南洛河洛南“20.08”暴雨洪水的思考

高 恒

（陕西省商洛水文水资源勘测中心,陕西 商洛 726000）

1 前言

2020 年8 月3 日到8 月8 日,商洛市洛南县发生了长历时、大范围、高强度的降雨过程,致使南洛河干、支流出现高水位洪水,洪峰造成了麻坪河、石门河、南洛河河堤多处决口,洛南县部分乡镇淹没受灾。本次暴雨洪水造成的灾害直接经济损失超过20 亿元。

本次致灾降雨过程从8 月5 日15 时开始,6 日5 时基本结束,降雨历时14 h左右。最大6 h降雨主要集中在8 月5 日20 时~6 日2 时,该时段降雨主要分布在南洛河上游及左岸支流,大于150 mm特大暴雨中心位于张坪、保安、麻坪河上游斜岭、石门河上游黄龙铺一带,暴雨中心轴向为西南至东北方向,西北以秦岭山脊为边界。特大暴雨200 mm的笼罩范围在麻坪河斜岭村、石门河黄龙铺、太白岔村上游区域,位于特大暴雨中心的斜岭、黄龙铺站降雨总量分别为254.8 mm、205 mm,最大12 h降雨量分别为254.8 mm、203.2 mm,最大6 h降雨量分别为237.8 mm、184 mm。

此次暴雨引发流域干支流河水猛涨。据统计,支流石门河实测洪峰流量达317 m3/s,南洛河干流灵口水文站2020 年8 月6 日6 时20 分实测洪峰流量2790 m3/s（为历史实测次大洪水）,洪水频率为30年一遇 。致灾较为严重的南洛河二级支流麻坪河孤山川断面调查洪水最大流量为747 m3/s,洪水重现期为100 年一遇;南洛河一级支流石门河皓湾村断面调查洪水最大流量1030 m3/s, 洪水重现期为50 年一遇。

2 南洛河流域概况

2.1 流域自然地理

南洛河位于东径109°40 '~110°40 '、北纬33°50 '~34°30' 的区域范围,地处秦岭东部山地,北踞华山山脉,南有莽岭山地,洛南盆地居中,地势西高东低。南洛河发源于秦岭主脊海拔2028.4 m的龙风山东南侧的木岔沟脑,由西北偏东南的方向流经洛南县保安、白洛、尖角、官桥、柏峪寺、黄坪、灵口等乡镇,于王岭兰草河口进入河南省。

2.2 水文特性

南洛河在陕西境内的河段长129.8 km,流域面积为3145.7 km2,流域多年平均降雨量为712 mm,多年平均径流量为8.83 亿m3。南洛河上游从河源到兰草河口,高差914.2 m,比降为7.04%。其中文峪河以上高差为608.1 m,河长32.4 km,比降为18.7%,文峪河以下高差304.1 m,河长91.4 km,比降为3.13%。南洛河流域降雨年内分布不均,一般集中6 月~10 月,7 月~9 月易发生洪水,最大输沙率一般发生在每年的最大洪峰期,含沙量年初大于年末。

2.3 水文站网及水利工程分布

南洛河上游流域内有陕西省水文机构于2015 年设的防汛专用水文站3 处,分别为南洛河支流县河上设立的洛南水文站,控制面积47.6 km2；支流石坡河上设立的石坡水文站,控制面积317 km2；支流中沙河上设立的古城水文站,控制面44.9 km2。基本水文站2 处,一处是陕西省水文机构于1959 年10 月在南洛河干流洛南县灵口镇焦家村设立灵口水文站,该站集水面积2476 km2,至河口距离356 km；另一处为黄河水利委员会1956 年在南洛河一级支流石门河设立的石门峪水文站,该站集水面积156 km2,至河口距离4.6 km,其中石门峪水文站在这次暴雨区域内。流域内水文站网密度511.6 km2/站。

截止2020 年,陕西省水文机构在南洛河流域设有雨量站50 处,防汛部门设有山洪灾害雨量站21 处。黄龙铺、麻坪、张坪、斜岭、东坪这些雨量站均在降雨中心区域内。流域内雨量站网密度达36.03 km2/站。

（1）引水工程

截至2014 年底,洛南县累计建设引水工程410 处。主要用于农田灌溉的有177 处,灌溉面积12811.5 亩；用于解决人畜饮水的有233 处,解决饮水困难人口34.79 万人。1995 年以前建成232 处（农业灌溉105 处,解决人畜饮水127 处）,1995 年~2014 年建成178 处（农业灌溉68 处,解决人畜饮水110 处）。县域境内有著名的洛南洛惠渠灌区引水工程,该工程始建于1958 年,干渠由长、宽1.7 m构成,总长度85.8 km,支斗渠108 条,长度162 km。位于洛南县城以西, 灌区范围涉及保安、卫东、永丰、四皓、城关5 个镇,54 个行政村,375 个村民小组,耕地面积5.3 万亩,其中设施灌溉面积面积3.78 万亩,有效灌溉面积2.28 万亩,占耕地面积的43%,洛惠渠由保安镇的张坪垭口引水,穿越22.5 km的崇山峻岭,进入梁塬后,分南北两个干渠,北干渠在穿越梁塬、北塬后通入南洛河；南干渠绕永丰川之后,一路通入丹江,全长58 km。建成后灌溉面积可达6 万多亩,解决了保安、永丰、城关以及卫东等10 多万人的生产生活用水。是商洛市最大的,灌溉面积最多的水利工程,同时也是商洛最大的自流引水工程。

（2）蓄水工程

截至2014 年底,洛南县共建塘坝157 座,蓄水能力70.37 万m3,设施灌溉面积2520 亩,有效灌溉面积1435 亩。

（3）水库

截至2017年底,共建成水库24座,其中中型水库1座、小（一）型6座、小（二）型17座。其中对防洪影响较大的为华州区麻家边水库和洛南张坪水库 。

（4）提水工程

据2012年水利普查资料显示,截至2014年底,全县共有机井1121眼,当年灌溉面积11.21万亩。

3 暴雨洪水分析

3.1 暴雨分析

本次暴雨降落区域的雨量站资料共计61 站；经过对收集的雨量资料进行审查：一是剔除个别在降雨过程中故障站点的降雨资料；二是经过面雨量对照分析,对不合理的个别测站数据进行了插补和修正；三是暴雨中心斜岭站8 月5 日23 时之后雨量信息中断,采用暴雨中心区域的雨量站资料,勾划次雨量等值线,插补斜岭雨量站次雨量。见暴雨中心区域雨量等值线图,见图1。

图1 8月5日08时至8月6日06时暴雨中心雨量等值线图

根据《商洛地区实用水文手册》设计暴雨计算方法和有关查算图表,计算出暴雨中心区域的设计暴雨值,与暴雨中心内雨量站实测6 h、12 h暴雨量对比分析,最终计算确定6 h、12 h暴雨中心量级的重现期均为200 年一遇暴雨。此致灾暴雨主要呈现以下几方面特点:集中性致灾降雨历时较短,暴雨从开始到结束主要集中在12 h之内;暴雨强度较大,暴雨中心最大3 h黄龙铺站127.2 mm,最大6 h黄龙铺站184 mm,最大12 h为203.2 mm;笼罩范围较小,暴雨中心大于200 mm的笼罩面积只有一个站点代表的区域,大于100 mm以上的笼罩面积770.7 km2,暴雨在降雨期以黄龙铺为降雨中心稳定降雨;暴雨致灾较严重,暴雨造成本次暴雨洪水致使洛南县麻坪镇、石门镇等15 个乡镇178 个村1167 个组28044 户85228 人受灾,此次暴雨洪水造成的灾害直接经济损失超过20 亿元。

此次暴雨的形成,南洛河流域洛南县境内受副高外围暖湿气流影响;处于低层切变线的南侧,西南暖湿气流强盛;地面受暖低压控制。不稳定能量较强,CAPE高达1157。下午到晚上强对流天气爆发,在洛南西北角有对流云系发展,由于地形辐合和阻挡作用,使得对流云系维持,造成持续性局地暴雨过程。

3.2 洪水分析

此次强降雨引发灵口水文站、石门峪水文站出现建站以来实测第二次大洪水。经实地踏勘调查,南洛河干流灵口水文站以上洪水主要来源二级支流麻坪河和一级支流石门河暴雨中心降雨产流汇集演进而成。

1）洪峰流量计算:由于麻坪河调查河段内未设立水文站,本次洪峰流量推求选取孤山村作为河道洪水调查断面,根据调查河段实测断面资料,采用水力学法计算流量,计算公式如下：

式中：Q为过水断面流量,m3/s;A为过水断面面积,m2；R为水力半径（过水断面面积/湿周,m）；I为洪水水面比降；n为河床糙率。

表1 麻坪河孤山村断面洪峰流量计算表

2）调查断面孤山村洪水频率:麻坪河孤山村调查断面洪水频率采用综合参数法、汇水面积法对无实测资料调查断面洪水频率进行分析计算比选之后,综合确定出孤山村断面洪水重现期为100年一遇洪水。

表2 麻坪河孤山村断面洪水频率成果表

3）同理,由于石门河调查河段内未设立水文站,本次洪峰流量推求选取皓湾村作为河道洪水调查断面,根据调查河段实测断面资料,采用水力学法计算流量。结果见表3。

表3 石门河皓湾村断面洪峰流量计算表

4）调查断面皓湾村洪水频率:石门河皓湾村调查断面洪水频率采用综合参数法、汇水面积法对无实测资料调查断面洪水频率进行分析计算比选之后,综合确定出皓湾村断面洪水重现期为50 年一遇洪水。

5）洪水特点:次洪水过程及演进主要呈现以下几方面特点,一是峰高量大、涨落急剧,洪水过程持续历时短。灵口水文站从8 月6 日3 时起涨,至6 时20 分到达峰顶,流2790 m3/s, 6 日21 时流量回落至287 m3/s,整个过程仅持续18 h,在灵口水文站的历史洪水中较为少见。二是中小河流洪峰流量大,重现期长。麻坪河孤山断面出现747 m3/s洪峰流量,为100 年一遇洪水；石门河皓湾村断面洪峰流1030 m3/s,重现期为超50 年一遇洪水。三是洪水过程峰型尖瘦。近10 年（2010 年~2019 年）灵口水文站年最大流量在167 m3/s~1390 m3/s之间,2011 年最大1390 m3/s,2018 年最小167 m3/s；10 年之中有2 年发生超过1000 m3/s的超警戒流量洪水。与2003 年8 月该站实测最大流量3080 m3/s相比,本次实测最大流量仅比2003 年小290 m3/s,2003 年起涨至峰顶用时3 小时12 分,本次起涨至峰顶仅有2 小时12 分,1000 m3/s以上洪水过程持续4小时12分而2003年1000 m3/s以上洪水持续时间13小时42分,充分说明本次洪峰过程尖廋。四是本次洪水造成的灾害严重。由于短历时暴雨汇流时间短,加之地处山区河床比降大,洪水演进速度快,石门河、麻坪河等多条支流洪水上涨,百余座桥梁损毁,多处房舍、河堤、道路和农作物冲毁或被淹,给沿河两岸生命财产安全造成巨大损失。

4 结语

1）通过对本次暴雨致灾的洛南县雨洪及灾情现场调查分析:一是洛南县重点防洪对象主要在洛源镇、保安镇、麻坪镇、石门镇、石坡镇、巡检镇、寺耳镇、城关镇、柏峪寺镇、灵口镇、古城镇、三要镇、高耀镇等。根据历史洪水规律,区域内洪水多由暴雨或连阴雨产生,特别是南洛河上游北岸石坡河以上的源头支流（保安河、文峪河、麻坪河、石门河、石坡河）河系发达,流域面积较大、源远流长,水流湍急。同时也是局部暴雨易发区,洪水预见期短,出现强降雨时,一般4 h~6 h会到达灵口水文站断面,而且来势猛,易形成局部暴雨洪水灾害,历史上2003 年8 月28 日洪水和2020 年8 月6 日洪水,暴雨中心均发生该范围内；相较来说南洛河上游南岸支流源短流小,暴雨洪水发生的机率较少。

2）流域下垫面水利工程较多。南洛河灵口以上流域内有大小水库24 座。水库总共控制流域面积299.83 km2,占灵口水文站以上流域总面积的12.1%。水库数量较多,其中张坪水库和麻家边水库控制面积较大,占流域内水库水总面积的75.6%,对洪水调节有一定的影响；其它22 个水库控制流域面积0.6 km2~17.3 km2之间,占流域内水库水总面积的24.4%。这些小型水库虽对本流域防洪有一定调节作用,由于局地暴雨且洪水多发生在中小河流,这些中小水库蓄滞洪作用明显不足。另一方面中小河流上桥梁数目众多,加上设计标准低,过水能力有限,遇到洪水往往成为碍水建筑物,进而形成壅水垮塌效应,中下游造成峰高浪急,水灾害进一步加重。

3）南洛河上游流域为暴雨高频高值区,“五年一小灾,十年一大灾”,中小河流洪水预警预报十分重要。一方面认真研究,科学制定中小河流预警预报方案,实现一河一策,有的放矢;另一方面进一步完善山区河段预警预报系统建设,制定切实可行的防抢预案并严格落实防汛责任制。当发生洪水灾害时,执行预案,提前预警,组织有力,防抢撤及时,以最大程度减少洪涝灾害造成的人民生命财产损失。同时要不断完善群控群防制度,凡是涉河工程须按照相关规范要求,提前做好防洪影响评价或洪水影响评价,以保证建筑物满足防洪标准,确保水流畅通。每年汛前由地方组织进行一到两次河道清淤工作,把危险地段阻碍行洪的建筑垃圾及两岸有倒塌的树木清理掉,确保行洪畅通。其次要做好平时的山川河流特别是险工险段的排查摸底工作,遇到特殊雨水情时,第一时间通知到所有人,做到有序防抢撤预案有效执行。