北苕溪流域台风“菲特”特大暴雨洪水分析

姬战生，孙映宏，邱 超，胡其美

（1.杭州市水文水资源监测中心，浙江 杭州 310016；2.杭州市林业水利局，浙江 杭州 310026；3.浙江省水文管理中心，浙江 杭州 310009）

1 问题的提出

2013年第23号强台风“菲特”9 月30日20 时在菲律宾以东洋面生成，10月4日17时加强为强台风，7日01时15分在福建省福鼎市沙埕镇登陆，登陆时强度为强台风，近中心最大风力42 m/s（14级），登陆后继续向西偏南方向移动，21时在福建省屏南县境内减弱为热带低压[1]。

受台风“菲特”外围云系影响，10月6日04时至9日08时，东苕溪流域普降大到暴雨，面雨量287.6 mm，最大24 h、最大3 d降雨量重现期均超20 a一遇。其中支流北苕溪发生特大暴雨，面雨量达330.3 mm，最大24 h、最大3 d降雨量重现期分别为33 a一遇、40 a一遇，暴雨中心位于四岭水库坝址以上流域，四岭水库和北苕溪控制站潘板站水位均超历史最高水位，北湖滞洪区和导流港德清大闸分洪[2]。本文分析了台风“菲特”影响期间北苕溪流域特大暴雨洪水情况，并与暴雨中心同为四岭水库以上流域、北苕溪第二大暴雨洪水的2009年台风“莫拉克”暴雨洪水对比分析，为北苕溪流域防灾减灾提供参考依据[3]。

2 流域概况

北苕溪为东苕溪三大主要支流之一，由百丈溪、鸬鸟溪、太平溪汇合而成。鸬鸟溪为北苕溪主源，发源于安吉县山川乡石门山，至白沙与百丈溪汇合后称黄湖溪，至双溪竹山村右纳太平溪后称北苕溪，至瓶窑龙舌嘴从左岸汇入东苕溪。流域最大高程1 168.00 m，地势西高东低，总面积325 km2，主流长44 km，平均坡度9.7‰[4]，潘板以上流域面积310 km2。流域多年平均年降水量1 588.9 mm，多年平均年径流深853.3 mm。

1966年在支流太平溪上建成中型水库四岭水库，为北苕溪上游控制性工程，集水面积71.6 km2，占北苕溪流域面积的22%，总库容2 838万m3[5]。2010年在张堰附近建成庄村分洪闸，是北苕溪向北湖滞洪区分洪的进水口，担负着分滞北苕溪洪水、削减东苕溪洪峰、减轻西险大塘防洪压力等重要作用。

图1 北苕溪流域水系和站点图

3 降水分析

3.1 降水量

台风“菲特”影响期间，北苕溪流域面雨量为330.3 mm，暴雨中心四岭水库以上流域面雨量为368.9 mm。表1为北苕溪流域各站台风“菲特”时段雨量表。由表1可知，单站最大3 h、最大6 h降雨量为馒头山站，分别达82.5，150.0 mm；单站最大1 h、最大12 h、最大24 h、最大3 d降雨量和最大次降雨量均为安吉九亩田站，分别达40.0，222.0，360.5，436.0和444.0 mm。

表1 北苕溪流域各站台风“菲特”时段雨量表 mm

3.2 降水时间分布

此次北苕溪降水历时60 h，主要集中在2013年10月6日23时至7日23时，占此次降雨量的79.8%。特别是7日15—21时，北苕溪流域面雨量120.2 mm，四岭水库以上流域面雨量135.4 mm，短历时暴雨导致北苕溪水位暴涨。

3.3 降水空间分布

此次北苕溪流域降雨空间分布略有不均，降雨量由下游向上游逐渐增大，太平溪的四岭水库上游为暴雨中心。

流域内13个雨量站，降雨量超过400 mm的有3个，降雨量300～400 mm的有6个，降雨量200～300 mm的有4个。暴雨中心区内7个雨量站，有5站最大1 h降雨量超过30 mm，6站最大3 h雨量超过70 mm，4站最大12 h雨量超过200 mm、最大24 h雨量超过300 mm，3站最大3 d雨量超过400 mm。

3.4 降水重现期

3.4.1 面雨量频率分析

暴雨中心四岭水库以上流域最大24 h和最大3 d面雨量分别为295.3，365.6 mm，重现期均为25 a一遇。北苕溪流域最大24 h面雨量258.0 mm，重现期约33 a一遇；最大3 d面雨量325.8 mm，重现期约40 a一遇。

3.4.2 单站雨量频率分析

北苕溪流域内长序列的国家基本资料站有百丈和横湖，以此2个站为参考，并辅以《浙江省暴雨图集》查图计算，确定暴雨中心四岭水库以上流域各雨量站暴雨重现期（见表2）。

表2 北苕溪四岭水库以上流域雨量站暴雨重现期分析表

由表2可知，九亩田、船村、大路寺、馒头山4站最大24 h雨量超过300 mm，重现期均超过20 a一遇；九亩田、船村、大路寺3站最大3 d降雨量超过400 mm，重现期均超过20 a一遇。

3.5 降水特性

此次北苕溪流域特大暴雨属于典型的台风降雨，降雨过程呈现降雨时间分布集中、降雨历时长、降雨强度大、降雨量由下游向上游逐渐增大等特点。

4 洪水分析

4.1 洪水过程

台风“菲特”来临前，东苕溪流域土壤较为干旱，河道底水较低，但是台风带来的强降雨仍导致东苕溪流域发生了区域性洪水。

因太平溪上游强降雨导致山洪暴发，四岭水库最大入库流量达455 m3/s，入库洪水总量2 310万m3，库 水 位 从63.40 m（6日16:00）猛 涨 至78.55 m（8日02:15），洪水历时74 h。副坝溢洪道溢流堰自然出流，出流深达0.84 m，为建库以来第二次自然溢洪，最大总出库流量为140 m3/s，入库和出库流量、库水位均创历史新高。

北苕溪流域控制站潘板站水位10月6日12时开始上涨，起涨水位4.01 m，最大涨率达0.43 m/h，8日00:10出现洪峰水位10.32 m，涨幅6.31 m，洪峰流量达到850 m3/s，为建站以来最高洪水位。黄湖溪黄湖站10月7日21:20出现洪峰水位29.62 m，洪峰流量为395 m3/s。四岭水库坝址以下区间洪水量为7 080万m3。

东苕溪干流控制站瓶窑站6日14:00水位开始上涨，起涨水位1.32 m，7日05:00开始快速上涨，最大涨率达0.40 m/h。因区间降雨较大，在上游青山水库和水涛庄水库关闸、四岭水库50 m3/s下泄的情况下，瓶窑水位仍然上涨较快，7日20时瓶窑水位5.73 m（警戒水位5.66 m），23时瓶窑水位6.84 m，突破保证水位6.66 m。强降雨使中、北苕溪水位上涨迅猛，22:30北湖闸前水位上涨到7.79 m，北苕溪潘板水位达到9.93 m。为缓解中、北苕溪洪水压力，22:50和23:10分别打开庄村闸和北湖闸2孔闸门分洪，23:45庄村闸增开2孔分洪，8日00:25北湖增开4孔分洪，北湖滞洪区分洪水量共1 800万m3，同时下游德清大闸于7日21:38逐步加大闸门开启高度泄洪，8日03:26开启到最高4.50 m。通过上下游联合调度，瓶窑水位上涨速度有所下降，8日01:05出现洪峰水位7.21 m，洪峰流量680 m3/s。水位流量过程线见图2。

图2 流域水位流量过程线图

4.2 洪水组成

北苕溪由太平溪、鸬鸟溪、百丈溪3条主要支流组成，鸬鸟溪、百丈溪汇合后称为黄湖溪，黄湖溪和太平溪汇合后称北苕溪。洪水组成见表3。

表3 北苕溪流域“菲特”台风洪水组成表

4.3 洪水极值及重现期

四岭水库最高水位78.55 m，超历史最高水位，重现期超20 a一遇，雨洪基本同频率。潘板站最高洪水位10.32 m，洪峰流量达到850 m3/s，超历史极值。

新中国成立以来，瓶窑站水位超保证水位6.66 m以上的洪水共12场，平均约6 a发生1次。本次瓶窑站的洪峰水位7.21 m，排历史第3位。

4.4 洪水特性

（1）前期缺水量大。因前期比较干旱，土壤含水率小，河道水位处于较低水平，河道槽蓄预留空间大。

（2）水位涨幅和涨率大。北苕溪控制站潘板站水位涨幅达6.31 m，最大涨率达0.43 m/h；东苕溪控制站瓶窑站24 h水位涨幅达5.32 m，整个洪水过程涨幅达5.88 m，最大涨率达0.40 m/h。

（3）洪水比降大。瓶窑达到洪峰水位时，北苕溪潘板站与瓶窑站的水位差达3.05 m，与庄村闸的水位差达2.31 m（见表4）。

表4 代表站水位差统计表

（4）高水位、大流量。强降雨期间，上游3座大中型水库全部关闸，基本无下泄水量，虽然只有3座水库坝址至瓶窑区间687.4 km2的集雨面积（占总面积的48%）产流，但降雨强度大、历时长，在北湖分洪的情况下，自然河道汇流形成的瓶窑站洪峰流量仍达680 m3/s，洪峰水位7.21 m，排历史第3位。

5 与台风“莫拉克”暴雨洪水对比分析

受台风“莫拉克”影响，2009年8月7—11日，杭州市普降大到暴雨，局部地区特大暴雨，东苕溪流域降雨量达到164.0 mm，其中北苕溪上游发生特大暴雨[6]，暴雨中心同样为四岭水库以上流域，四岭水库超历史最高水位，瓶窑站超保证水位，北湖和德清大闸分洪[7]。

5.1 降水分析

（1）暴雨中心一致。台风影响期间，东苕溪流域普降大到暴雨，北苕溪发生特大暴雨，暴雨中心为四岭水库以上流域。

（2）降水量均较大。北苕溪流域2场台风特征时段站点和流域雨量对比见表5和表6。

表6 台风“菲特”和“莫拉克”特征时段流域面雨量对比表 mm

（3）降水时间均较集中。2009年8月10日18时至11日01时，四岭水库以上流域面雨量110.1 mm；2013年10月7日15—21时，四 岭 水库以上流域面雨量135.4 mm，短历时暴雨较大。

（4）降水空间分布一致。降水空间分布不均匀，雨型由北苕溪下游向上游逐渐增大。

（5）降水重现期相近。台风“莫拉克”和“菲特”影响期间，四岭水库以上流域最大3 d面雨量重现期分别为15 a一遇、25 a一遇（见表7）。

表7 四岭水库以上流域特征时段面雨量对比表

5.2 洪水分析

（1）前期条件不同。台风“莫拉克”来临前，东苕溪流域降雨充沛，持续时间较长，土壤处于饱和状态，小型水库已基本蓄满；因太湖水位超警戒，导致东苕溪水流下泄不畅，对上游河道有明显的顶托作用，2009年8月7日08时至9日12时，瓶窑站水位均在4.00 m以上，处于中等洪水位。台风“菲特”前，前期比较干旱，河道水位较低，上游水库无大流量预泄，下游河道无顶托，瓶窑水位仅1.32 m。

（2）北湖滞洪区均分洪。2次暴雨中心均在北苕溪，但2009年未建庄村闸，因开启北湖闸对降低北苕溪和瓶窑水位无明显效果，2009年8月10日08:15成功炸开北湖滞洪区靠北苕溪圩堤进行分洪，瓶窑水位迅速下降。

（3）四岭水库均自由溢流。2次洪水四岭水库均启用泄洪洞泄洪，且副坝溢流堰均自由溢洪，是建库以来仅有的2次溢流堰自然出流。特征水情对比见表8。

表8 台风“菲特”和“莫拉克”四岭水库特征水情对比表

（4）北苕溪洪水组成相似。2次台风洪水组成对比见表9。

表9 台风“菲特”和“莫拉克”洪水组成对比表

（5）北苕溪潘板站洪峰均刷新历史记录。2次台风影响期间，北苕溪代表站潘板站和东苕溪干流代表站瓶窑站洪峰水位、历史排位见表10。

表10 台风“菲特”和“莫拉克”河道控制站特征水情对比表

6 结论

受台风“菲特”影响，北苕溪流域遭遇特大暴雨，最大3 d面雨量约40 a一遇；降雨时间较为集中，雨量由下游向上游逐渐增大，暴雨中心位于四岭水库以上流域，最大3 d面雨量约25 a一遇；四岭水库最高水位刷新历史记录，洪水重现期超20 a一遇，雨洪基本同频；潘板站水位创历史新高，瓶窑站水位排历史第3。从暴雨中心、降雨时空分布、降雨量及重现期、前期条件、水利工程调度、洪水组成、代表站水情等方面，与排名第2的台风“莫拉克”北苕溪特大暴雨洪水对比分析，有助于进一步掌握北苕溪流域暴雨洪水特点，为流域洪水灾害防御提供科学依据，具有一定的参考价值。