白盆珠水库“2018.08”特大暴雨洪水分析

张健明

(广东省水文局惠州水文分局，广东 惠州 516003)

白盆珠水库是东江流域三大防洪骨干水库工程之一，位于东江重要支流西枝江上游，对西枝江及东江下游沿岸的防洪发挥着重要的作用。水库紧邻我省东南沿海，集雨区域位于莲花山脉群山麓，特殊的地形有利于暴雨的发生发展，库区尤其是库尾地势较高的高潭—石涧一带，是我省有名的3大暴雨高值区之一。2013年8月，受台风“尤特”残留云系和西南气流的共同影响[1]，高潭镇24 h最大降雨量[2]为906 mm，超历史实测最大纪录；白盆珠水库出现洪峰流量为5 650 m3/s的入库洪水[2]。时隔5 a，2018年8月白盆珠水库再次出现特大暴雨洪水，暴雨极值点高潭镇24 h最大降雨量达996.8 mm，刷新了“2013.08”纪录。

本文重点分析“2018.08”白盆珠水库特大暴雨洪水的成因、过程及特点，与“1979.09”、“2013.08”特大暴雨洪水进行对比，总结水库径流特征和雨量—蓄量关系，为水库预报和防洪调度提供依据。

1 水库概况

白盆珠水库库区内支流众多，交错汇入主流，其中大于50 km2以上的支流有5条，自上游至下游分别是禾多河、高潭水、宝溪水、横坑河、布心河。据统计[3]，1959—1979年中，水库年最大洪水有18 a是由台风雨造成(7—10月)，3 a是锋面雨(6月)。白盆珠水库水系及站点分布示意如图1所示。

水库于1985年建成，是以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电的大型水库，具有不完全多年调节性能。

图1 白盆珠水库水系及站点分布示意

根据2011年水库安全鉴定成果[4]，水库主坝(砼大坝)按1 000年一遇洪水设计，5 000年一遇洪水校核；副坝(土坝)按10 000年一遇洪水校核。水库集雨面积为856 km2，总库容为12.2亿m3，水库正常蓄水位为76.0 m，相应库容为5.9亿m3。

白盆珠水库历史上设有双下(已撤)、东坑(已撤)、白盆珠、宝口等水文(位)站，禾多布、马山、高潭、宝口、新塘、石涧、白盆珠等7个雨量站，本文主要采用以上站点的水文资料进行分析数据由白盆珠水库工程管理局提供。本文其他水文站点资料，由惠州水文分局提供。

2 “2018.08”暴雨分析

2.1 暴雨成因

在季风低压环流场和西南急流的共同影响下，南海暖湿气流为珠江口以东地区提供了充沛的水汽，水汽在惠东县境内遭遇莲花山系的地形抬升作用后引发强降水，地势较高的白盆珠水库成为本轮强降水的中心。在库尾高潭镇[5]，西南向气流和从汕尾平原吹来的偏南气流发生辐合抬升，使该点成为本次强降水的极值点，创造了24 h最大降雨996.8 mm的新纪录。

2.2 暴雨时空分布及特点

2.2.1暴雨过程

本轮强降水过程为8月28—31日，9月1日起降雨转为中雨后基本结束。水库过程累积降雨量为716 mm，其中28日大雨为37 mm，29日大暴雨为116 mm，30日特大暴雨为502 mm(占过程总雨量的70%)，31日暴雨为61 mm。小时面均降雨量超30 mm的时段共有5个，主要发生在31日凌晨。逐时雨量柱状及累积雨量过程线如图2所示。

图2 逐时雨量柱状示意及累积雨量过程线

2.2.2暴雨空间分布

本轮强降水的极值点为高潭站，过程累积雨量为1 232 mm，24 h最大降雨量为996.8 mm，刷新我省有气象纪录以来的最大值。其次为靠近莲花山主脉一侧的新塘站、石涧站，过程雨量分别为890 mm、829 mm，24 h最大降雨量分别为675 mm、550 mm。

图3 库区各雨量站累积雨量过程线

2.2.3暴雨特点

1) 空间集中

本轮降雨，东江流域过程雨量为157 mm，东江下游支流西枝江流域过程雨量为497 mm，位于西枝江上游的白盆珠水库过程雨量为716 mm；库区7个雨量站点中，靠近莲花山主脉一侧的高潭、新塘、石涧过程雨量位列前三，均在800 mm以上，而位列第四的白盆珠站过程雨量仅为464 mm。可见强降水空间非常集中，库区暴雨高值区分布在靠近莲花山主脉一侧。水库各站逐日雨量统计如表1所示。

表1 水库各站逐日雨量统计 mm

2) 暴雨强度大

白盆珠水库持续3 d(8月29—31日)雨量达暴雨级别或以上，最大单日雨量为502 mm，占过程总雨量的70%。高潭站、新塘站24 h最大降雨量分别为996.8 mm、675 mm均超历史实测纪录，其中高潭站24 h最大雨量创广东省有气象纪录以来的最大值。

3 入库洪水分析

本次入库洪水过程采用Δt=1 h的水库蓄水量及出库流量过程根据水量平衡反推得到，在此基础上，对于部分时段峰值的推求，缩小Δt至0.5 h计算，以尽可能还原反推过程中可能被均化的洪峰流量。“2018.08”白盆珠入库洪水过程见图4。

图4 水库入库洪水及降雨过程

水库入库洪水自8月30日2:00的186 m3/s起涨，至31日3:00达到4 950 m3/s的洪峰，6:00以后，伴随雨势减弱，入库洪水迅速回落，于当晚19:00降至1 000 m3/s以下。

受洪水影响，白盆珠水库坝前水位自8月28日17:00的70.07 m起涨，于9月2日12:00水位涨至最高79.48 m，涨幅达9.41 m，最大涨率为0.43 m/h。为保障水库自身及上下游防洪安全，水库下泄流量在最高水位79.48 m出现以前(9月2日12:00)，最大按300 m3/s控制下泄，期间实际最大下泄流量为314 m3/s。水库入库、出库及坝前水位过程如图5所示。

4 与历史暴雨洪水比较

1959—2018年中，白盆珠水库历史前3的暴雨洪水年份分别为1979年、2013年、2018年，将3 a暴雨洪水进行对比分析(如表2所示)。

图5 水库入库、出库及坝前水位过程

4.1 暴雨洪水要素

表2为3 a暴雨洪水要素，从表2可知：3场特大暴雨洪水典型年中，均存在非单一的天气系统，暴雨特点为：“2013.08”过程雨量最大、最大3日暴雨覆盖范围更广，但集中在水库库区；“2018.08”暴雨历时最长，最大单日面雨量最大；暴雨高值区多发生在高潭、石涧、新塘一带，即靠近莲花山主脉一侧。

表2 暴雨洪水要素归纳

4.2 时段雨强对比

表3为各站点不同时段雨强比较，由表3可知时段雨强特征为：1～12 h最大降雨中，“2013.08”最大，其次为“2018.08”，最小为“1979.09”；24 h最大降雨中，“2018.08”最大，其次为“2013.08”，最小为“1979.09”。

表3 各站点不同时段雨强比较 mm

4.3上下游洪水特征

表4为水库上下游洪水特征值，从表4可知：“2013.08”西枝江流域洪水比“2018.08”大，原因有两点：一是库区短历时雨强大、暴雨覆盖范围更广，导致入库洪峰较大；二是“2013.08”水库最大泄量约为“2018.08”最大泄量的6倍，下泄水量助推了下游河道的洪水过程。“1979.09”(水库建成以前)平山站最高水位较“2013.08”和“2018.08”高约3.5 m，可见白盆珠水库对流域洪水的调蓄起到了关键作用。

表4 水库上下游洪水特征值

注：表中括号内数据为非实测值，是通过洪水调查后计算所得。

4.4 水库径流特征及防洪调度效果

表5为水库径流特征及防洪调度效果，对比水库建成后暴雨洪水的径流特征，两场降雨过程水库的径流系数约为0.6，总体较库区产流经验系数[6]0.4～0.5大，原因为强降雨容易改变产流方式，且随着时间的推移，后期土壤更为湿润，有利于产流。

表5 水库径流特征及防洪调度效果

注：径流系数用(出库洪量+蓄水变量)/(时段雨量×水库集水面积)粗略计算。

“2018.08”暴雨洪水中，经水库调度后，入库洪水最大削峰率达94%，大大减轻了流域下游的防洪压力，为下游群众的转移争取了宝贵的时间。

5 水库降雨蓄量关系

本节以0.6的径流系数对水库坝前水位70～85 m的降雨蓄量关系(假设出库为0)进行分析，为日后的水库预报和防洪调度提供依据(成果见表6)。

表6 坝前水位70～85 m的水库降雨蓄量关系

6 结语

受季风低压环流和西南急流的共同影响，2018年8月28—31日，白盆珠水库发生强降水，降雨极值点高潭站,24 h最大点雨量996.8 mm刷新“2013.08”纪录，创广东省有气象纪录以来的最大值；水库入库洪峰4 950 m3/s位列1959年以来第三，仅次于“2013.08”和“1979.09”洪水。对库区径流特征的分析指出，一场强降水的径流系数总体约为0.6，若不考虑出库，计算建库以来水库8月(最易发生年最大入库洪水的月份)初平均水位71.4 m涨至常蓄水位76 m所需雨量，约为350 mm。因特殊的海陆分布和地形条件，使白盆珠水库成为我省有名的暴雨高值区，将历史暴雨洪水进行对比分析，为今后的水库预报和防洪调度提供重要的经验依据。