王秀清 ,張 磊 ,曹華東 ,許 巖
(1.黃委河南水文水資源局,河南 鄭州 450004;2.河南省眾慧電力工程有限責(zé)任公司,河南 鄭州 450007;3.黃委中游水文水資源局,山西 晉中 030600)
伊洛河水系集水面積18881km2,處在我國南北雨區(qū)的分界線上,位于東經(jīng) 109°43′~113°10′,北緯 33°39′~34°54′之間,屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū),地勢西高東低;冬季寒冷少雪,春季干旱多風(fēng),夏季炎熱多雨,秋季陰雨連綿。年平均氣溫由北向南、由西向東遞增,多年平均氣溫14℃,最高42℃,最低-20℃。洛河長水站以上區(qū)域植被較好,有原始森林和塊狀森林,起伏變化較大,長水以下為洛宜平原,地勢較為平坦。水系內(nèi)現(xiàn)有大型水庫2座,中型水庫10座,總庫容26.5億m3,控制面積9798km2,占伊洛河水系面積的52%,水系上游有眾多的小支流,有3個引水渠道,用于小型發(fā)電或農(nóng)田灌溉 。伊洛河屬于山區(qū)性河流,洪水具有洪峰歷時短,來猛去速等特點。
受臺風(fēng)“燦都”影響,黃河中游7月22—24日,普降中到大雨,部分地區(qū)出現(xiàn)大暴雨。本次降水過程面積廣,強度大,三小區(qū)間23,24日降水面平均雨量達100mm,伊洛河為81.0mm,小花干流73.1mm。河南測區(qū)暴雨中心出現(xiàn)在伊洛河上游、澗河及三花干流部分區(qū)域,其中伊河上游陶灣、欒川、廟子24日日雨量分別為149.4,147.8,100.1mm(欒川站23至24日降水量超過200mm);洛河上游張坪、官坡、龍駒街、范里24日日雨量分別為 131.0,149.4,132.4,124.2mm;洛河支流澗河的鐵門鎮(zhèn)24日日雨量113.4mm、仁村站23日日降水量為53mm、24日日降水量208mm,其中24日1h內(nèi)降雨量達171mm。受此次降水過程影響,伊洛河、三小花間的西陽河、畛水發(fā)生較大洪水過程,部分水文站出現(xiàn)建站以來最大或次大洪峰流量,洪峰流量情況為:伊河的欒川站1280m3/s(建站以來最大)、潭頭站 3150m3/s(建站以來次大,1975年以來最大)、陸渾站1100m3/s(建站以來次大,2003年以來最大)、澗河新安站1150m3/s(建站以來次大,1958年以來最大)、石寺站560m3/s(建站以來最大)。下游的白馬寺、龍門鎮(zhèn)、黑石關(guān)站也出現(xiàn)了洪峰流量分別為1550,1400,1430m3/s的洪水過程。
伊洛河“2010·7”洪水主要集中在伊河欒川、潭頭、東灣等站,下面主要敘述這3個站的流量控制情況,流量控制情況見圖1。
圖1 欒川、潭頭、東灣三站流量過程線
從圖1可以看出,3站流量控制過程完好,流量從上游欒川站到下游東灣站逐漸增大,這是區(qū)間增量與洪量的前進速度造成的,也符合以往伊洛河這段河道的洪量演進規(guī)律。
本次伊洛河洪水,在惡劣的環(huán)境下,克服一切困難,較好地控制了整個洪水演進過程,并有多站刷新了建站歷史最大值的記錄。其中欒川站刷新了建站以來水位最高(14.00m)、流量最大(8.50m3/s)、流速最大(1300m/s);潭頭站刷新了建站來水深最大(7.53m)、流速最大(6.67m/s)、水位最高(10.78m);東灣站刷新了建站來歷史最大水深(8.35m)和最高水位(10.40m);下河村站刷新了建站來歷史最高水位(8.57m)和最大流量(586m3/s);新安站刷新了建站來最大水深(5.44m)。
1)伊河洪水欒川、潭頭、下河村、東灣等站漲水可分為兩段,第一時段緩漲,第二時段漲水迅猛。受陸渾水庫調(diào)度影響,陸渾、龍門鎮(zhèn)水文站漲水過程也明顯地分為兩個時段。由于區(qū)間降水時間的早晚及強度的不同使得下游個別水文站的洪水起漲時間早于上游。
24日0時欒川水位開始起漲,起漲水位10.05m,對應(yīng)流量為28.0m3/s,24日 13時 42分,欒川站出現(xiàn)最高洪水位14.00m,相應(yīng)洪峰流量1300m3/s,水位平均漲落率為0.29m/h;24日8時15分,水位10.88m,此后上漲迅速,水位平均漲落率為0.57m/h。
23日8時潭頭站開始起漲,起漲水位3.86m,對應(yīng)流量20.0m3/s,24日16時54分,潭頭站出現(xiàn)最高洪水位10.78m,相應(yīng)洪峰流量3150m3/s,水位平均漲落率為 0.23m/h;24日8時水位 5.56m,后上漲迅速,平均漲落率為0.59m/h。
下河村站24日8時開始起漲,水位7.06m,24日15時,下河村站最高水位8.57m,洪峰流量586m3/s,水位平均漲落率為0.22m/h;12時30分,水位7.31m,后上漲迅速,水位平均漲落率為0.50m/h。
24日0時24分,東灣站水位開始緩漲,水位4.8m,流量230m3/s,24日19時36分,東灣站出現(xiàn)最高洪水位10.40m,相應(yīng)洪峰流量3750m3/s,水位平均漲落率為0.29m/h;24日8時,對應(yīng)水位5.52m,后上漲迅速,水位平均漲落率為0.42m/h。
陸渾站24日15時至15時18分,水位從273.93漲至275.97m,漲幅2.04m,18時至19時,水位從276.07漲至277.56m,漲幅1.49m;龍門鎮(zhèn)站24日20時水位149.1m,25日2時,水位漲至151.09m,漲落率為0.33m/h。
2)盧氏、長水洪水過程呈現(xiàn)復(fù)式峰,宜陽、新安、白馬寺站峰前漲勢迅猛。宜陽站24日21時54分水位為44.15m,23時30分水位漲至45.38m,漲落率0.77m/h;新安站24日 16時00分水位為244.16m(相應(yīng)流量 60.5m3/s),18時 00分水位漲至248.37m,漲幅為4.21m,漲落率2.16m/h;白馬寺站25日1時水位10.55m,7時21分水位漲至13.99m,漲落率0.54m/h。
3)伊、洛河洪水在夾灘地區(qū)洪峰衰減較大但傳播時間基本正常。根據(jù)以往洪峰傳播時間推算,在本次洪水演進過程中,伊河、洛河兩路洪峰恰至匯合處相互疊加,理論疊加流量值約為2900m3/s左右,但黑石關(guān)站僅出現(xiàn)峰值為1430m3/s的洪水過程,洪峰衰減率為50.7%,較歷史比偏大。從3站流量過程線分析,傳播時間基本正常。
4)沙峰傳播、水沙比與歷史同級洪水相比基本正常伊河含沙量從上游到下游依次減少,伊河欒川、潭頭、東灣、下河村4站最大含沙量分別為94.7,54.0,38.2,30.1kg/m3。盧氏站最大含沙量97.3kg/m3,新安站最大含沙量83.0kg/m3。沙峰傳播與水沙比與歷史同級洪水相比基本正常。
5)部分河段洪峰水位表現(xiàn)高。漲水時大樹、垃圾等漂浮物較多,水毀嚴重。
由于洪水漲勢迅猛,洪峰流量大,加之多年未有大洪水發(fā)生,河槽萎縮,灘區(qū)高桿作物及樹木較多,洪水漲水時段大樹、垃圾等漂浮物較多,部分橋梁、道路沖毀,水位觀測設(shè)施、道路等損毀嚴重。欒川、東灣、新安等站因地方修建堤防、道路及公園等原因,部分河段洪峰表現(xiàn)為高水位,欒川站最高水位14.0m,78m3/s流量的相應(yīng)水位為12.71m,比1966年同級流量(相應(yīng)12.26m)偏高0.45m;潭頭站最高水位10.78m的相應(yīng)流量為3150m3/s,比1975年3270m3/s流量的相應(yīng)水位9.34m高出1.44m,同級流量偏高約1.50m;東灣站最高水位10.4m,比1982年4200m3/s流量的相應(yīng)水位9.86m高出0.54m,同級流量偏高約0.9m左右;新安站最高水位248.37m,相應(yīng)流量1150m3/s,比1982年1580m3/s流量的相應(yīng)水位246.63m高出1.74m,同級流量偏高約3.0m左右。
“2010·7”洪水主要集中在伊河欒川、潭頭、東灣等站,測驗斷面河床均由鵝卵石、粗砂組成,這三站的水位~流量關(guān)系歷年基本呈單一線型。其中潭頭站因本年度4月份曾有過一次洪水過程,斷面河道經(jīng)過沖刷,相對比較暢通,點繪本次大洪水期間的大斷面圖和水位~流量關(guān)系圖,結(jié)果斷面河床沖刷不明顯,水位~流量關(guān)系仍為單一線。洪水過程控制也很好。
“2010·7”洪水期間,由于洪水級別過大,伊洛河上一些站剛改造好的設(shè)施投入運用后水毀較嚴重。特別是伊河上游4站,永久水尺全部水毀。欒川、潭頭、東灣、新安、盧氏水位計沖倒,龍門鎮(zhèn)電子水尺支架沖倒。白馬寺站水位計有向河心傾斜的現(xiàn)象。欒川縣出現(xiàn)嚴重水災(zāi)后,造成了縣通信設(shè)備無法使用,給欒川和潭頭站的報汛帶來了很大的困難。
1)直立式水尺的建設(shè)。
直立式水尺是最最基本的觀測設(shè)施,必須要在高度、形狀以及水尺銜接方面多加考慮,提高保證率。進一步增加槽鋼型水尺或鋼管型水尺強度,若用鋼管作為靠樁,應(yīng)考慮在鋼管內(nèi)增加鋼筋后再灌注水泥(防盜)以增加抗彎強度;要增加水尺密度,增加水尺接尺數(shù)量,降低沖毀的損失與影響,過去設(shè)計的水尺在地面以上的高度多在2m以上,長細比不合適,應(yīng)考慮一般情況不超過1.5m,且前后各增加一個接尺水尺。
2)遙測水位計的建設(shè)要考慮不同水位計、不同水位級組合,滿足高、中、低水測驗。
支流測站洪水多暴漲暴落,如新安“10·7”洪水峰前漲落率達到2.16m/h,水位的觀測任務(wù)非常繁重,確保水位計的應(yīng)用是非常關(guān)鍵也是非常容易實現(xiàn)的。因為各站水位季節(jié)性變化大,水位變幅大,不可能用一個水位計包打天下。水位計選擇建議低水部分選用電子水尺(因其具有可移動性),中高水選用非接觸式水位計(根據(jù)斷面情況,可分中水與高水)。過去設(shè)計水位計基礎(chǔ)主要考慮沖刷深度及水的沖力,很少考慮到漂浮物的沖擊,而本次洪水過程中水位計的沖毀,漂浮物的沖擊是非常重要的因素,因此中高水水位計基礎(chǔ)直徑要加大,一般情況可由原來的直徑0.8m增至為1.2m(規(guī)范要求0.8至1.5m,過去我們設(shè)計多取下限),以增大抗傾覆強度。
3)小河站應(yīng)配置大功率發(fā)電機。
現(xiàn)在小河站配置的發(fā)電機多為2.4kW·h,功率較小,僅能供報汛設(shè)備及水情辦公照明使用。大洪水期間,小河站常出現(xiàn)停電現(xiàn)象,吊箱設(shè)備無法驅(qū)動,應(yīng)考慮配置大功率發(fā)電機,保證吊箱設(shè)施正常運行,否則,配置的用于大洪水測驗的微波測流儀也會因沒有渡河承載設(shè)施而無法應(yīng)用。
4)建設(shè)測站雨水情查詢系統(tǒng)。
雨水情信息的及時掌握是搞好水文測報工作的基礎(chǔ)。小花間信息采集傳輸系統(tǒng)完成后,應(yīng)保證測站能及時收集、查詢到相關(guān)測站的雨水情信息,勘測局也應(yīng)可及時查詢所管轄區(qū)域的水情信息,為測驗布置、測報管理提供技術(shù)支持。