新万福河“20·08”暴雨洪水预报浅析

陈硕，时延庆，齐云婷，孟翠翠

（济宁市水文局，山东 济宁 272000）

1 流域简介

1.1 流域概况

1.1.1 自然地理特征

新万福河发源于山东省菏泽市成武县楚楼，向东流至金乡县马庙乡刘庄入济宁市，又经鱼台、任城二县（市）于大周注入南阳湖，全长71 km，总流域面积1 287 km2，其中在济宁市境内长41.5 km、流域面积370 km2。新万福河流域位于山东省西南部，东临南四湖，北界洙赵新河流域，南靠老万福河，西连东鱼河北支，地理坐标位置在北纬35°11′～36°43′、东径115°15′～116°40′。

该流域属南四湖湖西平原，地面高程大多为33.5～39.0 m。37 m高程以下的地区，大都受湖水位顶托，属于滨湖排灌范围。37 m高程以上为旱田区，大部分在金乡县境内，地下水位一般距地面2.5～3.0 m。旱田井灌开发地下浅层水。

新万福河孙庄站以上流域，如图1所示。

图1 新万福河孙庄站以上流域

1.1.2 洪水特征

新万福河属南四湖湖西平原坡水河道，流域地面坡度平缓。夏季由于受副热带暖湿气流影响，流域降雨集中、强度大、范围广，坡地和河道汇流速度慢，洪水历时长，河道洪水峰低量大，降雨走向一般是自西向东，顺水流方向形成洪峰迭加，加重了本流域的洪涝灾害。另外，降雨及其汇流对地表的冲刷引起水土流失，淤积河道。

1.1.3 河道现状

1971—1972年，新万福河按照设计标准3 a一遇除涝、20 a一遇防洪进行了治理。

2016年，新万福河复航工程开工建设，从关桥闸下400 m到入湖口全长61.3 km，河道航道规划等级为Ⅲ级。其中，安济河入河口—方庙桥段（桩号54+400—27+600）采用复合梯形形式，设计航道底高程29.3 m处河底宽45 m，河槽两岸以1∶3的边坡开挖至高程35.3 m，设宽2 m的水平戗台，再以1∶3的边坡开挖至原滩地高程，滩地以上河道断面保持现状不变；方庙桥闸—入湖口河段（桩号27+600—0+000）采用梯形断面形式，设计航道底高程29.3 m处河底宽45 m，河槽两岸以1∶3的边坡开挖至原滩地高程，滩地以上河道断面保持现状不变。

1.1.4 测站概况

1957年6月设立金乡站，1959年1月改为孙庄站。该站测验河段顺直，两岸滩地各宽8.0 m，主槽宽34 m。新万福河济宁段现有拦河闸1座，位于河道桩号37+800处的湘子庙。上游左岸3 km有小吴河汇入、右岸4 km有大沙河汇入，两者来水占总水量的20%。

该站采用冻结基面，其与黄海基面换算关系为冻结基面（废黄河口）-0.114＝黄海基面，单位为米。

1.2 雨水情特点

新万福河流域多年平均年降水量696.5 mm，主要集中在汛期6—9月4个月，降雨量为497.4 mm，占全年总量的71%。该流域1 h最大雨量为48.6 mm，6 h最大雨量为154.5 mm，24 h最大雨量为190.9 mm。

由于水系的调整，流域面积变化幅度较大，最大洪水量随之变化。水系调整前，历史最大洪水为1957年7月17日的747 m3/s，相应最高水位为37.9 m（废黄河口）。水系调整后，历史最大洪水为1973年7月29日的268 m3/s，相应最高水位为36.22 m（废黄河口）。

2 洪水预报

受副高边缘暖湿气流和冷空气的共同影响，2020年8月6日6时—7日6时，济宁市普降大暴雨，局部出现特大暴雨。全市平均降雨量104.7 mm，其中金乡县平均雨量为139.0 mm。该次降雨雨量等值线，如图2所示。

图2 2020年8月6日6时—7日6时南四湖流域降雨量等值线

2.1 前期影响雨量

截至8月7日6时，新万福河孙庄站以上流域前期影响雨量为120 mm。

2.2 降雨统计

新万福河流域采用济宁市孙庄以及菏泽市牛小楼、章逢3站降雨量资料，利用算术平均法计算得到流域平均雨量为125.0 mm，降雨为普雨。新万福河孙庄站以上流域降雨量统计，详见表1。

表1 新万福河孙庄站以上流域降雨量统计 mm

2.3 洪水预报方案确定

2.3.1 产流方案

新万福河孙庄站预报方案选用34次洪水资料进行点绘，形成P+Pa—R关系曲线。经分析计算，方案合格率为73.5%，属乙级方案。孙庄站降雨径流关系，如图3所示。

图3 孙庄站降雨径流关系

2.3.2 汇流方案

由于该流域为湖西平原区，沟渠交错，采用单位线预报径流过程困难较大，所以本方案采用径流分配过程线方法预报径流过程。其分析步骤如下：首先选择有代表性的暴雨洪水样本，其次点绘洪水过程线，再次分割基流，最后求得地面径流过程。时段径流量分配比计算公式为：

式中：η为时段径流量分配比（%）；Qi为时段径流量（m3/s）；ΣQi为时段径流量之和（m3/s）；W为地面径流总量（104m3）；Δt为时段长（h）。

采用式（1）计算出典型洪水的时段径流量分配比，在此基础上，点绘出洪水过程线即得到径流分配过程线，如图4所示。

图4 孙庄站径流分配过程线

2.4 洪水预报结果

本次洪水预报主要采用了P＋Pa—R降雨径流相关图法，根据各代表站雨量，采用算术平均法计算得到流域平均降水量为125.0 mm，加上流域前期影响雨量120 mm，查降雨径流相关图（P+Pa—R），得到该次降水形成的地面径流深为61.0 mm。根据该次降雨的雨型，选择适当的径流分配过程线。本次降雨选取4号分配过程线，以地面径流深乘以流域集水面积F=1 199 km2，采用公式∑Q=RF/3.6Δt求得洪水总流量Q=3 386 m3/s，再乘以径流分配过程线，得出流域出口断面的径流量过程，从而可以求得洪峰流量为186 m3/s。

依据洪水预报计算结果，结合经验修正，适时做出洪水预报，预报孙庄站本次洪峰流量为140 m3/s、洪峰发生时间为7日12时。孙庄站实测洪峰流量为122 m3/s，发生时间为7日14时。本次洪峰流量预报合格率为85.2%。孙庄站实测洪峰与预报洪峰成果对照，详见表2。

表2 孙庄站实测洪峰与预报洪峰成果对照 m3/s

3 结语

本次预报新万福河流域孙庄站洪峰流量在预报许可误差范围内，但是预报洪峰值偏大，实际洪峰出现时间略有延迟。究其原因，主要是洪水预报作业时没有充分考虑上游拦河闸坝的调蓄作用，无法排除降雨时闸坝放水造成的径流值偏大，同时下游洪峰出现时间的确定也受很大影响。所以，在今后的预报作业中应及时掌握上游闸坝调蓄情况，同时注意积累降雨径流关系资料，补充雨洪点据，以便提高预报精度。