区间暴雨与外江洪水的遭遇分析实例

刘画眉,郑 泳,徐林春,顾立忠

(广东省水利水电科学研究院,广东省水动力学应用研究重点实验室,广东 广州 510635)



区间暴雨与外江洪水的遭遇分析实例

刘画眉,郑 泳,徐林春,顾立忠

(广东省水利水电科学研究院,广东省水动力学应用研究重点实验室,广东 广州 510635)

以排涝区的内涝分析为例,基于涝区附近雨量站实测雨量资料与外江水文站实测水位资料,以雨量站年最大24 h、最大72 h降雨量与同时期外江水位对应情况,以及外江历年最高日平均水位与同时期降雨对应情况,进行最大时段降雨与最高水位的相关性分析,以此判断排涝区内暴雨与外江洪水的遭遇情况,为排涝计算选择合适的水文条件提供依据。

内涝分析;区间暴雨;外江洪水;遭遇分析

暴雨内涝是关乎社会人居环境乃至生命财产安全的重要水问题之一。对于设定的排涝分区,一场暴雨产生的内涝情况取决于暴雨强度与排泄条件等多方因素。涝区排泄流量过程与外江水位情况息息相关,排涝计算要选择合适的设计暴雨标准及外江水位条件,首先就要进行区间暴雨与外江洪水的遭遇分析。对于设定的排涝分区,采用实测暴雨资料与外江水位的对应分析,能更直观的反应这种遭遇发生的概率。

1 项目概况

某拟建工程位于肇庆市鼎湖区,属景丰联围范围内,联围外为西江干流。为配合开展拟建工程的初步设计工作,确定工程场区基础地面标高等有关参数,需对所在区域进行内涝计算专题研究。其中,排涝计算涉及到涝区降雨与外江洪水的遭遇分析。

项目所在区域附近的水文站分布情况参见图1所示。排涝区内有九坑河雨量站,外江洪水位以西江高要水文站为代表进行分析。

图1 区域雨量站、水文站位置示意

本次采用九坑河雨量站实测降雨量资料与高要水文站实测水位资料,分析排涝区内暴雨与外江洪水的遭遇情况。包括历年实测区间暴雨遭遇外江洪水情况、历年实测外江高水位遭遇区间暴雨情况、外江历史大洪水遭遇区间暴雨情况,以及区间暴雨、外江洪水发生时间分布规律分析。

2 区间暴雨遭遇外江洪水情况[1-3]

九坑河雨量站长系列(1975—2008年)年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量与高要水文站水位遭遇情况见图2、图3和表1。九坑河雨量站年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量频率分析成果见表2。

图2 区间最大24 h降雨与外江相应日平均水位情况

图3 区间最大72 h降雨与外江相应日均最高水位情况

表1 排涝区暴雨与外江洪水遭遇情况

表2 九坑河雨量站设计降雨量成果

由图2、图3和表1可见,对应排涝区九坑河雨量站年最大24 h降雨和最大72 h降雨,相应外江同期水位不高,暴雨与外江水位对应关系分散,相关性较差。根据2002年《西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线》成果,高要站设计洪潮水面线见表3。

表3 高要站设计洪潮水面线

由表3可见,在统计的34 a中,九坑河雨量站年最大24 h和最大72 h暴雨时,西江高要站水位均未达5年一遇设计洪水位,区内暴雨遭遇外江洪水的现象不明显。

3 外江高水位遭遇区间暴雨情况

西江高要水文站年最高日平均水位与九坑河雨量站降雨量遭遇情况见表4和图4。

表4 外江高水位与排涝区降雨遭遇情况

图4 最高日平均水位与相应72 h降雨量情况

由表4和图4可见,对应西江高要站34 a来历年最高日平均水位时,工程所在排涝区附近九坑河雨量站连续3 d雨量均不大,超过100 mm的仅有1981年(116.9 mm)和2008年(131.5 mm)。由表2九坑河雨量站的频率暴雨设计值可见,5年一遇72 h设计暴雨为210.7 mm,即当外江高要站历年出现最高水位时,排涝区区间降雨量均远小于5年一遇暴雨标准,可见外江洪水遭遇区内暴雨的现象也不明显。

4 外江历史洪水遭遇区间暴雨情况

分析高要水文站1975—2008年发生洪水情况,达到10年一遇设计洪水位标准(12.30 m)的主要有1976年、1994年、1997年、1998年和2005年内共5场洪水,各场次洪水过程对应区间降雨情况见图6～10。

图6 1976年洪水高要站水位过程与九坑河站雨量过程遭遇情况

图7 1994年洪水高要站水位过程与九坑河站雨量过程遭遇情况

图8 1997年洪水高要站水位过程与九坑河站雨量过程遭遇情况

图9 1998年洪水高要站水位过程与九坑河站雨量过程遭遇情况

图10 2005年洪水高要站水位过程与九坑河站雨量过程遭遇情况

由图6～10各场次洪水及九坑河雨量站降雨资料统计见表5。

表5 场次洪水过程中区间降雨情况

依据表5,外江1976年、1994年和1997年发洪时排涝区内降雨不大；1998年西江洪水起涨过程排涝区10 d累积雨量261.5 mm,最大日雨量70.8 mm；2005年洪水峰前排涝区有一定降雨,前3 d(6.13—6.15,雨量114.5 mm)降雨对应水位较低(6 m左右),之后8 d雨量均匀且降雨量不大,最大日雨量为44.5 mm。

由历史洪水情况分析可见,外江发生大洪水时,排涝区有不同程度的降雨,峰值前后3 d内降雨量不大,未出现外江洪水与区内特大暴雨遭遇的情况。

5 暴雨、洪水发生时间分布情况

分析1975—2008年区间雨量站年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量发生时间分布情况及外江水文站年最高日平均水位年内分布情况,结果见表6和表7。

表6 九坑河雨量站年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量发生时间分布情况

表7 高要水文站年最高日平均水位发生时间分布情况

由表6可见,区间最大24 h暴雨主要发生在5—8月,占全系列的75%,各月发生频次相当,8月发生几率略大；区间最大72 h暴雨同样发生在5—8月,占全系列的80%,8月发生频率最大,为26%。区间年最大24 h降雨与年最大72 h降雨发生时间总体分布规律相似,且由前表1可见,同一年内最大24 h降雨与最大72 h降雨发生时间基本同步。

由表7可见,西江高要水文站年最高日平均水位主要发生在6月和7月,占全年的76%,其他24%主要发生在5月、8月和9月。与区间暴雨的发生时间对比,外江洪水发生时间相对更集中,其主要受外江集雨范围内降雨和汇流特性的综合影响。

6 结语

综合以上分析可见,本次研究实例中排涝区区间暴雨与外江洪水的直接遭遇情况不明显。

本文采用实测水文系列的对比、统计,以相关分析方法对选定排涝区进行区间暴雨与外江洪水的双向遭遇分析,并通过研究其发生规律加以补充验证,这种分析方法在区域排涝规划、设计及工程排涝专题计算中具有实际应用价值和可操作性。

[1] 陈璐,郭生练,张洪刚,等. 长江上游干支流洪水遭遇分析[J]. 水科学进展,2011(3):323-330．

[2] 刘曾美,陈子. 区间暴雨和外江洪水位遭遇组合的风险[J]. 水科学进展,2009(5):619-625．

[3] 王云. 蓄排结合涝区的内外水洪峰遭遇的问题探讨[J]. 中山大学学报(自然科学版),2001(S2):101-103．

(本文责任编辑 马克俊)

Case Analysis of Interval Rainstorm and Flood in the Outer River

LIU Huamei， ZHENG Yong， XU Linchun， GU Lizhong

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Hydrodynamic Research Key Laboratory of Guangdong Province, Guangzhou 510635, China)

In the case of waterlogging analysis for the storm drainage area, based on the measured rainfall data of the near rainfall station and the water level data of river hydrologic station, maximum rainfall and the maximum water level are analyzed by presenting the corresponding level of outer river during the same period of the annual maximum rainfall of 24 hr and 72 hr, and corresponding rainfall during the same period of the annual maximum daily mean level of outer river are also presented in this paper. The results can be used to analyze the rule of the interval rainstorm encountering with the outside river flood, which providing a basis for choosing the right hydrology conditions in the Calculation of Waterlogging Drainage.

waterlogging analysis；interzone rainstorm；flood of outer river；encounter analysis

2016-02-23;

2016-04-07

刘画眉(1979),女,高级工程师,从事水文水资源、水利规划、水力学及河流动力学研究。

TV122.1

B

1008-0112(2016)03-0032-05