（水利工程专业论文）华阴市南山支流洪水灾害成因及其对策.pdf

摘要 华阴市南山支流洪水灾害成因及其对策 学科：水工结构工程 导师：陈尧隆教授 摘要 作者：张志强 答辩日期：2 0 0 2 3 防御南山支流洪水灾害是华阴市防汛工作的重点，多年来，由于没有 定量的数学模型供防汛部门参考，从而使华阴市的防汛工作带有一定的被 动性。本文先从南山支流洪水灾害的表现及成因入手，根据罗夫堡水文站 3 0 多年洪水及罗夫河上游3 个雨量站降雨资料，对降雨与洪峰流量的主要 相关数据，进行数理统计和相关分析，确立了洪水预报的数学模型，从而 对华阴市的防汛工作和南山支流综合治理提出了基本对策。其主要研究成 果如下： 1 ) 系统分析了南山支流洪水灾害成因； 2 ) 通过对洪峰流量出现时的降雨资料，进行数理统计和相关分析，得 出两种相关回归方程，通过比较分析，选用前2 4 小时降雨与洪峰流量相关 回归方程作为防汛部门决策参考依据： 3 ) 分析了各主要南山支流河槽下游淤积现状，由相关回归方程面积比 拟法推求出南部山区上游连续2 4 小时降雨超过3 0 r r l f l l 时，相应罗夫河、柳 叶河、长涧河、方山河可能出现的洪峰流量，并提出防汛部门应采取的对 策： 4 ) 针对洪水灾害，提出了较大的六条支流的治理方案。 本课题对多年降雨及洪峰流量进行数理统计分析，并初步推出了规律性 的曲线回归方程，从而确立了洪水预报的数学模型，该模型不仅对华阴市 的防汛抢险及三门峡库区管理提出了科学性参考依据，同时也对秦岭北麓 相关类似地区的降雨与洪水研究奠定了基础。 关键词：降雨、洪峰流量、回归分析、洪水预报、对策 a b s t r a c t g e n e t i ca n a l y s i sa n dc o u n t e r m e a s u r eo ff l o o d d i s a s t e ro fn a n s h a nt r i b u t a r yi nh u a - y i n c i t y a u t h o r ：z h a n gz h iq i a n g t u t o r ：c h e ny a ol o n g p r o f e s s o r a b s t r a c t t h ed e f e n c eo f f l o o dd i s a s t e ro f n a n - s h a h t r i b u t a r yi st h ep o i n to f t h ef o o dp r e v e n t i o n o fh u a - y i nc i t y i nal o n gl i m e ，b e c a u s et h e r ei s n tag o o dm a t h e m a t i c a lm o d e l ，t h ef l o o d p r e v e n t i o ni si nap a s s i v ep o s i t i o n i nt h i sp a p e r , b a s e do nt h eb e h a v i o ra n dg e n e t i co ff l o o d d i s a s t e ro fn a n - s h a ht r i b u t a r ya sw e l l t h ed a mo f3 0y e a r so fl u o f u b a oh y d r o m e t r i c s t a t i o na n dt h eo t h e rt h r e e - r a i n f a us t a t i o na tt h eu p s t i e a i io ft h ef i v e r , m a t h e m a t i e a l s t a t i s t i c sa n dc o r r e l a t i o na n a l y s i so fr a i n f a l la n dp e a kf l o o da c a r d e d t h em a t h e m a t i c a l m o d e lo ff l o o df o r e c a s t i n gi se s t a b l i s h e d t h ec o t i n t e t l e a s i eo ft h ef l o o dp r e v e n t i o no f h u a - y i nc i t ya n di n t e g r a t e dt r e a t m e n to fn a n - s h a nt r i b u t a r ya r e g i v e n n 他m a j o r a c h i e v e m e n ti sa sf o l l o w s ： 1 ) s y s t e m a t i c a l l ya n a l y s i st h eg e n e t i co f f l o o dd i s a s t e ro f n a n - s h a no f t r i b u t a r y 2 ) b ym e a n so fm a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c sa n de o r r e l a t i o na n a l y s i so fr a i n f a l la n dp e a k f l o o d , t w o - c o r r e l a t i o nr e g r e s s i o ne q u a t i o ni sd e r i v e d n c o r r e l a t i o nr e g r e s s i o ne q u a t i o no f r a i n f a l la n dp e a kf l o o do ft h ef i r s t2 4h o u r si s t h eb a s i so fp o l i c y - m a k i n gf u rf l o o d w a r n i n gs e r v i c e 3 ) a n a l y z e dt h ed e p o s i to f t h em a i nt r i b u t a r yo f n a n - s h a n w h e nt h e2 4h o u r sr a i n f a l l a m o a n to fu t ) s 打e 锄a tn a n - s h a ni si ne x c e s so f3 0r a m , t h ep r o b a b l ep e a kf l o wo ft h e l u o f uf i v e r , l i u - y ef i v e r , c h a n g - j i a nf i v e ra n df a n g - s h a hf i v e ra r ed e r i v e db yc o r r e l a t i o n r e g r e s s i o ne q u a t i o na r e aa n a l o g ym e t h o d 4 ) a c c o r d i n gt ot h ef l o o dd i s a s t e r , i n t e g r a m tt r e a t m e n ts c h e m eo fs i xt r i b u t a r i e sa r e g i v a n ， b ym l l x so f m a t t l e m a t i e a ls t a t i s t i c sa n dc o r r e l a t i o na n a l y s i so f r a i n f a l la n dp e a l ( f l o o d , t h er e g r e s s i o ne q u a t i o ni sd e r i v e d n 把m a t h e m a t i c a lm o d e lo ff l o o d f o r e c a s t i n g i s e s t a b l i s h e d t h em a t h e m a t i c a lm o d e lw i l lb ev e r yu s e f u lf o re m e r g e n c yf l o o df i g h t i n go f h u a - y i nc i l ) ra n df g s e r v o i ra r e am a n a g e m e n to fs a nm e nx i ar e s e r v o i r , w e l l f o r s t u d y i n go f r a i n f a l la n df l o o da tn o r t hp e d i m e n to f q i n - l i n g k e yw o r d s ：r a i n f a l l , p e a kf l o w , r e g r e 蛆i o na n a l y s i s , t l o o df u r e c s s t i u g , c o u n t e n e - s l t 前言 刖昌 华阴地处关中东部，秦岭北麓。境内南山支流很多，均属渭河水系， 地形呈南高北仰，中部夹槽。自1 9 6 0 年9 月1 5 日三门峡水库开始蓄水运 用以来，该地区的北部3 3 5 m 高程以下全部成为蓄水滞洪的库区。由此，华 阴便成为南有支流洪水，北有渭河洪水的多灾区。特别是8 0 年代中期，随 着移民返库定居以来，这里便成了省、地、市、乃止全国的防汛重点。多 年以来，当地政府组织群众修堤筑堰，坚持不懈地与洪水灾害作着顽强的 斗争。 为了减轻、扼制洪水灾害，恢复、振兴当地社会经济，加快库区工程 的步伐。正确的分析洪水灾害的成因，从而确立对付这些洪水灾害的 和对策，这对当地社会稳定、经济发展及库区工程治理，有着重要意 本课题通过对多年洪水的记载分析，对3 0 年来罗夫堡1 0 万多降雨、 洪峰流量数据的数理进行统计研究，结合库区、支流目前的淤积现状，初 步找出规律性的东西，从而确立预防和扼制洪水灾害的对策，为今后华阴 地区的防汛抢险及库区管理提出了一些科学性的依据。同时也为秦蛉北麓 相关的支流洪水研究奠定了一定的基础。 理法 。治方义 概况 1 概况 1 1自然地理、地形地貌 华阴市地处陕西省关中平原东部，东邻潼关县，西接华县，南依秦 岭北麓，北临渭河同大荔县相望，土地总面积8 1 7 k m 2 。地形南高北仰、 中部低洼形成夹槽，从南到北地貌景观大体分为秦岭山地、东部黄土台 塬、山前洪积扇裙和渭河阶地四大特征。 1 2河流水系 华阴市属黄河流域、渭河水系，受地形变化影响，境内河流众多， 从东到西依次分布有白龙涧河、杜峪河、黄甫峪、华山峪、仙峪、瓮峪、 罗夫河、葱峪河、方山河九条南山支流，相继汇流到华阴排水干沟、长 涧河、柳叶河、罗夫河、方山河五条较大支流后注入渭河，详见华阴市 南山支流河流水系图。据华阴市水资源开发利用现状调查分析报告， 年均地表径流量1 1 5 亿m i 。 南山支流共同特点是流程短、沟谷深、水流急、含推移质多，上陡、 下缓、出流不畅、夹槽及其以下地段成为地上悬河，临背差2 4 m ，详见 华阴市南山支流河道特征表。枯水季节水流小，甚至干枯，汛期多集中 于7 、8 、9 三个月，常常暴发山洪，造成河堤决口，冲毁道路、桥粱、 淹没农田、村庄，给工农业生产及人民生命财产造成重大损失。 1 3 社会、经济 华阴市地处秦、晋、豫、黄河金三角地带，市域内有陇海铁路、1 0 1 省道、高速公路、大华公路等重大交通枢纽，经济发达，根据( 2 0 0 0 年 华阴市国民经济和社会发展统计年报，2 0 0 0 年辖区共有十三个乡、镇、 街道办事处，总人口2 4 8 6 万人，当年市辖国内生产总值8 9 9 亿元，市 属国内生产总值3 8 5 亿元，市财政收入4 7 1 0 万元，城镇居民人均可支 西安理工大学工程硕士学位论文 配收入4 5 9 1 元，农民人均纯收入1 3 4 4 元。 华阴市南山支流特征值统计表 峪口至老公路桥老公路桥至入渭口 河黼叠流域主槽河床 面积长度比降 长度比降长度比降 河名 ( k 寸)( k m )( ) ( k m )( )( k m )( ) 方山河 2 1 7 02 0 8 01 3 3 7 07 9 52 4 7 74 4 20 2 0 罗夫河 1 4 5 44 5 6 02 3 6 03 4 61 5 9 01 0 8 6o 7 8 柳叶河 9 0 5 03 0 6 05 8 0 05 5 91 6 8 77 9 60 7 2 瓮峪 3 0 7 02 0 0 06 9 6 06 3 9 仙峪 3 8 _ 2 0 1 6 0 05 8 0 05 5 9 长涧河 7 6 8 0 2 9 4 06 0 4 05 5 21 8 3 97 4 00 5 6 华山峪 6 2 09 o o6 4 5 0 黄甫峪 3 8 6 01 5 5 07 9 4 0 杜峪1 4 2 01 1 4 06 9 7 0 白龙涧 5 8 9 02 6 6 0 4 1 22 0 7 19 8 43 8 9o 3 5 注：表中数据来源于陕西省三门峡库区勘测设计院1 9 9 9 年6 月出台的陕 西省华阴市南山支流河道防洪工程规划报告，由于2 0 0 1 年8 月2 日渭 河洪水倒灌淤积，各入渭支流下游段已发展为逆比降河槽，中间仅有 1 3 m 宽的小沟流水。老西潼公路至入渭口，长4 - - 5k m ，均为逆比降小 沟断面河槽。 华阴市国家大中型单位、厂矿较多，从东到西主要分布有华山车站、 黄河工程机械厂、华山冶金车辆厂、西北第二合成药厂、第四军医大学 华山基地、中国十冶、兰州军区华山基地、秦岭火力发电厂。特别是3 3 5 米高程以下分布有国防科工委试验基地，0 5 1 兵器试验基地等军事管治 区，他们肩负着国防兵器研究及试验等重要任务，如果南山支流突发性 洪水得不到及时控制，则其后果往往不堪设想。 2 概况 1 4 气象与水文 华阴市属大陆性季风气候区，四季冷暖干湿特征分明，冬季受西伯 利亚冷空气和蒙古冷高压控制，形成冬寒少雨，天气冷晴干燥；夏季受 内陆热低压和太平洋副热带高压影响，酷热多雨，兼有伏旱：春秋为冷 暖交替变化之季，形成春暖、干燥、秋凉湿润，属暖温带半湿润季风气 候区。 据华阴气象站资料，多年平均气温1 3 7 度，年极端最高气温4 3 3 度( 1 9 6 6 年6 月1 9 日) ，年均极端最低气温零下1 6 5 度( 1 9 7 7 年1 月 1 3 日) ：多年平均无霜期2 0 8 天，年均日照数2 3 l l 小时，每年稳定超过 1 0 摄氏度的日期平均为3 月3 0 日至1 0 月2 9 日，持续达2 1 4 天。 全市降水受地形条件影响，由秦岭山区向渭河平原区递减，据华阳 川i ( 1 9 5 6 - - 1 9 9 0 年) 年系列降水资料山区平均降水量8 5 4 2 r a m ；罗夫河 峪口年平均降水量6 6 4 8 m m ；到平原区华阴雨量站年平均降水量减小到 6 0 7 1 m m ，全市多年平均降水量6 8 2 o m m 。年蒸发量变化趋势是：渭河平 原区大于山区，干早高温区大于植被良好气温较低地区。 华阴市南山支流及北部与大荔县相隔的渭河没有足够多的水文观测 站，仅在西部的罗夫河峪口处建有罗夫堡水文站，该站建于1 9 5 5 年，控 制流域面积1 2 2 k m 2 。据该站实测系列资料，年均径流为3 8 5 0 万m 3 ；最大 洪峰流量为1 9 0 1 年调查洪水，其洪峰流量4 9 0m 3 s ，1 9 9 8 年7 月1 3 日 实测洪峰流量3 4 0m 3 s ，为百年一遇洪水，属实测晟大值。 华阴市北部的渭河，据华县( 下庙) 水文站资料，多年平均径流量 9 3 3 亿m 3 ，平均流量2 9 5 8 5 m s 。渭河五年、十年、二十年、五十年一 遇洪水分别为：5 5 0 0m 3 s 、7 1 6 0m 3 s 、8 5 3 0 一i s 、1 0 8 0m s 。 1 5 频繁发生的洪水灾害 ( 1 ) 古代华阴洪水主要灾害概述。华阴市历史水旱灾害史料记 载汉建始年间( 公元前3 0 年) ，三辅( 含华阴) 霜雨四十余日，山水几 3 西安理工大学工程硕士学位论文 杀四千余人，坏官寺、民舍8 3 0 0 0 余所，元至元二十三年( 1 2 8 6 年) 六 月，华阴、华州大雨、潼关水涌地三尽：明嘉靖三十四年( 1 5 5 5 年) ，渭 河大泛，十二月十二日、华州、华阴、终南地区大震，官吏军民压死8 3 万，许多水井、泉眼被毁。明隆庆四年( 1 5 7 0 年) ，六月华阴河溢数大、 漂流人民、浮尸遍野；清康熙十六年五月二十七日，华阴山区大雷震雨， 河道俱溢，男女毙者数百人；清光绪十年( 1 8 8 4 年) 六月初六，华山峪 突发大水，淹死香客男女无数：光绪十六年( 1 8 9 0 年) ，沙渠、柳叶河等 堤岸决口，沿渭河约长六十余里，宽五至八里不等，地内积水数尺，秋 禾全被浸淹。不完全统计，华阴从周景王十四年( 公元前5 3 1 年) 至公元1 9 1 1 年的2 4 4 2 年间共发生大洪水灾害1 8 2 次，平均每1 3 年发生 一次。 ( 2 ) 近代华阴洪水主要灾害概述。华阴市历代水旱灾害史料记载 民国二十二年( 1 9 3 3 年) 七月二十日，山区突降暴雨，罗夫峪起蛟、水 高二丈余，水过之处淹没一空，冲毙人畜无数，淹没夫水、托定、新兴 等十三里，民国三十八年( 1 9 4 9 年) 八月秋雨连绵，渭河暴涨，境内各 河俱发，华阴县一片汪洋，造成区大水灾。据统计建国前的3 8 年中，共 发生大洪水2 1 次，平均1 8 年一次。 ( 3 ) 现代日俱频繁的洪水灾害。据华阴市历史水旱灾害史料统 计，建国后的5 1 年当中，共发生大洪水3 0 次，平均l _ 7 年暴发一次， 特别是三门峡水库运行后的1 9 7 5 年至今的2 6 年当中，共发生大洪水1 8 次，平均1 4 年一次。进入二十世纪九十年代后，不论是南山支流洪水， 还是渭河倒灌洪水，几乎年年都有洪水险情灾情发生。1 9 9 0 年6 月1 日， 南山突降暴雨，罗夫河右堤干沟北1 5 0 0 m 处发生决口，当时洪水流量仅 有1 9 8 3 s ，3 7 0 0 多亩耕地被淹，直接经济损失6 5 万元：1 9 9 2 年8 月 1 3 日，由于黄、洛、渭三河同时遭遇洪水，并倒灌我市南山支流，罗夫 河、柳叶河、长涧河及生产围堤相继决口，渭河倒灌洪峰流量为3 9 5 0 m 3 s ， 受淹面积2 0 7 5 万亩，损坏堤防1 4 k m ，渠道1 6 6 k m ，桥涵1 0 1 座，冲毁 4 概况 机井5 7 0 眼，房屋1 4 6 0 0 间，倒塌房屋8 1 0 0 间，毁坏交通路基3 7 k s ，供 电线路1 4 0 k s ，直接经济损失达1 1 4 0 0 万元；1 9 9 6 年8 月1 日渭河洪水 流量华县站实测为3 4 5 0 一s ，对支流发生倒灌，方山河右堤3 + 8 0 0 处， 生产围堤0 + 8 0 0 处相继发生管涌4 处，总计淹没农田2 1 0 0 亩，直接经济 损失3 1 万元。1 9 9 6 年8 月4 日，南山地区又突降暴雨，降雨量达1 7 1 s i n ， 南山支流柳叶河、华山河、罗夫河、葱峪河、瓮峪河相继涨水，罗夫河 洪峰流量达8 1 m 3 s ，先后造成各支流决口8 处，受淹耕地8 5 9 5 0 亩，死 亡3 人，本次洪灾共倒塌房屋1 6 7 0 间，产生危房1 5 0 0 间，冲毁机井1 2 0 眼，渠道2 o k m ，乡村主干路1 5 k m ，输电线路2 1 2 4 m ，华山旅游路出现大 塌方，一度中断交通，1 0 1 省道黄甫河桥冲跨，2 辆汽车堕入河中，夫水 东街老公路桥被洪水冲跨，直接经济损失5 1 0 0 万元。 1 9 9 8 年7 月1 l 1 3 日，华阴南山地区连降暴雨，降雨量8 0 7 m m ， 南山主要支流罗夫河、柳叶河、长涧河等均出现了百年一遇的洪水，三 条河流洪峰流量分别达到3 4 0 m 3 s 、8 9 岔s 和1 1 5 m 3 s ，河堤出现较大决 口6 处，最大决口宽度达2 0 0 m ，本次耕地受淹面积1 2 1 0 0 亩，这次洪水 冲毁拦石砼坝1 座，进山路6 条，毁坏机井4 5 眼、渠道2 3 k m ，倒塌房屋 4 9 0 间，造成危房2 2 4 2 间，3 1 0 国道仙峪桥一半垮塌，交通中断，华阳 川2 1 0 0 亩山地全被冲毁，当地1 0 0 余名群众当日即无家可归、无田可种， 由于交通中断，市政府救援队只好绕道洛南县才赶到华阳山区开展救灾 工作，“9 8 7 1 3 ”洪水造成直接经济损失达4 5 0 0 万元，天有不测风云， “7 1 3 ”洪水之后一个多月时间，8 月2 1 日华阴南山地区又普降暴雨， 罗夫河流量达1 2 9 s 3 s ，共冲毁河堤1 8 0 m ，冲毁华金公路4 k m ，造成直接 经济损失2 1 5 万元。1 9 9 9 年5 月1 4 日，南山部山区再次暴发降雨，连续 三日降雨量达9 6 7 m m ，罗夫河5 月1 5 日下午1 4 时1 8 分洪峰流量达1 1 8 m 3 s ，该河5 + 7 0 0 左堤发生决口，洪水淹没农田9 5 0 0 亩，冲毁罗夫河上 游华金公路1 5 k s ，造成直接经济损失1 3 2 0 万元，洪水发生后，市政府 各部门、社会团体均处于渡汛应急状态，正在施工的罗夫河、柳叶河、 5 西安理工大学工程硕士学位论文 长涧河薄弱一侧堤防加高培厚工程曾一度中断，施工队进入紧急渡汛值 班状态，由此造成的间接经济损失无法估算。该次洪水使华阴市防汛值 班提前一个月，全市各部门均提前进入防汛状态。2 0 0 0 年1 0 月1 1 日一 1 3 日，南山地区连降大雨，降雨量达8 9 7 m ，造成竹峪润、葱峪润两处 决口，淹没农田4 7 0 亩，1 3 日渭河上游出现1 8 6 0 一s 流量的洪水，渭河 下泄不畅，造成生产围堤( 2 + 3 0 0 处) 、方山河右堤( 3 + 5 2 0 处) 两处决 口，倒灌洪水共淹没农田3 8 0 0 0 亩，倒塌房屋6 1 0 间，焦镇乡6 个行政 村耕地全被洪水淹没，孙庄、庆华、演家三个村台进水，主干交通中断， 群众被迫转移安置。“1 0 1 3 ”洪水造成直接经济损失4 3 2 0 万元，间接 经济消耗亦无法估算，该次洪水使华阴市防汛值班又向后推迟2 0 天，到 1 0 月2 0 日结束。2 0 0 1 年8 月2 1 日，渭河华县站实测洪峰流量1 0 5 0 m 3 s ， 引超支流倒灌，据2 0 0 2 年1 月7 日测量，平均倒灌长度达4 3 k m ，长涧 河河口段浇淤厚度达3 5 m ，倒灌淤积长5 0 0 0 m ，柳叶河淤积长3 3 1 0 m ，罗 夫河淤积长4 6 0 0 m ，二河普遍落淤厚度达1 8 以上，淹没堤外耕地6 0 0 0 余亩，直接经济损失达3 5 0 万元。 以前洪水造成经济损失无从准确计算，但二十世纪九十年代以后的 l o 次暴雨造成的洪水灾害损失，华阴市防汛办却统计登记在册，1 0 次洪 水直接经济损失达2 7 2 1 1 万元，淹没农田3 6 1 2 万亩次，这对于人口不 足2 5 万，年财政收入不到5 0 0 0 万元的华阴小县市来说，防汛工作无疑 年年如履薄冰，华阴人民实难承受频繁发生的洪水灾害，华阴市的防汛 任务可以说是渭南市乃至陕西省关中平原的重中之重。面对如此严峻的 防汛形势，建立暴雨与洪水形成的数理定量分析模型，尽而建立洪水预 报系统已是十分紧迫的课题。 6 洪水灾害成因分析 2 洪水灾害成因分析 2 1 暴雨是形成洪水灾害的第一因素 暴雨是形成洪水灾害的第一因素。形成暴雨须具备一定的自然环境条 件，主要有：( 1 ) 充沛的水汽。降雨时对流层下部饱和比、湿度要大，饱 和层要厚，还要有一定的源源不断水汽供应：( 2 ) 强烈的水汽上升运动。 降暴雨时，须有不断的上升运动使水汽凝结成云与降水，同时将水平输送 来的水汽，不断向高空输送，使形成了降水的过程能持续循环进行；( 3 ) 有较长的持续时间，形成降水的天气系统要缓慢和具有重复出现的特点： ( 4 ) 有利的地形作用，由于地形抬升导致雨带集中在山脉迎风坡或平原地 区。 华阴市南山地区，海拔高度一般在5 0 0 - - - 2 5 0 0 m 之间，山势挺拔高竣， 山原间以断裂构造相接，高差悬殊，界线分明。山前洪积扇扇面高程3 5 0 5 0 0 皿，南北宽约2 3 公里，与渭河阶地呈缓坡相接，面上新老洪积上下 迭置，地层交错杂乱无章，支流大都形成喇叭状支流洼地，渭河阶地平原 区高程一般在3 2 9 - - - 4 2 0 m 之间。如此强烈的地形剧变反差，使华阴市南部 秦岭山区山高坡陡、地势高程变化剧烈，极易形成高强度的地形暴雨，同 时植被稀少的沙石质地山谷易于迅速产流汇流，形成历时短、来势猛、暴 涨暴跌的南部山区洪水特点。据统计华阴山区五个雨量站最大2 4 小时降雨 均在l o o m 以上，且随高度上升，降雨呈反曲线上升。详见“华阴市年最 大2 4 小时雨量统计表”及“华阴市多年最大2 4 小时降水随高程变化图”。 受地形及下垫层绿化植被减少的双重影响，高强度降雨往往超过下 垫面土壤下渗及植物吸收强度，短时间内造成山洪暴发、河水猛涨、决 堤漫顶，冲毁农田和村庄。南部山区受地形高程因素制约，降雨时空分 布集中，并且随高程上升而递增，往往在短时间内形成高强度暴雨。1 9 8 2 年7 月3 1 日，华阴市南山地区突降2 4 小时长历时暴雨，降雨量1 5 8 2 m m ， 7 西安理工大学工程硕士学位论文 华阴市多年最大2 4 小时雨量统计表 站名华阴罗夫堡灰池华阳川华山备注 ( 1 ) 摘自陕西省 高程( m ) 3 5 14 5 0 9 7 71 4 0 02 0 6 5 关中地区气候资 料 2 4 小时雨量 1 0 1 4 1 2 1 01 1 9 61 4 8 o1 8 3 0 ( 2 ) 灰池位于华县 ( m m ) 境内 多年最大2 4 小时降雨随高程变化图 j i & 叠i - ：磐。” c - ，7 1 。 “华阴市多年最大2 4 小时降水随高程变化图” 布集中，并且随高程上升而递增，往往在短时间内形成高强度暴雨。1 9 8 2 年7 月3 1 日，华阴市南山地区突降2 4 小时长历时暴雨，降雨量1 5 8 2 m ， 其中当日最急雨段8 - - 1 3 时，降雨量6 9 1 m m ，由于长历时高强度降雨，导 致山洪暴发，全市河堤发生3 l 处决口，决口宽度长累计1 2 0 0 m ，长涧河县 城西桥被冲毁、陇海铁路一度中断，农田被淹3 8 4 万亩，洪水中死亡1 6 2 啪啪瑚m啪m们o l 一窿鞋 望 一 一 l 一 一 m 一 踟 洪水灾害成因分析 人。1 9 9 8 年7 月1 5 日下午1 4 时2 4 分到1 7 时8 分，华山突降9 7 1 岫大暴 雨，其中1 5 时3 0 分至1 6 时3 0 分，l 小时降雨7 0 m ，由于南山各峪道狭 窄、坡陡，短时间内形成3 _ - 5 m 高的浪头，夹杂着泥石，咆哮奔腾而下， 造成下游长涧河、柳叶河相继决口2 处，2 9 万亩农田被淹，直接经济损失 达1 5 亿元。 2 2 - - f 3 峡水库的修建运行使渭河倒灌淤积，加剧了南 山支流洪水灾害 2 2 1 三门峡水库运行期间库区河槽严重淤积变化过程 华阴市地处黄、洛、渭河交汇点的上游。黄河由北向南，渭河由西向 东，两河在潼关与华阴接壤处汇合，在汇合点上游8 k m 处，又有北洛河由 西北向南汇入渭河，形成三个河口汇流区。 三门峡水库1 9 6 0 年9 月1 5 日投入运用后，我省关中东部成为水库主 要淹没区和影响区。范围包括黄河小北干流禹门口至潼关1 3 2 5 k ，北洛河 状头至入渭口1 3 8 k m ，渭河咸阳铁路桥至入黄河口2 0 8 k m 及渭南市尤河以 东，老西潼公里以北1 2 条南山支流的下游河段。该范围3 3 5 m 高程以下属 水库淹没区，3 3 5 m 高程以上属水库影响区。涉及西安、成阳、渭南3 市1 4 县( 市、区) 2 0 0 万人口和2 5 0 万亩耕地，正好是我省的精华腹地和防汛工 作的重点，华阴市属水库淹没滞洪区，随着库区移民的返迁安置，华阴市 更成为我省防汛工作的重中之重。 三门峡水库建成运用四十年来，为黄河下游防洪、防凌、灌溉、发电、 供水发挥了巨大作用，确保了黄河下游岁岁安全，直接减灾效益达6 0 0 亿 元，保证了中原、胜利两大油田和沿黄城镇的工业及生活用水，灌溉下游 2 0 0 万公顷农田，累计发电2 4 8 亿度，取得了显著的社会效益和经济效益。 但我省为此付出了沉重的代价：一是移民2 8 7 万人，占全库区移民总数的 8 2 ；二是淹没土地1 0 0 万亩，其中耕地7 5 万亩，占淹没总耕地面积的8 3 。 撤销了朝邑县，搬迁了潼关县城；三是受库区影响。国家基本没有在渭南 o 西安理工大学工程硕士学位论文 市布设工业建设项目，失去了经济发展的历史机遇；四是遗留了复杂、繁 重的防汛治理等问题。 三门峡水库建库前，渭河下游冲淤相对平衡，河势基本稳定，其主槽 过洪能力为5 0 0 0 m 3 s 左右，沿岸一般不受洪水威胁，当时潼关入黄口高程 仅3 2 3 4 m 。自1 9 6 0 年9 月水库开始蓄水拦沙，1 9 6 4 年库区淤积己达“3 亿吨，潼关高程急聚上升了4 6 m ，严重威胁关中平原和西安市的安全，引 起中央的高度重视，周总理亲自主持召开了治黄会议，研究三门峡水库枢 纽工程的改建问题，从1 9 6 2 年3 月2 0 日起改为滞洪排沙运用，但直至1 9 6 7 年8 月枢纽期改建增设泄沙设施投入运用，潼关高程仍呈抬升趋势，1 9 6 9 年汛后达3 2 8 4 m ，较建库抬升了5 。 1 9 6 9 年，在周总理主持下召开了“四省会议”，要求在“确保西安，确 保下游”前提下，“合理防洪，排沙放淤，径流发电”。并提出“在不影响 潼关淤积的前提下，汛期控制水位3 0 5 m ，必要时降到3 0 0 m ，非汛期为3 1 0 m ” 的水库运用原则。于是1 9 7 0 年以后，由于水库枢纽二期改建，使水库泄流 排沙能力增大和汛期泄洪的运用，潼关高程度出现下降到1 9 7 5 年汛后为 3 2 6 0 4 m ，较1 9 6 9 年汛后降低2 3 6 m 。 1 9 7 6 年以后至1 9 8 0 年，三门峡水库枢纽工程没有按照“四省会议”精 神运行，而是防凌蓄水和春灌蓄水，每年蓄水位超过“四省会议”3 1 0 m 高 程一度达2 0 0 多天，从而使潼关高程又出现以抬升为主的趋势，1 9 8 0 年汛 后高程达3 2 7 3 8 m ，比1 9 7 6 年汛后抬升1 3 4 m ，八十年代初期基本维持在 3 2 7 o m 上下。但1 9 8 6 年以后出现大幅度抬升，特别是进入9 0 年代以来一 直居高不下，1 9 9 6 年汛前及2 0 0 0 年汛后曾达到3 2 8 5 0 m 和3 2 8 4 0 m ，2 0 0 1 年汛前达3 2 8 8 2 m 为建库后最高值。 据陕西省三门峡库区管理局多年观测资料分析结果，在三门峡水库蓄 清排浑运用期间，潼关高程有升有降，但以抬升为主要趋势，其中1 9 7 5 1 9 8 0 年以抬升为主，1 9 8 0 - - - 1 9 8 6 年略呈下降趋势，1 9 8 6 年以后又以抬升为 主，到1 9 9 9 年汛后为3 2 8 5 m ，2 0 0 0 年汛后为3 2 8 3 6 m 、2 0 0 1 年汛前为 1 0 洪水灾害成因分析 3 2 8 8 2 m ，较建库前抬升5 4 2 m 。分析抬升原因是在水库蓄清排浑期间，非 汛期高程抬升，汛期经过多次洪水冲刷后下降，但抬升值往往大于下降值， 从而形成潼关高程持续抬升并居高不下。详见“= - - i 1 峡水库控制运用以来 潼关高程变化表”( 根据黄河潼关站1 0 0 0m 3 s 流量时水位测量) 随着潼关高程的抬升，潼关断面过洪能力在逐步减少。1 9 6 0 年潼关断 面3 3 0 m 高程以下过水面积6 5 8 2m 2 ，1 9 7 3 年为2 9 9 8m 2 ，1 9 9 7 年为2 0 6 31 1 1 2 ， 仅占原来设计过水面积的1 3 。 三门峡水库控制运用以来潼关高程变化表 运用 潼关1 0 0 0 m 3 s 水位潼关高程升降潼关1 0 0 0 m 3 s 水潼关高程升降 焦 ( 珥)( ) 运用位( m )( m ) 非汛 年度 非汛 度 汛前汛后全年汛前 汛后全年 期 期 1 9 7 33 2 6 4 01 9 8 73 2 7 3 0 3 2 7 1 60 1 2一o 1 2 1 9 7 43 2 7 1 93 2 6 7 00 5 50 0 61 9 8 83 2 7 3 73 2 7 0 80 2 10 0 8 1 9 7 5 3 2 7 2 3 3 2 6 0 40 5 3加6 61 9 8 93 2 7 6 23 2 7 3 60 5 4o 2 8 1 9 7 63 2 6 5 13 2 6 2 30 4 70 1 91 9 9 0 3 2 7 7 53 2 7 6 00 3 9o 2 4 1 9 7 73 2 7 3 70 5 61 9 9 13 2 8 0 2 3 2 8 1 20 4 2o ? 5 2 1 9 7 83 2 7 3 03 2 7 0 90 5 10 3 01 9 9 23 2 8 3 73 2 7 3 60 2 50 7 6 1 9 7 93 2 7 7 63 2 7 ，6 20 6 7o 5 31 9 9 33 2 7 7 03 2 7 7 80 3 40 4 2 1 9 8 03 2 7 8 23 2 7 3 80 2 00 2 4 1 9 9 43 2 8 0 13 2 7 9 40 2 30 1 6 1 9 8 13 2 7 6 23 2 6 9 40 2 40 “1 9 9 53 2 8 1 03 2 8 3 4o 1 60 4 0 1 9 8 23 2 7 4 43 2 7 1 50 5 0o 2 l1 9 9 63 2 8 5 03 2 8 0 70 1 6- - 0 2 7 1 9 8 33 2 7 3 93 2 6 5 70 2 4 加5 81 9 9 73 2 8 2 03 2 8 1 00 1 30 0 3 1 9 8 43 2 7 1 83 2 6 7 50 6 10 1 81 9 9 83 2 8 2 3 3 2 8 2 0 o 1 3 0 1 0 1 9 8 53 2 6 9 63 2 6 6 40 2 10 1 l1 9 9 93 2 8 4 03 2 8 2 5o 2 00 0 5 1 9 8 63 2 7 0 83 2 6 1 80 “0 5 42 0 0 03 2 8 4 7 3 2 8 3 6o 2 20 1 1 西安理工大学工程硕士学位论文 影响潼关高程升降的因素较多，据陕西省水利厅2 0 0 1 年1 0 月出台的 关于我省三门峡库区治理问题的汇报材料，主要是水库运用和水沙条 件：三门峡水库运用水位高低决定着非汛期泥沙淤积部位和汛期洪水的 实际冲刷能力，1 9 7 3 年蓄清排浑运用以来，非汛期除承担防凌蓄水外，还 增加了防凌提前蓄水和春灌蓄水，超过“四省会议”确定的3 1 0 m 水位历时 达2 1 3 天，平均水位3 1 6 1 9 m ，最高蓄水位3 2 5 9 9 m ，不但历时长、且蓄水 位高，其间泥沙淤积部位偏上，使潼关至古夺河段形成固态淤积体，比降 由3 5 1 0 0 0 0 降到不足2 1 0 0 0 0 ，而该河段冲淤与潼关高程升降有密切的关 系，洪水冲刷是保持潼关以下有效河槽库容和河道冲淤平衡的基础，但汛 期运用水位未能提供有效的动力比降，从而引起潼关高程抬升。自八十 年代以后，黄河来水来沙总量减少，小流量含沙洪水较多，泄洪输沙能力 不足，对潼关高程降低带来不利影响。 2 2 2 渭河下游段泥沙淤积不断发展，淤积重心不断上移 渭河下游淤积不断发展。自三门峡水库建库运行至1 9 9 9 年1 0 月， 渭河下游段共淤积1 3 0 2 5 8 亿m 3 ，其中枢纽二期改建前淤积泥沙9 0 0 5 6 亿 m 3 ，二期改建时期淤积1 3 0 1 l 亿m 3 ，蓄清排浑运用时期淤积泥9 0 0 5 6 亿 m 3 ，说明渭河下游淤积不断发展，目前淤积处于最严重时期。 渭河下游泥沙淤积的重心不断上移。据观测资料，第二期改建时期 前，泥沙淤积重心在华县以下河段，占总淤积的7 6 ，第二期改建时期，淤 积重心在在华县至临潼段，占该时期淤积总量的8 7 ，在蓄清排浑运用期间， 尽管泥沙淤积的重心在华县以下河段，但临潼以上河段已改冲为淤，其淤 积体积占总淤积的1 0 4 ，截止目前，咸阳铁路桥以下，形成全河床段淤。 渭河下游泥沙淤积的范围不断向上游延伸。据多年省三门峡库区管 理局实测资料，在1 9 6 1 年水库高蓄水后，渭河下游泥沙淤积发展到华县至 渭南，1 9 7 3 年淤积达到临潼，1 9 7 6 年后逐步向上游发展，截止目前，已淤 积到咸阳铁路桥。 1 2 洪水灾害成因分析 2 2 3 渭河下游淤积严重，直接造成支流下游淤积成害。 潼关高程持续居高不下，加剧了渭河下游淤积的严重发展，据观测资料， 华县建库前5 0 0 0 m 3 s 洪水位为3 3 7 9 0 m ，1 9 8 4 年5 0 0 0 一s 洪水位3 3 9 5 3 m ， 而1 9 9 6 年流量3 5 0 0 m 3 s ，但其洪水位达3 4 2 2 5 m ，为历年最高水位，2 0 0 0 年1 0 月，洪峰流量仅1 8 5 0 寸s ，但洪水位达3 4 1 3 0 m ，比建库后1 9 8 1 年 华县实测最大洪峰流量5 3 8 0 1 1 1 3 s 的洪水位3 4 1 0 5 m 还高0 2 5 m 。所以随着 潼关高程的抬升，渭河下游淤积迅速发展，同流量洪水位急剧抬升，以至 形成了9 0 年代渭河下游“小流量、高水位、大灾情”的严重局面，因而潼 关高程居高不下是渭河下游洪水灾害发生的根本原因。 由于库区淤积量过大，使渭河下游河床随之抬高，河槽摆动加剧，渭 河倒灌，又使南山各支流在入渭口形成拦门坎，通过近十年观测，渭河每 一次洪水都不同程度地引起华阴市各南山支流的倒灌，普遍向南倒灌5 9 k m ，落淤厚度可达2 4 j n ，1 9 9 5 年8 月实测罗夫河1 2 + 4 0 0 处，落淤高度 3 3 4 9 6 m ，原河床治3 理高程2 9 4 2 m ，落淤厚度达5 5 4 m ：柳叶河7 + 9 0 0 处 落淤厚度2 7 4 m ，长涧河1 2 + 8 6 1 处落淤厚度达4 2 7 m ，又据2 0 0 2 年1 月7 日对2 0 0 1 年8 月2 日洪水过后支流河床淤积的测量成果；长涧河淤积长 5 0 0 0 m ，移民主干道交通桥处落淤厚6 4 m ，桥下净空高差仅剩1 1 6 m ；柳叶 河移民主干道交通桥处落淤厚5 o m ，桥下净空高差仅剩2 2 m ，桥北2 0 m 处 堤防临背差达5 7 m 致使南山支流下游过水断面不断萎缩，造成行洪能力 锐减，1 9 9 9 年按照十年一遇治理修建的堤防经过一次较大洪水淤积，顶多 只能防御3 5 年的洪水，洪灾呈现多变性，难以预见性和严重灾害性，“小 水大灾”的惨重教训己不是危言耸听，而已成为客观存在。 从以上分析可以看出：渭河下游的冲淤发展与潼关高程的升降息息 相关，潼关高程又同三门峡水库运用方式相对应。随着水库的运用，潼关 高程逐步抬升，到1 9 6 9 年潼关高程汛后为3 2 8 4 m ，较建库前抬升5 m ，从 而使渭河下游比降变缓，流速减小，输沙能力降低，同流量水位抬升，朔 源淤积迅速发展。2 0 世纪9 0 年代后，渭河己形成下游段全河槽淤积，并有 1 3 西安理工大学工程硕士学位论文 不断加剧的趋势。潼关高程的抬升是加剧渭河下游泥沙淤积的直接原因， 它不断造成渭河下游生态环境日益恶化，并使华阴市南山支流下游淤积不 断加剧，洪涝灾害频繁发生。 2 3 南山支流堤防防洪标准偏低，每遇洪水必成灾 1 、南山支流下游河槽断面日益萎缩，过洪能力日益下降。修建水库 前，华阴市南山支流下游为地下河，下泄顺畅，几乎没有洪水，由于修建 三门峡水库，华阴市3 3 5 m 高程以下村庄、单位先后迁出华阴，该地被定性 为三门峡水库滞洪区，7 0 年代前支流在库区几乎没有堤防，库区一片汪洋， 三门峡水库经两次改建，降低蓄水位，实行全年调节运行后，华阴库区大 片耕地露出地面，1 9 8 5 年以后又有4 万多移民返迁库区安置，为了确保移 民生命财产安全，在当地政府的领导下，群众自发地在渭河右岸修建了生 产围堤，南山支流3 3 5 m 高程以下按十年一遇防洪标准修建了堤防。长涧河、 柳叶河、罗夫河下游移民主干桥下原设计过洪面积分别为2 3 6m 2 、2 6 1m 2 和2 9 8m 2 ，可分别通过相应河流十年一遇洪水，即1 2 8 m 3 s 、1 7 4 m 3 s