邯郸市2016年“7·19”特大暴雨洪水特性分析

2017-04-20李保敏

海河水利 2017年2期

李保敏

李保敏

（河北省邯郸水文水资源勘测局，河北邯郸056001）

2016年7月19日，邯郸市西部山区遭遇了1996年以来的又一次强降雨袭击，强度达到特大暴雨级别。此次降雨历时短、强度大、覆盖面积广，多数站重现期达到或超过200 a一遇，部分站甚至达到或超过500 a一遇。强降雨造成了漳河、洺河、滏阳河发生洪水，山体滑坡和泥石流等灾害严重。洪水过程陡涨陡落，临洺关站洪水从起涨到峰值仅用了2.5 h。子牙河水系为1996年以来最大洪水，局部地区超过1963年。

暴雨；洪水；洪峰流量；重现期；短历时；邯郸

1 引言

邯郸市地处河北省最南端，西依太行山，东临华北大平原，位于晋冀鲁豫4省交界地带，总面积12 047 km2，其中山区4 460 km2、平原7 587 km2，属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，多年平均年降水量548.9 mm[1]。

受冷空气和暖湿气流共同影响，2016年7月19日邯郸市中西部地区遭受了1996年以来的又一次强降雨袭击，西部山区大部分地区降雨强度达到特大暴雨的级别。强降雨使磁县、涉县、武安等地遭受了不同程度的山体滑坡和泥石流等灾害，部分村庄电力、通信中断，道路冲毁，受灾人口达201.7万。

2 暴雨特性分析

2.1 暴雨时空分布

区域内自7月18日14时出现强降雨，降雨开始主要集中在东部平原成安县一带，至19日4时暴雨中心转至邯郸市城区附近一带，之后暴雨中心西移，19日8时开始磁县西部和涉县东南部的陶泉、合漳、西达一带成为暴雨中心，5 h后强降雨区域扩大至峰峰、武安、磁县、涉县，直到20日8时整个降雨过程基本结束。

此次暴雨中心主要集中在磁县西部、涉县东南部及武安市中东部。西部山区平均降雨量312.0 mm。其中，涉县平均降雨量176.5 mm，武安平均降雨量328.3 mm，磁县平均降雨量331.1 mm，峰峰平均降雨量412.2 mm，永年山丘区平均降雨量277.2 mm。邯郸市主城区平均降雨量287.1 mm。

磁县西部的陶泉、北贾壁、白土、都党一带为降雨量高值区，在400 mm以上；中部的观台、岳城镇降雨量在300～400 mm；东部区域降雨量在200 mm左右。陶泉乡站降雨量最大为783.4 mm，北王庄675 mm；磁县站降雨量最小为177.6 mm。

涉县降雨量高值区位于井店、更乐、西达、合漳的东南部及关防一带，降雨量在300 mm以上；降雨量低值区位于辽城、索堡、神头、河南店和固新一带，降雨量在100 mm以下；最大点降雨量为更乐镇江家454.0 mm，辽城乡茅岭底站最小为39 mm。

武安市降雨量高值区位于中部的阳邑、冶陶、徘徊、马家庄及西寺庄、西土山、城区、北安庄一带，降雨量在400 mm以上；车谷水库上游及矿山东部、大同北部、北安乐一带为降雨量的低值区，降雨量在200～300 mm；最大点降雨量为冶陶449.2 mm。

峰峰矿区降雨量高值区位于和村、王看、界城、峰峰镇一带，降雨量在300 mm以上，其中北响堂降雨量最大为674.0 mm。

邯郸市主城区铁西水厂降雨量最大为319.0 mm左右，其它点降雨量在260～290 mm。东部平原区在200 mm以下。

2.2 短历时暴雨特性

选取西部山区和邯郸市城区降雨量较大的14个典型站，分析暴雨中心带最大6和24 h短历时暴雨雨型特点。

最大6 h暴雨中，6个站主雨峰为2个，8个站主雨峰为1个，雨时数均为6 h。最大1 h主雨峰在最大3 h中的位置为：3个站位于前部，9个站位于中部，2个站位于后部。最大3 h主雨峰在最大6 h中的位置为[2]：位于前部和中部的站均为3个，8个站位于后部。最大6 h暴雨时程分配和雨峰分析结果，见表1—2。

表1 最大6 h暴雨时程分配

表2 最大6 h暴雨雨峰分析

最大24 h暴雨中，主雨峰大多为3个，雨时数均在20 h以上。最大1 h主雨峰在最大3 h中的位置为：2个站位于前部，9个站位于中部，3个站位于后部。最大3 h主雨峰在最大24 h中的位置为：3个站位于前部，10个站位于中部，1个站位于后部。最大24 h暴雨时程分配和雨峰分析结果，见表3—4。

表3 最大24 h暴雨时程分配

表4 最大24 h暴雨雨峰分析

通过对14个典型雨量站的暴雨特性分析，可以发现，此次降雨历时短、强度大，主要集中在12 h内。最大3 h降雨量占次降雨的35%左右，最大的达到46%；最大6 h降雨量占50%左右，最大的达到75%。最大6和24 h暴雨主雨峰偏中后部，造成区域内受灾严重，水库、塘坝、渠道等水利工程遭到不同程度损坏。

2.3 短历时暴雨重现期分析

2.3.1 计算方法

单站短历时暴雨重现期的确定，依据《河北省设计暴雨图集》和《河北省邯郸地区水文计算图表》进行查算。首先，查算短历时的暴雨均值等值线图及变差系数(Cv)等值线图，求出短历时点雨量均值(Ht)、变差系数(Cvt)。然后，在P-Ⅲ型频率曲线相应的模比系数(Kp)值表上（各历时均取Cs=3.5Cv）查出欲求的某一短历时对应不同频率的Kp值，将此Kp值与上面求出的相应某一历时的点雨量均值Ht相乘，即可得某一短历时某一频率的设计点雨量[3]。其计算公式为：

式中：Htp为某短历时某频率的设计点雨量（mm）；Kp为模比系数；Ht为某短历时多年平均点雨量（mm）。

对于最大3 h不同频率暴雨量值，由于暴雨图集中没有均值和变差系数等值线图，因此采用暴雨计算公式推求。当采用式（1）求得1、6、24 h某一频率设计暴雨时，1～24 h之间任一历时的设计暴雨量可按下式求得[4]：

式中：Htp为短历时某频率的设计点雨量（mm）；Hbp为相邻2个标准历时后一历时的设计雨量（mm）；na,b为相邻2个标准历时区间的暴雨递减指数；t为所求的某一历时值(h)；tb为相邻2个标准历时后一历时值(h)。

1～6 h之间的暴雨递减指数计算公式为：

最大3 h不同频率暴雨量计算公式为：

2.3.2 重现期分析

选取2016年“7·19”中降雨量较大的14个典型雨量站，采用上式分析计算最大1、3、6、24 h暴雨重现期。经计算，结果分别如下：

（1）最大1 h暴雨量重现期。磁县陶泉乡站达300 a一遇，磁县同义、白土和涉县江家3站均达50 a一遇，武安市3个站均达20 a一遇，其余站小于或等于10 a一遇。

（2）最大3 h暴雨量重现期。磁县陶泉乡和同义2站均超500 a一遇，磁县白土和武安阳邑2站均达500 a一遇，武安冶陶和大洺远2站均达100 a一遇，涉县郝赵和江家2站均达50 a一遇，其余站均低于50 a一遇。

（3）最大6 h暴雨量重现期。磁县陶泉乡、同义和白土3站均达到或超过500 a一遇，武安市3个站均达300 a一遇，涉县3个站均达200 a一遇，其余各站均小于50 a一遇。

（4）最大24 h暴雨量重现期。磁县陶泉乡、同义2站均超500 a一遇，磁县白土、涉县江家和甘泉、武安阳邑和冶陶5站均达500 a一遇，武安大洺远和涉县郝赵2站均达200 a一遇，磁县观台、峰峰和村和王看3站均达100 a一遇，邯郸市主城区张庄桥和铁西水厂2站均达50 a一遇。典型站降雨量重现期计算结果，详见表5。

表5 典型站最大短历时降雨量重现期计算结果

2.4 与历史降雨比较

选用流域内有历史资料的13个雨量站，与1996和1963年短历时最大降雨量比较，最大24 h降雨量有12个站大于1996年，9个站大于1963年；最大3 h和最大6 h降雨量，分别有9个站和8个站大于1996年。最大1 h降雨量有6个站大于1996年。单站最大短历时降雨与历史降雨比较情况，详见表6。

表6 单站最大短历时降雨与历史降雨比较mm

3 河道洪水分析

受强降雨影响，区域内的漳河、洺河、滏阳河、牤牛河均发生了不同程度的洪水，有的站达到了大洪水的级别。

3.1 典型站河道水情

洺河临洺关站：19日23时流量为6.21 m3/s，23时30分达2 450 m3/s，23时48分达3 150 m3/s；20日1时30分达到洪峰5 710 m3/s。之后流量开始消退，3时40分减为3 040 m3/s，8时减为1 090 m3/s；21日8时减为100 m3/s。本次洪水来势凶猛，自起涨到3 000 m3/s不到1 h，0.5 h后流量达5 000 m3/s，流量在5000m3/s以上持续时间约1.5h，流量大于3000m3/s大约持续了4 h。临洺关以上流域雨洪过程对照，如图1所示。

图1 “7·19”临洺关以上流域雨洪过程对照

漳河观台站：19日8时开始起涨，流量为12.5m3/s，10时30分达44.3 m3/s，13时达1 025 m3/s，15时达1 490 m3/s，17时5分达3 300 m3/s，18时达到最大洪峰6 150 m3/s，之后流量开始消退，20时减为3 140 m3/s；20日3时减为1 130 m3/s，8时减为400 m3/s；21日8时又涨到670 m3/s；22日8时减小到290 m3/s。

牤牛河木鼻站：19日12时起涨，流量为11.7 m3/s，20时达13 m3/s，23时达36.3 m3/s；20日1时达200 m3/s，6时达到最大洪峰335 m3/s，8时减为320 m3/s；21日8时减为34.3 m3/s；22日8时减为13.0 m3/s。

3.2 洪水重现期和历史排位

依据《邯郸市水文防汛手册》，对各站洪峰流量进行重现期和历史排位分析[5]。

临洺关水文站最大洪峰流量为5 710 m3/s，大于1996年的3 460 m3/s，居有水文资料记载以来第2位，重现期为40 a一遇。观台水文站最大洪峰流量为6 150 m3/s，大于1963年的5 470 m3/s，小于1996年的8 510 m3/s，居有水文资料记载以来第4位，重现期为30 a一遇。刘家庄水文站最大洪峰流量为640 m3/s，居有水文资料记载以来第4位，重现期低于10 a一遇。匡门口水文站最大洪峰流量为775 m3/s，居有水文资料记载以来第4位，重现期低于10 a一遇。木鼻水文站最大洪峰流量为335 m3/s，居有水文资料记载以来第1位。张庄桥支漳河断面最大洪峰流量为198 m3/s，居有水文资料记载以来第2位，仅小于1963年的227 m3/s。莲花口进洪闸最大流量为168 m3/s，居有水文资料记载以来第1位。借马庄水文站最大流量为134 m3/s，居有水文资料记载以来第1位。水文站最大洪峰流量、重现期及历史排位，见表7。