田峪口水位站预警水位确定技术报告

田峪口水位站预警水位确定技术报告

沈建亚

陕西省西安水文水资源勘测局 陕西西安 710100

摘要：依据陕西省水文水资源勘测局《陕西省新建水文、水位站防汛指标确定标准大纲》，对2012年新建的水文、水位站进行预警断面上下游水利工程及防洪影响对象防洪能力进行分析计算，结合河流特性进行分析确定的预警流量，根据实测预警断面的大断面、河道比降及糙率成果，计算理论水位流量关系曲线，根据预警流量反推预警水位。预警水位初值确定后，征求各市（县）防办意见，进行了修改完善，形成了《西安水文水资源勘测局新建水文、水位站预警水位确定技术报告》。

1测站概况

1.1水位站基本情况

田峪口水位站是黑河支流田峪河干流控制站，位于陕西省周至县集贤镇田峪口电站旁，是2010年建设的水位—雨量一体化自动观测站，田峪口站以上控制流域面积234km²，河长37.8km，平均比降31.6‰。

田峪口水位站主要收集田峪河基本水文信息，并担负着为下游周至县部分乡镇工农业生产服务的防汛任务。水位、雨量信息采用移动GPRS通信模块自动传输，太阳能供电系统。田峪口水位站流域水系见图1。

图1 田峪河水系站网图

1.2流域概况

田峪河是黑河最大的一级支流，发源于海拔2822m的秦岭北麓周至县九焰乡南端的包草坪，北流38km出峪口，流经楼观堡、赵代村、八家庄、大庄寨、豆村、共14.6km于终南镇三湾村北1.5km处汇入黑河。

田峪河上游保存有2万公顷的原始森林，峪口以上峰岭错列，山崖陡峻，流域的径流量主要由降雨形成，支流水情随降雨的变化而变化，主河道全长52.6km，平均比降20.5‰，全流域面积297.5km²，其中山区流域面积244 km²，河长41.2km，比降28.5‰，平原区流域地形北高南低。山外河道长12km，水量充沛，水质清澈，是中国秦岭生态示范园的一部分。

1.3水文与气象

田峪河流域内属暖温带大陆季风气候，冬季气候寒冷干燥，气温低，降水少。春季暖气团渐强，气温上升，降水增加。夏季天气炎热，暖湿气团凝云致雨，多暴雨，秋季连阴多雨，受地貌影响气候垂直变化明显，南北差异显著。据周至县多年气象资料统计分析，平原多年平均气温13.2ºC，山区平均气温6.4ºC

降雨量趋势由南向北递减，山区由高向低递减，降雨时空分布不均。降雨量年内变化大，年际变化亦大的规律，多年平均年降水量山区850mm，平原699mm,夏季多以暴雨形式出现，雨日少，雨势猛，强度大，秋季常出现连阴雨，雨日多，强度小，雨势缓。

1.4水利工程及防护对象调查

田峪口水位站下游30m为发电站，除此外上下游无水利工程，下游380m处即为田峪口村，12km处为三湾村，流经13.5km后汇入黑河。田峪口村和三湾村位于河道岸边，是重点防护预警对象。该河段已进行过治理，建有较高标准防洪堤，防洪能力为30年一遇。

2测验河段断面概况

田峪口水位站测验河段基本顺直，左岸为公路护坡，右岸为人工砌护护坡。砾石、卵石等沙质河床，冲淤变化不大，河床相对稳定，中低水时中泓偏左岸。

2.1水位站基本断面情况

田峪河田峪口水位站，于2018年5月23日进行了基本断面测量，断面现状见图2。

图2 田峪河田峪口水位站基本断面图

2.2断面水位-流量关系

水位站断面水位-流量关系，采用明渠均匀流公式法计算。即根据实测的基本断面资料，采用均匀流公式计算水位流量关系：

式中 Q —过水断面流量（m³/s）；

A —过水断面面积（m²）；

n —河床糙率；

R —过水断面水力半径（m）；

I —水面比降。

过水断面面积A根据实测基本断面资料计算；水面比降用实测河段比降I=0.0100，糙率按测验河段特征，对照糙率表确定n=0.038，田峪口水位站水位流量关系见图3。

图3 田峪河田峪口水位站水位-流量关系曲线

3预警水位确定

3.1不同重现期设计洪水推求

（1）经验公式法

田峪河田峪口站位于黑河流域支流田峪河，本站无整编水文资料成果，根据其所处位置，设计洪水采用《西安市实用水文手册》推荐的西安地区渭河南流域经验公式法估算。

计算公式如下：

Q_N=K_N*Fⁿ

式中：Q_N—重现期为N的洪峰流量（m³/s）；

F—流域面积（km²）；

n—流域面积指数，根据田峪口水位站控制流域面积234km²＞50km²，n取值 0.465；

K_N—随重现期N而变的经验参数，见表1。

表1 田峪河田峪口站不同重现期洪水流量成果统计表

（2）水文面积比拟法

田峪口站是黑河支流田峪河控制站，黑河干流有黑峪口水文站，临近涝峪河干流有涝峪口水文站，流域下垫面情况相似，由于田峪口站控制流域面积为1481km²，与田峪口站控制流域面积相差过多，面积比拟法参政站选为涝峪口站。

面积比拟法公式为：

Q_设 = Q_站（F_设/ F_站）ⁿ

式中：Q_设—设计洪峰流量（m³/s）；

Q_站—水文站控制流域面积的洪峰流量（m³/s）；

F_设—设计流域面积234km²；

F_站—参证站的流域面积；

n—面积指数取0.667。

参证站涝峪口站设计洪水成果，直接采用《陕西省水情工作手册》中计算结果，田峪口站不同重现期设计洪水计算成果见表2。

表2 面积比拟法设计洪水计算结果表

3.2设计流量成果采用

本次采用经验公式法及水文面积比拟法推求的洪水流量对照统计见表3。

表3 田峪口水位站不同重现期洪峰流量成果对比表

从表3可以看出，两种方法计算所得设计洪峰流量，重现期为50年、20年计算结果差异稍大，重现期为10年、5年、2年计算结果接近。涝峪口站位于临近河流，下垫面条件相似；且涝峪口站计算所采用资料，均来自整编成果，资料可靠一致，代表性强；故以涝峪口站为参证站采用水文面积比拟法计算结果作为田峪口水位站控制断面处不同重现期设计洪水成果。

3.3确定预警水位

根据陕西省水文局《陕西省新建水文、水位站防汛指标确定编制大纲》，结合防护对象实际，经综合确定预警水位为518.3m，相应洪峰流量为150m³/s，重现期为接近5年一遇。

4预警水位合理性分析

选择水位站断面右岸河堤作为检验依据，该堤顶高程为522.4m，与预警水位相差4.10m。田峪口村位于田峪河峪口右岸河边，此处河床为基岩，河床冲淤变化不大，河堤较为稳固，预警水位的确定比较安全。但是下游三湾村处于平原区，接近主支流汇流口，河道比降小，流速小，河道过流能力低，预警流量不宜过大，因此确定的预警水位518.3m，是合理的。

5预警水位最终确定

最终确定田峪口水位站预警水位为518.3m，相应洪峰流量为150m³/s，洪水重现期为接近5年一遇。

参考文献：

【1】《陕西省水情工作手册》（2011）

【2】《西安市实用水文手册》（1988）

【3】《陕西省流域特征值资料》（1986）

【4】《陕西省新建水文、水位站防汛指标确定标准大纲》

【5】《河流流量测验规范》（SL58-2014）

【6】《水文测量规范》（SL58-2014）

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