“温比亚”与“利奇马”台风期弥河流域降雨分布对比研究

蔡振华 刘 薇 王 沁

(山东省水文局，山东 济南 250002)

山东省有全国排名第二的海岸线，不属于台风频繁登陆省份，但每次台风的登陆均给当地带来了很大影响。2018年，一个月内3个台风登陆山东省，其中台风“摩羯”“温比亚”间隔不到一周；2019年台风“利奇马”造成弥河多处决口。为研究弥河流域台风期间降雨分布规律，进一步做好流域水资源开发、水利工程洪水调度等，本文对弥河流域“温比亚”与“利奇马”降雨进行了详细地分析研究。

1 基本情况

1.1 弥河流域概况

弥河位于半岛地区中部，发源于沂山西麓沂山乡水石屋村附近，由泉群汇集而成。大体由北向南流向，经潍坊市的临朐、青州市、寿光县、海化区，于海化区北部大家洼镇的双河村流入渤海莱州湾，流域面积3863km2，干流全长176.2km，其中分流河道长29km，主要支流有丹河、石河等[1]。该河上游为山丘区，河谷窄深，坡度较陡，下游河槽变宽，坡度变缓，淤积甚为严重。历史上洪水频繁泛滥，造成河道决口、改道，河槽不稳定，弯曲多变，险工极多，历史上有“害大而利甚微”与“寿光县，弥河串”之说。流域内建有大型水库1座，即冶源水库；中型水库5座，其中丹河水库、淌水崖水库位于冶源水库水域内。

1.2 两次台风期间雨情综述

受2018年18号台风“温比亚”影响，8月17—20日，潍坊市普降大暴雨，弥河流域平均降雨量达235.5mm，暴雨中心分布在流域中游，降雨主要集中在18日18时至19日23时，历时29h。受台风“温比亚”影响，潍坊多个县市区遭受洪水重创，特别是寿光市、青州市、临朐县等地交通设施水毁严重，农业生产遭到破坏。

受2019年9号台风“利奇马”影响，8月10—12日，潍坊市普降暴雨、大暴雨，局部特大暴雨，弥河流域平均降雨量达392.6mm，暴雨中心分布在流域上游，降雨主要集中在10日9时至11日15时，历时30h。暴雨洪水期间弥河拦河闸垮塌，弥河下游多处决口。

2 降雨对比分析

2.1 代表站点选取

弥河流域共有15处省级以上报汛站报送雨量，其中水文站3处、中型水库工程站5处、雨量站7处。考虑到下游雨量站较少，借用临近小清河羊角沟站作为弥河下游代表站。以冶源水库水文站作为上、中游的分界点，以谭家坊水文站作为中、下游的分界点，弥河上游代表站6个，分别在淌水崖水库、黄山、冶源水库、九山、寺头、丹河水库；中游代表站6个，分别在嵩山水库、黑虎山水库、临朐、王坟、益都、谭家坊；下游代表站4个，分别在寒桥、昌乐、荆山水库、羊角沟；以16个站作为全流域代表站。

2.2 分区降雨成果对比分析

山东省汛期雨量全部自动报汛，时段为5min，根据时段报汛数据整理出各代表站台风期间逐小时降雨量，采用算术平均法计算各分区逐小时平均降雨量，滑动选取不同时段统计最大降雨量，统计结果见表1。

表1 “利奇马”与“温比亚”台风期弥河流域不同时段最大降雨量结果 单位：mm

a.从降雨级别对比，弥河各分区“利奇马”期间最大24h降雨量均超过250mm，其降雨级别为特大暴雨，“温比亚”期间最大24h降雨量在100～250mm之间，降雨级别为大暴雨。

b.从各时段降雨量对比，除下游最大1h、3h、6h降雨量“利奇马”期间均略小于“温比亚”期间外，下游其他时段及全流域、上游、中游各时段最大降雨量“利奇马”期间均大于“温比亚”期间，倍比关系为1.1～2.3倍，其中上游比值最大。由于“利奇马”的降雨中心在上游，而“温比亚”的降雨中心在中游，其上游相对其他分区降雨最小。

c.从降雨量强度变化对比，“利奇马”期间全流域、上游、中游、下游最大3h降雨量分别是最大1h降雨量的2.8倍、2.8倍、2.8倍、2.9倍；而“温比亚”期间相应的比值分别是2.5倍、1.6倍、2.4倍、2.6倍。“利奇马”期间最大6h降雨量分别是最大1h降雨量的5.0倍、5.1倍、5.2倍、4.8倍；“温比亚”期间相应的比值分别是4.6倍、3.0倍、4.5倍、3.6倍。“利奇马”期间最大24h降雨量分别是最大1h降雨量的11.5倍、10.8倍、12.3倍、11.3倍；“温比亚”期间相应的比值分别是8.5倍、5.6倍、7.8倍、5.5倍。从以上对比可以看出，“利奇马”降雨强度变化较“温比亚”期间均匀。

2.3 降雨过程对比分析

选取主降雨时段两次台风不同分区逐小时降雨量，其降雨过程见图1、图2。

图1 “利奇马”主降雨期间逐小时降雨量

图2 “温比亚”主降雨期间逐小时降雨量

从图1可以看出，“利奇马”期间降雨主要集中在上游，其整个主降雨历时过程中，上游强度大于中游及下游的时段达13个，占整个主降雨时段的43%。从降雨过程来看，降雨中心从上游向中游发展，中间有来回摆动的现象，强度先强后弱。降雨最集中时段为10日20时至11日6时，降雨强度变化较平缓，地区分布较均衡，即降雨过程比较均匀。

从图2可以看出，“温比亚”期间降雨主要集中在中游，在整个主降雨历时过程中，中游强度大于上游和下游的时段达13个，占整个主降雨时段的45%。从降雨过程来看，降雨中心从上游向中游、下游依次发展；强度先强后弱再强后减弱，降雨最集中的19日14—22时，降雨强度变化较大，地区分布不均衡，即降雨过程不均。

综合以上分析，“利奇马”与“温比亚”期间主降雨时长相近，降雨最集中分布时间前者比后者多2h，降雨过程前者较后者均匀。

3 径流量对比分析

3.1 径流量代表站选取原则

弥河干流设有3处国家基本水文站，从上到下分别为黄山站、冶源水库站、谭家坊站，其中谭家坊站设立于1976年1月，集水面积2153km2。冶源水库至谭家坊之间有2座中型水库，分别位于弥河两条支流上。以冶源水库、嵩山水库、黑虎山水库大坝以下至谭家坊的区间作为分析对象，用谭家坊水文站的实测径流量减去3座水库考虑汇流时间的出库水量以及谭家坊水文站的基流量作为区间径流量，以嵩山水库站、黑虎山水库站、临朐站、冶源水库站、益都站、谭家坊站作为区间降雨量的代表站，采用经验法进行径流系数对比分析，找寻产汇流基本规律。

3.2 径流量对比分析

谭家坊区间控制面积为1027km2，区间降雨量采用算术平均法，径流量采用实时报汛数据，计算结果见表2。

表2 “利奇马”与“温比亚”台风期谭家坊径流量统计

由表2可知，“利奇马”与“温比亚”相比，谭家坊洪峰流量、过境水量大，区间降雨量在“利奇马”期间比“温比亚”期间大，但产流量小，相应的径流系数小。“利奇马”期间谭家坊洪峰流量大、过境水量大的原因与上游3座水库出库水量有关，其中冶源水库“利奇马”期间最大出库流量为2500m3/s，而“温比亚”期间为698m3/s。“利奇马”期间冶源水库的出库水量为2.11亿m3,大于该水库的总库容1.69亿m3；而“温比亚”期间冶源水库的出库水量为1.27亿m3。“利奇马”期间区间径流系数小的原因，一方面是“温比亚”台风到来之前弥河流域已受“摩羯”台风的降雨影响，区间比较湿润；另一方面，谭家坊以上河道子堤外沿河两岸有较多洼地和湿地公园，“利奇马”洪水大，弥河河道洪水漫过子堤滞留在洼地，造成洪水滞蓄，从而导致降雨径流系数偏少。谭家坊区间降雨径流系数“利奇马”与“温比亚”台风期间明显较其他河道偏小。以泗河书院站为例，在该站流域平均降水量200mm左右(书院站无弥河流域两场台风量级的降雨，一般降雨量越大，径流系数越大)的情况下，其径流系数在0.5以上，远大于以上分析的谭家坊的径流系数。经查看山东省平原区地下水主要漏斗分布图(时间为两场台风之前)，冶源水库以下至谭家坊区间大部分分布在漏斗区内。

4 结 语

通过两场台风期间降雨对比分析可知：“利奇马”台风期弥河流域降雨总量大于“温比亚”台风期，但降雨过程前者较后者均匀；谭家坊区间降雨与径流量级不对等，与当地的地质分布及地形地貌有关；两场台风均造成弥河流域洪灾发生。而对于台风防御工作，一是利用已有的报汛站网加强台风期间降雨监测及报送，指挥部门及时掌握受影响范围内的降雨、水情、工情等情况，及早采取有针对性的防御措施；二是利用降雨数值预报，尽可能掌握未来降雨分布，以便提前应对高风险地区可能发生的灾害；三是加强水利工程调度，根据降雨、河道水情、工情等情况，开展水库、闸坝等工程联合调度；四是总结经验，建立流域应对强降雨产流工作机制，并在全省范围内推广借鉴。