王春阳

(甘肃省陇南水文水资源勘测局，甘肃 成县 742500)

1 基本概况

长丰河[1]系嘉陵江一级支流，成县城区以上称为青泥河，以下为长丰河，发源于西秦岭南麓的西和县马元乡，流经陇南市西和县、天水市娘娘坝镇，于陇南市徽县胡广店子村与麻沿河相遇，从成县黄渚乡三渡水村入境，穿越北部山林区，经徽成盆地成县城区，自成县宋坪乡马家河村出甘肃境，到达陕西省略阳县白水江镇汇入嘉陵江。河流全长150.5 km，全流域面积1 800 km2。甘肃境内河流长88.3 km，占全长的58.7%。

成县水文站始建于1958年，位于东经105°45′18″，北纬33°43′32″，为长丰河、南河汇合后的控制站。集水面积1 502 km2，该断面洪水主要由暴雨形成。为复式尖瘦型洪水过程。一般洪水持续2～3 d，属陡涨陡落山溪性河流。下游300 m处有飞龙峡电站进水口，受电站进泄水闸门开闭和洪水涨落、断面冲淤多种影响，Z～Q关系呈多条临时曲线或绳套，中高水Z～Q关系基本稳定。历年水位流量关系曲线趋势基本一致。流域内植被较好，泥沙相对不大，历年单断沙关系为单一线。测验河段顺直，河道呈宽浅“U”型河谷，河床质主要由砾石、卵石夹砂组成。由于今年来多为枯水年份，河道来水量、来沙量较小。

2 水文特征

长丰河径流主要由降雨形成，具有年际变化较大、年内分配不均的特点。据成县水文站1959-2019年共60年实测资料统计，多年平均径流量为2.664亿 m3,最大年径流量6.812亿 m3(1967年),最小年径流量0.631亿 m3(2002年),最大值和最小值分别为平均值的2.6倍和0.24倍；汛期5-10月径流量约占年径流量的77.7%,枯水期12-3月径流量仅占年径流的13.6%。历年实测最大流量为1 300 m3/s(1964年7月21日)。

该流域地处南方水汽向甘肃省输送的主要通道之内，是甘肃省内主要暴雨区之一，全省暴雨中心最大6 h雨量≥100 mm的十几场暴雨中，实测最大值190.9 mm就发生在成县。流域内洪水主要由暴雨形成，暴雨特性决定着洪水的特性。该流域的暴雨最早出现在4月，最迟到10月，但降雨总量和强度较大的暴雨一般发生在7-9月。暴雨有两种形式：夏季为短时骤降的强雷阵雨，夏末初秋为连阴雨天气过程中遇冷空气加强雨量突然增大形成的暴雨，成灾程度以后者为重。据有关气象资料分析，历史上最大的几次暴雨，都出现于阴雨持续时段，降雨量可达250 mm左右，如1968年8月1-4日大暴雨，城关镇255.3 mm,小川镇226.0 mm,黄渚镇248.4 mm。

流域的大洪水多发生在7-9月，据成县站近60年的实测资料统计，年最大洪峰流量发生在7-9月的共有37场，占总场数78.6%,该流域洪水单峰居多，具有洪峰高，陡涨陡落的特点，总历时一般为2 d。复式洪峰洪水总历时一般为3 d，主峰历时约为24 h左右，这种峰型的洪水极易造成严重灾害。

暴雨对流域强烈的侵蚀作用产生大量泥沙，长丰河流域泥沙具有年际变化大、年内分配不均匀、河流泥沙多为悬移质的特点。据该站近45 a的实测悬移质泥沙资料统计，多年平均含沙量为3.09 kg/m3，多年平均悬移质年输沙量为100.4万 t，最大为563.6万 t，最小为0.16万 t,最大值为最小值的3 523倍，泥沙主要集中在汛期，其中6-9月输沙量占年总量的84.0%, 11-3月输沙量仅占年输沙量的0.14%。

3 地质特征

场地钻探资料显示，河床至隔水底板之间，大体可分三个基本地层：最上部是以圆砾为主的潜水含水层，中间为淤泥质粉质粘土局部隔水层，下部是卵石承压含水层，底部是由泥岩构成的隔水底板。主要结论：(1)场地上部第四纪冲、洪积层及基底的第三系泥岩中均未发现构造、断裂现象存在，属稳定性场地，适宜进行工程建设；(2)场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；(3)成县抗震设防烈度为VI度，设计地震基本加速度值为0.2g,场地属中软土，场地类别为II类，属对建筑物抗震有利地段；(4)成县最大冻土深20 cm,场地上部土属不冻胀土。在钻探所达深度范围内，各地层主要地质特征依次为：

1)圆砾Q42al+pl,呈次浑圆或亚圆状，骨架颗粒成分以变质砂岩、灰岩及石英为主，透水性较强，属上部主要含水层，厚4.10～8.40 m。

2)中砂Q42al,土质均一，主要由长石、石英、云母矿物颗粒组成。层厚为1.20 m,埋深9.00 m。

3)淤泥质粉质粘土Q4al，土质较匀一，含蜗牛壳、云母片及较多植物腐根，透水性弱，为局部隔水层。层厚为3.80～7.30 m,埋深4.40～12.00 m。

4)卵石Q4al+pl，呈次浑圆状，土质不均，以变质砂岩、板岩、灰岩及石英岩为主，层厚6.70～7.50 m,埋深11.20～14.00 m.

5)强风化泥岩E,红褐色，硬至坚硬，主要由粘土矿物组成，透水性弱，为该地区含水层的隔水底版，埋深18.40～18.70 m。

在勘察深度内场地存在两层地下水，分别位于圆砾层和卵石层中，基本特征如下：

1)圆砾层：属第四系孔隙水，埋深0.4～0.8 m,含水层厚度4.10～8.40 m,渗透系数86.1～103.3 m/d。主要受长丰河河河水、大气降水和工农业及生活排水补给。水位呈季节性变化，地表水与地下水交替十分强烈。地下水水化学类型为HCO3、SO4-Ca型水，pH值为7.46,矿化度389.00 mg/L。

2)卵石层：属第四系孔隙承压水，含水层厚度6.70～7.50 m,透水系数约100～120 m/d.地下水主要受长丰河河水、大气降水补给。该层含水量大，水位也呈季节性变化。水位埋深11.20～14.0 m,揭穿后地下水水头高出地面0.60～0.80 m。地下水水化学类型为HCO3-Ca型水，矿化度为316.00 mg/L。

4 河道演变历史分析

为了能够更加直观的分析该河段历史演变规律，本次套汇该站近20 a的大断面图(见图1)，利用成县水文站断面变化特性进行分析，具有很强的代表性。按照规范的规定，通过分析成县水文站断面冲於变化来推测长丰河天然情况下的冲於变化可行的。大断面冲淤变化计算表见表1。

图1 成县水文站1970-1990年大断面套绘图

表1 成县水文站1970-1990年大断面冲淤变化计算表

从表1看出，在这20 a间，该河段累计淤积面积为21.33 m2,占该时期年平均过水面积的6.77%,测验河段主河槽略有淤积，河床整体变化很小，多年来比较稳定。

5 河道近期演变规律分析

近年来，因河道内采砂船大量采砂，原有河床及河道形态遭到严重破坏，河床下切，形成沙丘和深潭，两岸河堤基础和一些桥梁基础裸露，枯水期河水在沙丘间曲折穿行。利用成县水文站2000-2019年实测资料，对天然情况下河道近期演变进行分析。套绘该站2000年、2005年和2008年、2012年、2015年、2019年实测大断面资料，计算各年在历史最高水位996.12 m下的过水断面面积，见表2及图2。

图2 成县水文站2000-2019年大断面套绘图

表2 成县水文站2000-2019年大断面冲淤变化计算表

从表2中看出，在2000-2019年间，2000-2005年是淤积状态，2005-2015年是冲刷状态，10 a累计冲刷面积为30.9 m2,2019年以后呈淤积状态，淤积面积43.0 m2，2000-2008年冲刷面积2.08 m2，占平均过水面积的0.65%，2009-2019年多年淤积值为2.26 m2，淤积比例-12.2%。整体来说，冲刷和淤积变化不大，河床相对稳定。天然情况下河道主河槽总体上呈冲淤交替变化，且变化面积不大，行洪能力基本不受影响，两岸较为稳定。但为保证河道断面形态稳定，应强化护岸、护坡、固滩等工程措施，及对两岸冲淤的防护工程。

6 河道演变趋势分析

6.1 趋势分析

点绘该站多年平均流量变化趋势图，计算其线性回归方程为y=-0.095 5x+198.06，年平均流量系列总体为逐年减小的趋势[2],用坎德尔秩次相关法、斯波曼秩次相关法、线性趋势回归法[3]等三种方法对减小趋势进行显著性检验，年平均流量呈现逐年减小趋势比较显著，检验情况统计见表3，变化趋势见图3。

图3 成县站多年平均流量演变趋势图

表3 成县水文站多年平均流量趋势检验表

6.2 跳跃分析

有序聚类分析法能够有效的判断长系列资料跳跃量。按照有序聚类分析法的计算公式，将该站平均流量长系列资料依次带入计算，识别出跳跃发生在1968年，从而确定该站多年平均流量属两个系列，其中1959-1968年属同一系列；1969-2019年属同一系列。按照计算结果得到跳跃前均值：13.0 m3/s,跳跃后均值：7.1 m3/s,跳跃量：-5.9 m3/s，并且取a=0.05对跳跃是否显著进行了检验，跳跃点前后均值差异显著，检验情况见表4。

表4 成县水文站多年年平均流量跳跃检验表

7 结语

长丰河河道整体趋于稳定，纵横断面变化不大。从河道近几年的变化规律及趋势分析来看，随着多年平均流量的显著减小，河道冲刷也在趋于减小，为该河段进行项目建设提供技术依据；由于长丰河洪水主要来源于上游暴雨，当汛期来临时，洪水挟带泥沙造成河道拥堵的现象时有发生。建议在必要情况下，应对河道进行不定期清淤。