灵台县达溪河干流河床演变趋势分析

李旺洋

甘肃省平凉水文水资源勘测局，甘肃 平凉 744000

为了全面落实河湖长制重点任务，建立范围清晰、权属明晰、责任落实的河湖管理保护责任体系，推动河湖长制加快从“有名”向“有实”转变，必须开展灵台县河湖管理范围划定工作，在河湖划界工作中就必须对河床演变趋势进行分析。

一、流域概况

达溪河属黑河的一级支流，发源于陕西省陇县，流经崇信县和灵台县，至灵台县黑牛沟进入陕西省，在陕西省长武县河川口汇入黑河。河源海拔高程约1 440m，河流全长132.0km，流域面积2 545km2，河道平均比降5.5‰。在灵台县境内长85km，流域面积1 368.4km2，多年平均径流量4 296万m3。流域水系概况见图1。

图1 达溪河流域水系及控制断面布置图

二、设计洪水计算

（一）洪水特性

达溪河上游地区雨量大，洪水过程大多尖瘦，洪水历时可达1～3d；但当遇短历时高强度暴雨或局部暴雨时，则形成比较尖瘦的洪水，洪水历时在1d以内。洪水多发生在7-10月，2010年7月23日出现了记载以来的最大洪水，降水强度大，洪水陡涨陡落，峰高量小。从干、支流对比分析看：干、支流年最大洪水遭遇的几率较小，一般情况下，在暴雨季节，因暴雨中心的移动，干流及左、右岸各支流洪水超前错后的组合情况较多。

（二）控制断面布设

灵台县达溪河管理范围划定河段起点位于龙门乡高家山村入境断面，终点位于独店镇告王村出境断面，河段总长93.26km。达溪河干流在建有新集水库，根据《甘肃省灵台县达溪河新集水库工程初步设计报告》，坝址以上控制流域面积785km2，回水长度8.08km。本次将达溪河划定河段分为新集水库以上、新集水库库区以下两个河段，控制断面布设主要考虑主要支流汇合口、拦河建筑等因素布设，在没有面积较大支流的情况下，区间流域面积按不大于总流域面积的20%控制。新集水库以下控制断面在“治理工程初设报告”中控制断面基础上加密布设。断面布设统计见表1，布设见图1。

表1 达溪河控制断面布设统计

（三）设计洪水

通过搜集达溪河干流历史洪水及灵台、百里等水文站实测资料，用矩法初估统计参数，采用P—Ⅲ型曲线，用适线法进行频率分析计算，计算的灵台站设计洪水成果见表2。

表2 灵台水文站设计洪水成果

本次达溪河管理范围划定控制断面集水面积在146～2 467km2，区间有在建新集水库，按照50年一遇洪水设计，1 000年一遇洪水校核。根据水库运行方案，小于设计洪水频率的来水全部采用河床式泄洪，不在库区内存留，故本次新集水库以下控制断面洪水按照天然河道设计值选用。

表3 达溪河控制断面不同频率洪峰流量计算结果

本次以灵台站为参证站，采用面积比法推算各控制断面设计洪峰流量。计算公式如下：

式中：：Q1、F1为计算断面洪峰流量（m3/s）和集水面积（km2）；Q2、F2为水文站断面洪峰流量（m3/s）和集水面积（km2）；n为面积指数，本次取0.65。

经计算，各控制断面不同频率设计洪峰流量见表3。通过与已有成果对比分析，并考虑灵台站实测资料具有很好的代表性，能真实反映流域洪水情况，本次采用实测资料进行控制断面设计洪峰流量计算结果较合理。

三、河床演变分析

（一）河道历史演变

达溪河及其支流南河、涧河、蒲河和史家河两岸，海拔高程在890～1 200m，区内地势由西向东倾斜，西高东低，地貌属河漫滩阶地类型。分布有一、二、三级阶地。土地比较平坦，土壤为淤积和黑垆土。达溪河以北的塬面由西向东倾斜，西高东低，达溪河以南的邵寨、新开、蒲窝塬面则由南向北倾斜，塬面地势平坦，土层深厚，条田平整、水土流失小，土质以黄绵土为主。西南部局部地区有天然植被分布，达溪河以北为半干旱地区。

（二）河床稳定性分析

1.造床流量。目前国内在实际工作中计算造床流量的方法很多，常用的有马卡维也夫法、平滩水位法和2年一遇洪峰流量法。本次采用地区经验公式计算2年一遇洪峰流量为造床流量。详见表4。

表4 达溪河控制断面河相关系计算表

2.河相关系。

断面河相系数以下式表达：

式中：ζ为河相关系数；=B为造床流量下的水面宽；H为造床流量下的平均水深。

根据河段造床流量所对应的水面宽及水深，计算得到各断面的河相系数ξ，详见表5。与省内诸多河流分析的河相系数ξ＞10相比，各断面的河相系数介于3.6～16.3，说明原河道的河床断面大部分都比较稳定。

3.河床稳定性分析。评定河道稳定性指标较多，根据现场调查和《泥沙手册》及《河床演变及整治》，本次评定河道稳定性采用纵向、横向稳定系数。

（1）纵向稳定系数。

河道纵向稳定系数按下式计算：

式中：φh为纵向稳定系数；d为床沙平均粒径；J为纵比降；H为平均水深。

纵向稳定系数φh值的大小仅表示泥沙运动的强和弱。泥沙运动愈强，河床变化愈剧烈。稳定系数在实际中可作为判断河流泥沙运动强度和沙丘运动引起河床变形强度的依据。φh越大，泥沙运动强度越弱，河床因沙波运动或因流路变化产生的形变越小，因而越稳定，反之越不稳定。因此，该系数仅表达河床底部的稳定性，并不能表达河岸稳定性。

河床物质平均粒径通过现场实地采集河床质样计算得到中值粒径。经计算，各控制断面所在河段纵向稳定系数φh介于2.37～9.76，与省内外诸多河流分析的河段纵向稳定系数相比，工程段的河段纵向稳定系数偏小，说明断面纵向稳定。

表5 达溪河控制断面纵横向稳定系数计算

（2）横向稳定系数。决定河岸稳定性的因素主要是河岸泥沙土壤的抗冲能力，其次是滩槽高差。河道横向稳定系数按下式计算：

式中：φb为横向稳定系数；Q为造床流量；J为纵比降；

横向稳定系数φb越大表示河岸越稳定，越小表示河岸越不稳定。经计算，工程断面所在河段横向稳定系数φb为0.05～0.39，说明河岸较稳定。详见表5。

（三）河道演变趋势预估

通过以上对河道历史演变及近期演变情况分析，达溪河百里以上河段河床较为稳定，百里以下段河床浅宽，此段两岸地形起伏较大，多为黄土梁、峁和沟谷，水土流失严重，河中含沙量较大。河床为砂砾石组成，有浅滩分布，河床下切加剧。洪水期高水流向一致，低水产生分流、串沟，水流随意游荡，冲刷河道及两岸。大水过后，主河槽会发生变化，但两岸为高台阶地或已建堤防，河流不会发生改道。

四、结语

通过对达溪河干流河床演变趋势分析，掌握了达溪河河床的演变规律，对全面推行河长制，加强河流管护综合治理，开展河湖健康评估，编制水域岸线保护规划，推动黄河流域高质量发展等水资源保护利用具有十分重要的指导意义。