)了10 h,潼關(guān)站峰現(xiàn)時(shí)刻的華縣站同時(shí)流量為4 200 m3/s,吊橋站同時(shí)流量在2 300～2 800 m3/s,渭河洪水量級(jí)遠(yuǎn)小于黃河,潼關(guān)洪水對(duì)渭河形成了頂托,因此吊橋站首次洪峰水位出現(xiàn)時(shí)間較華縣站提前了20.5 h,當(dāng)潼關(guān)洪水緩慢回落時(shí),吊橋站在華縣峰現(xiàn)時(shí)間21.5 h后再次出現(xiàn)洪峰水位,同時(shí)在渭河3號(hào)洪水過(guò)程中華縣站峰前出現(xiàn)一次長(zhǎng)達(dá)15 h的平水段,該現(xiàn)象進(jìn)一步表明了渭河洪水在華縣以下河段演進(jìn)過(guò)程中除了漫灘影響外,同是還存在黃河潼關(guān)洪水頂托影響。

通過(guò)本次洪水過(guò)程演進(jìn)分析并結(jié)合歷史洪水推演認(rèn)為,當(dāng)以咸陽(yáng)來(lái)水為主,涇河未出現(xiàn)明顯漲水時(shí),咸陽(yáng)至臨潼河段洪水傳播時(shí)間為10～15 h,當(dāng)涇渭河同時(shí)來(lái)水時(shí),需要根據(jù)涇河漲水過(guò)程具體判斷。當(dāng)渭河咸陽(yáng)站洪水量級(jí)大于4 000 m3/s時(shí),咸陽(yáng)至臨潼河段由部分漫灘向全面漫灘發(fā)展,峰型變胖,峰頂坦化,洪峰衰減程度較高。臨潼至華縣河段,平灘流量級(jí)洪水傳播時(shí)間為12～16 h,1 000 m3/s量級(jí)洪水和部分漫灘洪水為20～22 h,全面漫灘洪水則為27 h左右。對(duì)于連續(xù)漫灘洪水,后續(xù)洪峰削減率較前次洪水有所減小。當(dāng)渭河洪水量級(jí)小于黃河時(shí),潼關(guān)洪水對(duì)渭河逐步形成了頂托,可能形成下游站洪峰早于上游站出現(xiàn)的現(xiàn)象。

3.2 預(yù)報(bào)誤差分析

3.2.1 預(yù)報(bào)概況

渭河1、3號(hào)洪水以及黃河3號(hào)洪水洪峰量級(jí)研判準(zhǔn)確。在渭河2號(hào)洪水以及黃河1號(hào)洪水中,臨潼、華縣站洪峰預(yù)報(bào)結(jié)果偏大,潼關(guān)站預(yù)報(bào)結(jié)果偏小,華縣站、潼關(guān)站洪峰出現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)偏早。渭河2號(hào)洪水臨潼站、華縣站2次預(yù)報(bào)時(shí)間最大誤差為4 h、16 h,洪峰流量預(yù)報(bào)誤差均為1 140 m3/s,黃河1號(hào)洪水潼關(guān)站峰現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)誤差、洪峰流量預(yù)報(bào)誤差分別為16 h、1 380 m3/s。因此針對(duì)渭河2號(hào)洪水以及黃河1號(hào)洪水中臨潼、華縣、潼關(guān)站預(yù)報(bào)進(jìn)一步復(fù)盤(pán)分析。

3.2.2 黃河1號(hào)洪水潼關(guān)站預(yù)報(bào)誤差分析

潼關(guān)站洪水主要受渭河華縣站來(lái)水及干流龍門(mén)站來(lái)水影響,本次華縣站洪峰傳播至潼關(guān)站用時(shí)29 h,其中傳播至吊橋水位站用時(shí)26 h,符合一般漫灘洪水傳播規(guī)律,根據(jù)潼關(guān)站實(shí)際洪峰現(xiàn)時(shí)間,分析認(rèn)為龍門(mén)站相應(yīng)流量在1 000～1 200 m3/s,北洛河南榮華站相應(yīng)流量在220～250 m3/s,汾河河津站相應(yīng)流量在180～200 m3/s,在不考慮洪峰衰減情況下,根據(jù)各站相應(yīng)流量不同組合形式,潼關(guān)站洪峰量級(jí)應(yīng)在6 260～6 510 m3/s。利用中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)中潼關(guān)站馬斯京根演算方案,通過(guò)黃河3號(hào)洪水校準(zhǔn)參數(shù),模擬了1號(hào)洪水中最不利的組合,見(jiàn)圖4,即各站最大流量遭遇,模擬結(jié)果顯示潼關(guān)站9月29日22時(shí)出現(xiàn)洪峰6 533 m3/s。通過(guò)兩種方式復(fù)現(xiàn)的潼關(guān)洪水計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)比較,實(shí)測(cè)洪峰量級(jí)遠(yuǎn)大于計(jì)算結(jié)果。為此從整編值與報(bào)汛值差異、洪水組成兩個(gè)方面查找原因。

圖4 黃河1、3號(hào)洪水潼關(guān)站過(guò)程模擬

1)報(bào)汛值與整編值差異

在洪水預(yù)報(bào)過(guò)程中,主要依據(jù)各控制斷面實(shí)時(shí)報(bào)汛數(shù)據(jù)制作洪水預(yù)報(bào),為分析報(bào)汛值與整編值的差異對(duì)潼關(guān)站洪水預(yù)報(bào)的影響,繪制了各站報(bào)汛值與整編值洪水過(guò)程線,見(jiàn)圖5。

圖5 黃河1號(hào)洪水各控制站整編與報(bào)汛過(guò)程

從整體看,黃河龍門(mén)、潼關(guān)、支流渭河華縣站報(bào)汛值與整編值洪水過(guò)程擬合度較高,同一時(shí)間流量量級(jí)差異不顯著,支流北洛河南榮華站報(bào)汛值與整編值在峰頂略有差異,但對(duì)黃河潼關(guān)洪峰量級(jí)影響不大,因此報(bào)汛值與整編值的差異不是導(dǎo)致黃河1號(hào)洪水潼關(guān)站洪峰預(yù)報(bào)偏小的因素。

2)洪水組成分析

黃河1號(hào)洪水潼關(guān)站洪量34.85億 m3,未控區(qū)域來(lái)水4.29億 m3,占潼關(guān)站總量的12.3%;黃河3號(hào)洪水潼關(guān)站洪量55.60億 m3,未控區(qū)域來(lái)水4.03億 m3,占潼關(guān)站總量的7.3%;表明1號(hào)洪水過(guò)程中區(qū)間來(lái)水較多,1號(hào)洪水過(guò)程中未控區(qū)間及汾河、北洛河來(lái)水總量6.72億 m3,接近干流龍門(mén)站來(lái)水量,但對(duì)潼關(guān)站的洪峰貢獻(xiàn)較小。根據(jù)斷面控制面積計(jì)算,華縣&龍門(mén)～潼關(guān)未控流域面積在12 000 km2,對(duì)照潼關(guān)站峰現(xiàn)前48 h內(nèi)降雨落區(qū)及強(qiáng)度,該區(qū)域在27日14時(shí)至28日8時(shí)出現(xiàn)一次大范圍暴雨過(guò)程,面平均降雨量在50 mm以上,同時(shí)在9月17-19日以及9月22-26日期間,未控區(qū)域持續(xù)降雨,土壤接近飽和,流域產(chǎn)流能力增強(qiáng),同時(shí)也有部分降雨直接進(jìn)入河道參與匯流,在雙重因素作用下增大了潼關(guān)站洪峰量級(jí)。

綜上,黃河1號(hào)洪水潼關(guān)站洪峰預(yù)報(bào)結(jié)果偏小主要原因是華縣&龍門(mén)～潼關(guān)未控流域在前期土壤接近飽和、產(chǎn)流能力較高的情況下,受暴雨影響,未控流域來(lái)水對(duì)潼關(guān)洪水貢獻(xiàn)較常規(guī)偏大,導(dǎo)致了潼關(guān)站實(shí)測(cè)洪峰偏大偏晚。

3.2.3 渭河2號(hào)洪水臨潼站預(yù)報(bào)誤差分析

臨潼站洪水主要受渭河干流咸陽(yáng)站來(lái)水及區(qū)間主要支流涇河、灃河、灞河影響,根據(jù)近年來(lái)臨潼站洪峰流量大于2 500 m3/s洪水場(chǎng)次分析,當(dāng)咸陽(yáng)站出現(xiàn)洪峰后,相應(yīng)時(shí)間內(nèi)區(qū)間支流涇河、灃河、灞河未出現(xiàn)洪水過(guò)程或洪水均已回落時(shí),咸陽(yáng)～臨潼傳播時(shí)間為6～8 h,支流灃河秦渡鎮(zhèn)～臨潼傳播時(shí)間9～11 h,灞河馬渡王～臨潼傳播時(shí)間5～9 h,涇河桃園～臨潼傳播時(shí)間2～3 h。本次洪水咸陽(yáng)站于9月27日5時(shí)54分出現(xiàn)洪峰5 600 m3/s,根據(jù)臨潼站峰現(xiàn)時(shí)間以及上述洪水傳播時(shí)間,涇河桃園站相應(yīng)流量為529～556 m3/s,灃河秦渡鎮(zhèn)站相應(yīng)流量為265～358 m3/s,灞河馬渡王站相應(yīng)流量為169～185 m3/s,根據(jù)各站相應(yīng)流量不同組合形式,依據(jù)該段洪水普遍傳播規(guī)律,臨潼站洪峰量級(jí)應(yīng)在6 560～6 700 m3/s,時(shí)間在27日12-14時(shí)之間,但實(shí)際臨潼站于27日18時(shí)洪峰流量5 860 m3/s,表現(xiàn)出洪峰量級(jí)明顯偏小,時(shí)間偏晚的特殊現(xiàn)象。為此從整編值與報(bào)汛值差異、洪水演進(jìn)過(guò)程分析原因。

1)報(bào)汛值與整編值差異

為分析干支流控制斷面報(bào)汛值與整編值的差異對(duì)臨潼站洪水預(yù)報(bào)的影響,繪制了渭河2號(hào)洪水過(guò)程中干流咸陽(yáng)站、臨潼站、支流涇河桃園站、灃河秦渡鎮(zhèn)站、灞河馬渡王站報(bào)汛值與整編值洪水過(guò)程線,見(jiàn)圖6。從整體看,干流臨潼站,支流涇河桃園站、灞河馬渡王站報(bào)汛值與整編值洪水過(guò)程擬合度較高,同一時(shí)間流量量級(jí)差異不顯著,而干流咸陽(yáng)站、支流灃河秦渡鎮(zhèn)站報(bào)汛值與整編值洪水過(guò)程擬合度較低,在一些特定時(shí)段流量差異較為顯著,如咸陽(yáng)站洪峰流量報(bào)汛值6 050 m3/s,整編值5 600 m3/s,灃河秦渡鎮(zhèn)站整編值26日11日30分洪峰流量600 m3/s,報(bào)汛值26日14時(shí)20分洪峰流量670 m3/s,27日整編值洪水量級(jí)在144～383 m3/s之間,報(bào)汛值在240～470 m3/s之間,報(bào)汛值偏大。由于咸陽(yáng)站報(bào)汛值洪峰量級(jí)偏大450 m3/s,加上與相應(yīng)時(shí)段灃河秦渡鎮(zhèn)站27日?qǐng)?bào)汛流量偏大近100 m3/s,是導(dǎo)致渭河2號(hào)洪水臨潼站洪峰預(yù)報(bào)誤差偏大的因素之一。

圖6 渭河2號(hào)洪水各控制站整編與報(bào)汛過(guò)程

2)洪水演進(jìn)過(guò)程特征分析

臨潼站馬斯京根演算乙級(jí)預(yù)報(bào)方案是根據(jù)歷年臨潼站洪水過(guò)程,選用渭河干流咸陽(yáng)站、支流秦渡鎮(zhèn)、灞河馬渡王站、涇河張家山相應(yīng)洪水過(guò)程資料,構(gòu)建的綜合擬合結(jié)果最優(yōu)的預(yù)報(bào)方案,該方案反映了咸陽(yáng)～臨潼區(qū)間洪水演進(jìn)一般規(guī)律,通常情況下能夠準(zhǔn)確模擬臨潼站洪水過(guò)程。為分析渭河2號(hào)洪水臨潼站洪水演進(jìn)特征,以咸陽(yáng)站及區(qū)間支流洪水整編資料為模型輸入,模擬臨潼站洪水過(guò)程,見(jiàn)圖7。

圖7 臨潼站理論與實(shí)際洪水過(guò)程線

從模擬結(jié)果來(lái)看,臨潼站模擬過(guò)程洪量16.28億 m3,與實(shí)測(cè)過(guò)程洪量誤差-1.6%,模擬過(guò)程與實(shí)測(cè)過(guò)程洪量基本匹配。當(dāng)漲水段臨潼站洪水量級(jí)小于4 000 m3/s時(shí),實(shí)測(cè)與模擬過(guò)程變化趨勢(shì)一致,擬合度非常高,表明該量級(jí)下洪水上下游演進(jìn)符合咸陽(yáng)～臨潼區(qū)間洪水正常演進(jìn)規(guī)律。當(dāng)漲水段臨潼站洪水量級(jí)大于4 000 m3/s時(shí),實(shí)測(cè)過(guò)程變緩,洪峰出現(xiàn)時(shí)間延遲,實(shí)測(cè)與模擬差值隨著洪水量級(jí)增大而增大,表明在該量級(jí)漲水段咸陽(yáng)～臨潼區(qū)間洪水演進(jìn)規(guī)律發(fā)生明顯改變。落水段,與模擬過(guò)程相比,實(shí)測(cè)過(guò)程洪水回落速度較慢,實(shí)測(cè)與模擬差值隨著洪水量級(jí)減小而增大,當(dāng)量級(jí)小于2 000 m3/s時(shí),二者趨于一致。

分析認(rèn)為,本次洪水過(guò)程主要以咸陽(yáng)來(lái)水為主,漲水段咸陽(yáng)站洪水量級(jí)小于4 000 m3/s時(shí),咸陽(yáng)至臨潼區(qū)間洪水在主河槽內(nèi)演進(jìn),洪水演進(jìn)過(guò)程未發(fā)生明顯形變;當(dāng)咸陽(yáng)站洪水量級(jí)大于4 000 m3/s時(shí),洪水向下游演進(jìn)過(guò)程中由局部向全面漫灘發(fā)展,峰型出現(xiàn)坦化,削峰率增大。落水段,隨著洪水量級(jí)的逐漸降低,漫灘洪水回流河槽,導(dǎo)致實(shí)測(cè)過(guò)程洪水回落速度變緩。

3.2.4 渭河2號(hào)洪水華縣站預(yù)報(bào)誤差分析

根據(jù)洪水組成分析,華縣站洪水來(lái)自臨潼以上,臨潼～華縣區(qū)間基本未產(chǎn)生洪水,本次洪水臨潼站洪峰流量5 860 m3/s,遠(yuǎn)超了渭河1號(hào)洪水后的渭河下游河段平灘流量,洪水在臨潼至華縣河段全線漫灘臨堤,出槽洪水傳播速度慢于主槽洪水,使得臨潼至華縣洪峰傳播延長(zhǎng)至25 h,同時(shí)洪水漫灘后,過(guò)水?dāng)嗝嬖龃?斷面糙率相應(yīng)變大,河段滯洪作用明顯,加上灘地內(nèi)玉米、灌木等高桿作物和道路田埂影響,使得峰頂坦化,洪峰削減率提高,在落水段漫灘洪水回流至主槽,又進(jìn)一步形成矮胖峰型。在渭河2號(hào)洪水過(guò)程中華縣站洪峰削減率達(dá)17.1%。分析認(rèn)為渭河下游全面漫灘是導(dǎo)致華縣站洪峰預(yù)報(bào)以及峰現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)出現(xiàn)誤差的主要原因。

4 結(jié)語(yǔ)

受2021年強(qiáng)秋淋降雨影響,渭河相繼形成3次編號(hào)洪水,黃河形成2次編號(hào)洪水,受洪水量級(jí)、漫灘程度、黃河小北干流頂托、連續(xù)洪水等多種因素影響,洪水演進(jìn)特征各不相同,本文通過(guò)對(duì)渭河、黃河2021典型洪水來(lái)源與組成、河段過(guò)流能力、洪水演進(jìn)規(guī)律及預(yù)報(bào)誤差分析研究,得出以下主要結(jié)論:

(1)2021年渭河秋淋洪水過(guò)程中渭河下游河道及黃河潼關(guān)斷面沖淤變化不明顯,與2019、2020年相比較,臨潼、潼關(guān)斷面略有沖刷,華縣斷面有輕微淤積。

(2)渭河1號(hào)洪水為2021年首場(chǎng)部分漫灘洪水,臨潼至華縣河段洪水傳播時(shí)間長(zhǎng)、洪峰削減率達(dá)到27.0%。渭河2、3號(hào)洪水渭河下游存在不同程度漫灘,華縣洪峰均出現(xiàn)衰減與滯后,由于2號(hào)洪水臨潼以下全面漫灘臨堤,3號(hào)洪水華縣站洪峰削減率明顯減小,由17.1%降低為5.6%。渭河3號(hào)洪水中潼關(guān)洪水對(duì)渭河華縣以下河段洪水形成頂托,華縣站峰頂持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15 h,并且華縣站下游吊橋水位站最高水位出現(xiàn)時(shí)間早于華縣站峰現(xiàn)時(shí)間。

(3)渭河2號(hào)洪水咸陽(yáng)至臨潼段洪水演進(jìn)異常衰減、滯時(shí)及報(bào)汛值較整編值偏大是導(dǎo)致臨潼站洪峰預(yù)報(bào)偏大、出現(xiàn)時(shí)間偏早的原因。黃河1號(hào)洪水中華縣&龍門(mén)～潼關(guān)未控流域來(lái)水對(duì)潼關(guān)洪水貢獻(xiàn)異常偏大是導(dǎo)致潼關(guān)站洪峰預(yù)報(bào)偏小、出現(xiàn)時(shí)間偏早的原因。

渭河下游洪水演進(jìn)復(fù)雜,分析渭河黃河2021年典型洪水演進(jìn)特征,深入挖掘預(yù)報(bào)誤差影響因素,可為準(zhǔn)確判斷渭河下游不同形式漫灘洪水洪峰流量削減率和傳播時(shí)間提供參考,為渭河下游與黃河潼關(guān)段及時(shí)預(yù)警、準(zhǔn)確預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。