府澴河“98+”超历史暴雨洪水分析
2017-10-19杜治国丁立竑
杜治国 丁立竑
【摘要】超历史暴雨洪水是灾害性暴雨洪水,会给人们的生命、财产带来极其严重的危害。为了尽可能减少或减轻特大暴雨洪水给人类社会和人们生命财产造成的损失。
【关键词】府澴河;超历史;暴雨洪水;分析;建议
2016年湖北省孝感市的防汛形势十分严峻。三十三天的梅雨期共发生五轮强降雨,导致境内洪水一波接一波,一轮更胜一轮。由于降雨面广,强度大,时间长,使得境内三河(澴河、府澴河、汉北河)沿岸七站超历史,七湖(野猪湖、王母湖、童家湖、老观湖、龙赛糊、东西叉湖、汈汊湖)险情不断。多处破口分洪,上堤官兵、民众无数,转移群众数十万。特别是7月19-20日特大暴雨,使得澴河、府澴河沿岸多站洪水超历史,导致洪涝灾害十分严重。为了减轻特大暴雨洪水对社会、经济产生的危害,特对本次暴雨洪水进行认真的分析总结,提出相应的对策与建议,以期给未来可能出现的特大暴雨洪水提供参考、借鉴。
1、流域概况
府澴河由府河(陨水)和澴河两条河组成,1959年下游改道使两河在湖北省孝感市卧龙乡卧龙潭汇合,统称为府澴河,从谌家矶入长江。
府澴河流域位于东经112°44′--114°20′,北纬30°34′--32°19′之间,全流域面积14769平方公里,主河长349公里。
陨水发源于随县境内桐柏山及大洪山双门洞,干流自西北向东南。陨水在随县境内为上游,属山区地带,河道比降8.9‰,支流短,地形复杂。随县以下至黄江口为平原湖区,地势低洼,河道比降4‰,两岸全为堤防。域内水库、塘堰等水利工程众多,其中大型水库有厥水的天河口、封江口;溠水的吴山、黑屋湾;漂水的先觉庙;匀水的大洪山;徐家河的花山、徐家河;漳水的郑家河。
澴水发源于大别山南麓河南省境内的灵山,河源在黑沟,河流大致为自北向南,全长150.8公里,流域面积3618平方公里。大型水库有观音岩。主要支流有东支的大悟河(河长93公里)、西支的应山河、广水河(全长88.8公里)。澴水干流河源至草店为上游,河床坡降19.0‰,草店至花园为中游,河床坡降9.72‰,花园以下为下游,河床坡降5.12‰.
2、暴雨分析
2016年自6月18日入梅至7月21日出梅,梅雨天数持续34天,比多年平均天数偏多9天。6月18日~7月21日,全市累计平均降雨量827mm,比历史同期均值偏多2倍,多地暴雨重现期达到或超过100年一遇。
7月18日~20日,澴河、府澴河再次遭遇暴雨袭击。暴雨中心在澴河、府澴河上游。本次降雨从7月18日16时开始,至7月20日15时止。本次降雨时空分布极不均匀,各站累计降雨量在74~555.5mm之间。自记雨量站点,超过300mm的有11个,200~300mm的有29个。最大点雨量为555.5mm,发生在安陆市郑家河水库站。
2.1短历时暴雨
短历时暴雨强度创历史极值:最大1小时降雨量为安陆市合山站94mm,最大3小时降雨量为安陆市万福站177.5mm,最大6小时降雨量为大悟县汪洋站224mm,最大24小时降雨量为安陆市花园站359mm,均突破历史最大值,位居第一,降雨强度达到百年一遇;最大3天降雨量为安陆市郑家河水库站555.5mm,降雨强度甚至达到300年一遇。
2.2 洪水预报主要依据站时段降雨
7月19日2时至20日14时洪水作业预报主要依据站时段降雨见表1--5。
通过澴河、府河洪水预报主要依据雨量站统计表可知,本场次降雨时空分布极不均匀,主要集中在府河下游的安陆区间,最大点降雨量为桃园河站,点降雨高达484mm。
2.2.1 澴河
2.2.2府河
府河流域洪水预报是将其分为三小块流域,分别计算流量过程,迭加后为府河流量过程。
2.3区间降雨
区间降雨分析,是将流域内流量控制站控制范围之外的多个降雨观测站点的雨量进行面雨量分析计算。区间降雨分析分两部分:澴河区间是指澴河花园流量控制站以下至府澴河总控制断面卧龙潭站之间的区域,集水面积约1017km2;府河区间是府河安陆站以下至府澴河总控制断面卧龙潭站之间的区域,集水面积约5340km2。
分析可知,府河流域区间面雨量为267.1mm,澴河流域区间面雨量为149.9mm.详见表6。
3、洪水
7月21日,府澴河出现五十年一遇及以上的特大洪水,多站洪峰水位、洪峰流量超历史极值,部分堤段漫堤、管涌、溃口,防汛形势异常严峻。
7月20日8时安陆站泄洪闸开启10孔、总流量3150 m3/s,随后12孔全开、不断加大下泄流量,到20日15时30分最大下泄流量高达4980 m3/s,大于4000 m3/s的流量持续下泄了13小时左右。整个过程保持大于2000 m3/s的流量下泄了将近30个小时。
由于前期洪水未退,河道底水较高,加上安陆站长时间大流量泄洪以及郑家河水库溢洪(郑家河20日16时30分最大下泄流量629 m3/s),府澴河水位猛涨,7月20日21时至23时,隔蒲潭、卧龙潭、孝感先后突破歷史最高水位。
在本次洪水过程中,隔蒲潭超保证20小时,超警戒56小时;孝感超保证25小时,超警戒144小时;卧龙潭超保证33小时,超警戒162小时。
3.1预报主要控制站洪峰
根据澴水花园站20日22时40分实测洪峰流量4320 m3/s和安陆20日15时30分最大下泄流量4980 m3/s 的情况预报澴河主要水位控制站孝感站7月21日14时洪峰水位32.50米(超历史0.83米);府澴河主要水位控制站卧龙潭站7月21日18时洪峰水位31.70米(超历史1.44米)。
3.2、实测主要控制站洪峰
7月21日凌晨1时50分左右,府澴河东风垸段水位达30.12米,而东风垸大塘角至东山头堤顶高程仅29.73~29.78米,该堤段全线漫溢,3处子堤垮塌,东风垸大面积进水;21日凌晨2时,府澴河幸福垸部分堤段发生漫溢、溃口,导致童家湖、野猪湖、王母湖三湖混为一湖。由于突发险情,澴河孝感、府澴河卧龙潭水位滞涨并提前回落,于21日3时第一次出现洪峰水位。实测澴河孝感站21日3时洪峰水位32.28米(超历史0.61米),府澴河卧龙潭洪峰水位31.19米(超历史0.93米),洪峰比正常情况提前了10小时左右。
3.3、漫堤、破口分洪对洪水峰值的影响
7月21日3时至8时,因破口、漫堤使分蓄洪区蓄水达到饱和,府澴河卧龙潭站水位于21日8时从回落后的30.95米开始回涨,12时达第二次洪峰,洪峰水位31.08米。
从峰值而言,府澴河总控制断面卧龙潭站因破口分洪,水位从第一次洪峰31.19米回落到30.95米,下降0.24米;后从30.95米再次回涨到31.08米,上涨0.13米,这一退一涨相当于分蓄洪区削减洪峰水位0.37米。也就是说若不分洪,卧龙潭站洪峰水位至少应达到31.56米(超历史1.30米),与预报值31.70米相符。
从峰时而论,卧龙潭站因破口分洪,21日3时第一次出现洪峰,分蓄洪达饱和后水位于8时再次回涨,于12时再次出现洪峰。若将因分蓄洪水位回落的5小时算上,那么若没有破口分洪特殊情况,卧龙潭站的实际洪峰时间应为17时,与预报洪峰时间18时相符。
4、暴雨洪水特点
4.1范围广
入梅以来,暴雨轮番覆盖孝感七个县市区,安陆、汉川等地多次为暴雨中心,全市范围受灾,部分县市重复受灾。
4.2持续时间长,间隔短
梅雨期共计33天,降雨天数多达23天,每场降雨均持续4天以上;两场降雨之间一般间隔只有2~3天,通常一场洪水刚退甚至没退完,暴雨又来了。
4.3来势猛
第一场降雨,6月19日8时到14时,6小时平均降雨量达74mm,占本轮降雨总量(115mm)的64%,最大6小时点雨量190.5mm(安陆市烟店镇万福站);第三场降雨开始的前20个小时累计降雨量达180mm,占本轮降雨总量(353mm)的51%,最大点雨量达341mm(大悟县高店乡汪洋站)。
4.4强度大
入梅以来的几场暴雨中,我市多地降雨强度创历史极值。最大1小时降雨量为安陆市合山站94mm,最大3小时降雨量为安陆市万福站177.5mm,最大6小时降雨量为大悟县汪洋站224mm,最大24小时降雨量为安陆市花园站359mm,均突破历史最大值,位居第一,降雨强度达到百年一遇;最大3天降雨量为安陆市郑家河水库站555.5mm,降雨强度甚至达到300年一遇。
4.5总量多
梅雨期间,我市累计平均降雨量达827mm,是常年梅雨量的3倍。其中,安陆市累计降雨量多达1015mm,是该市多年平均降雨量的90%。
4.6时空分布不均
梅雨期间,各站累计最大点降雨量为1191mm(安陆市郑家河水库),最小点雨量为569mm(大悟县界牌水库),两者相差一倍。各县市降雨空间分布不均,例如:大悟县平均降雨量为783mm,而代表站草店降雨量为951.5mm;安陆市平均降雨量为839mm,而代表站安陆降雨量仅839mm。
4.7区间产流量大
受前几轮降雨的影响,流域内土壤含水量基本饱和。加之此次特大暴雨洪水区间降雨又非常大,导致区间产流对洪水峰值的影响也非常大,不容忽视。经分析计算,府澴河区间流量达1600 m3/s左右。
5、建议
2016年孝感水文经受住了7.21特大暴雨洪水的考验。成功的经验给了我们许多启示,暴露出的不足,也给水文工作的方方面面提出了更高的要求和需要进一步改善的措施。
5.1水文监测站网布局不够合理
虽然近些年经过中小河流水文监测系统建设,水文站网的数量和密度成倍数增长,但从水文预报的角度来看,还存在一些布局不够合理的现象。
5.1.1 部分重点河流上中下游仅有个别站点,特别是区间入流无法控制,水文站点对河流覆盖率低,加上对流域内水库报汛及调度的情况掌握不及时,造成对下游控制站来水情况无法提前预见;
5.1.2 湖泊站点代表性不够,由于湖泊面积往往较大,涉及多个行政区,仅仅靠一处水位站来监测湖泊水位,代表性不够。
5.1.3 一些关键性河道、湖泊(特别是有分蓄洪功能的河道及湖泊),尚未建立自动监测站网,仅仅在发生洪涝灾害时人工监测,工作效率低下,不能很好地监测和预防洪涝灾害。
5.2水文站点监测功能不足
5.2.1建设标准偏低,设施设备老化,技术手段落后,信息自动分析处理程度偏低。
5.2.2监测要素单一,不能满足功能需要。如府澴河卧龙潭站为府河和澴水汇流总控制站,但该站为水位站,仅仅只有水位监测,对府澴河流域洪水分析造成了很大的不便。
5.2.3要素监测技术能力不足,特别是流量监测数据严重失真,大部分流量数据是通过水位流量关系推求而得,并非实测数据,甚至有些还没有率定出关系线。随着社会发展,河流情势错综复杂,仅仅只靠单一的或者简单的水位流量关系来推算流量,已经远远不能满足当前高速信息化时代对水文工作发展的需求。
5.3加强洪水作业预报,完善预报方案
通过此次特大暴雨大洪水的考验,明显感觉到预报手段的重要和预报方案急待补充完善。原有的预报方案无法满足当前的作业预报,河道的变迁、流域下垫面的变化以及水利工程建设、调度等人类活动因素的影响。这些都需要集中组织调查了解,并补充完善到预报方案中。
6、结语
本文通过实测水文资料,对暴雨洪水的形成过程、特点、破口分洪对洪水峰值和峰时的影响等进行了深入的分析,提出了水文工作今后需待改進的措施与建议,以期通过改善水文站网布局、重视和加强洪水作业预报等措施,更好的应对未来可能出现的特大暴雨洪水。
参考文献:
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3[]长江流域洪水预报方案汇编 第二册(长江中下游宜昌-南京)/水利部长江水利委员会水文局编著。1994.
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