浅谈镇安县县河流域水文特性

【摘 要】本文分析了县河流域的自然地理、气候与降雨、暴雨洪水及泥沙特性，探讨了流域内的气象水文自然因素的内在联系，总结了流域内降雨、暴雨洪水及泥沙的一般规律，较详细的介绍了县河流域有关水文计算的方法，可为水资源保护和开发利用、防汛抗旱等工作提供参考。

【关键词】县河；水文特性；径流泥沙

1 自然地理概况

镇安县县河属汉江的三级支流，乾佑河的一级支流，属县境内河流，发源于云镇小木岭，于镇安县火车站以北约1km处汇入乾佑河，全长39.1km，流域面积246km2。云镇以上多为峡谷河段，河道长18.1km；云镇以下至县河口属河谷川道地带，河道长21km。

干流乾佑河发源于秦岭山脉南麓牛背梁，由北向南流经商洛市柞水县、镇安县，于安康市旬阳县境内汇入旬河，全长151km，总流域面积2395km2。乾佑河绝大部分河段在商洛市境内，境内流程135.5km，其中镇安县境内河长67.0km，占总河长的49.4%；境内流域面积1529km2，占总流域面积的63.8%。

县河流域地处中纬度偏南地带的秦岭东段南麓，属我国东部季风气候区北亚热带与暖温带的交界地带。区内地形地貌受区域地质构造格局的控制，两侧相对隆起，地貌可划分中～低山区和河流冲积地貌两大类型。县河河谷呈“U”型，河床漫滩两岸不对称地分布有河漫滩和一级阶地。堆积物以冲洪积砂砾石为主。

2 水文基本资料

镇安县河上未设水文站，县河水文分析计算只能采用无资料地区水文计算方法，即主要采用《商洛地区实用水文手册》提供的经验公式及相关图表进行计算。在其干流乾佑河上建有柞水水文站，可作为本工程水文计算的参证站。

乾佑河柞水境内建有柞水水文站，是乾佑河上游干流控制站，为省级重要水文站。该站控制流域面积457km2，站址位于柞水县城北关，于1980年7月建站，有1980至2010年共31年观测资料。

《商洛地区实用水文手册》其中的相关资料和公式、参数可利用。

3 气候与降雨

县河流域属北亚热带向暖温带过渡区气候，大陆性季风气候和半湿润山地气候特征明显，四季分明，气候温和，雨量充沛。全年平均气温13.3℃，年极端最高气温39.6℃，极端最低气温-13.7℃。年平均降水量805mm，最大年降水量1245mm（1983年），最小年降水量507mm（1997年）。降水时空分布差异很大，降水随海拔升高而增多，大体是西部最多，东部次之，中部最少，西部大部分地区年降水量在850 mm以上，东部在750～850 mm之间，中部在750 mm以下，平川少雨，高山多雨；冬春少雨、夏秋多雨，且多发生暴雨。通常暴雨历时短，强度大，覆盖面积大，雨量大，受地形影响显著。

4 河川径流

县河径流主要由降水形成，降水特性决定着该河的径流特性。县河的径流在汛期主要靠降水入渗补给，枯水季节靠地下水补给。径流具有年际变化较大，年内分配不均的特点。根据柞水水文站观测资料，汛期7～9月径流量占全年径流量的50%以上，多年平均径流1.26亿m3，年径流模数1.6×10-2m3/s·km2。

5 洪水特性

暴雨是洪水主要来源，流域域内降水时空分布差异很大。河川少雨，高山多雨；冬春少雨、夏秋多雨，且多发生暴雨。通常暴雨历时短，强度大，覆盖面积大，雨量大。暴雨多集中于7、8、9三个月，受地形影响显著。乾佑河流域处于秦岭南坡最大暴雨高值区的边缘，属商洛地区暴雨高值区之一，最大24小时雨量均值70～75 mm。在长历时特大暴雨期，必然形成径流大、汇流时间短、洪峰高、洪量大、高峰频繁出现的大洪水。一般洪水过程几小时到十几小时，春夏季暴雨常出现单峰洪水过程，秋季连阴雨易出现多峰洪水过程。

6 泥沙

县河流域属土石山区，植被较差，泥沙主要是由于暴雨对流域强烈的侵蚀作用形成的，具有水沙关系协调、年际变化大、年内分配不均，推移质占的比例较大的特点。据该河柞水水文站1986～2002年17年悬移质泥沙资料统计，多年平均悬移质含沙量0.77kg/m3，多年平均输沙量9.65万t，侵蚀模数392t/hm2·y， 泥沙主要集中在汛期，其中7～10月份输沙量约占全年的89.9%。采用水文比拟法，推求镇安县县河多年平均输沙。多年平均悬移质含沙量0.43kg/m3，多年平均输沙量5.32万t，侵蚀模数392t/hm2·y。

7 设计洪水计算方法

7.1 汇水面积相关法

参照《商洛地区实用水文手册》提供的经验公式——汇水面积相关法，以及经验参、指数进行计算。

计算公式为：

Qp=Kp Fn

式中：QP—设计频率为P的洪峰流量，m3/s；

F—设计流域面积km2；

Kp—模比系数经验值，详见《水文手册》；

n—经验指数，乾佑河流域为0.566。

7.2 综合参数法

利用《商洛地区实用水文手册》提供的经验公式——综合参数法，以及经验参指数进行计算。经查取《手册》相关图表，县河流域中心处6小时暴雨量均值H6h=55mm，Cv=0.60，按CS=3.5Cv查得Kp值，计算出不同频率的设计暴雨值。计算公式为：

Qp=Kp Fn Jα Hpβ

式中：Qp—设计频率为P的洪峰流量，m3/s；

F—设计流域面积；

J—主河道平均比降；

Hp—设计频率为P的6h暴雨量，查《水文手册》为55mm；

Kp—模比系数经验值，详见《水文手册》；

n、α、β—经验指数。

7.3 推理公式法（设计暴雨推求设计洪水）

7.3.1 设计点雨量计算

根据需要，各流域年1～12小时最大点暴雨均值Ht和变差系数Cv查《商洛地区水文手册》表图19～28，以 Cs和Cv的比值为3.5，并借助于皮-Ⅲ型曲线，求出Kp，根据公式Htp=KpHt，即得设计点暴雨量。

7.3.2 设计面雨量推求

根据《商洛地区实用水文手册》设计暴雨点面关系式线型拟合参、指数成果表，查得长江流域不同暴雨线型拟合参、指数，代入公式αt=1/（1+atF）bt，求得不同控制断面设计频率面雨量计算成果。

7.3.3 产流计算

商洛市区域的产流方式以蓄满产流为主，按《水文手册》规定，流域最大土壤蓄水量Im为80mm，设计情况下的前期影响雨量Pa=2/3 Im=53.3mm。按照蓄满产流的计算方法，由设计暴雨的时程分配，即可进行产流计算。计算出产流过程后扣除潜流部分，得出地面径流过程，而扣除的潜流部分则在汇流计算时予以回扣。

7.3.4 汇流计算