淮河王家坝站“2020·7·20”暴雨洪水特性分析

陈晓成

(阜阳水文水资源局，安徽 阜阳 236000)

2020年7月的洪水是2010年以来安徽省淮河治理工程完成后的第一场特大洪水，为深入分析淮河治理后的王家坝水流特性提供了十分难得的资料。本文通过对该次特大洪水特性进行分析以及与典型年洪水进行比较，阐述了淮河治理后断面面积和河道行洪能力变化，以及王家坝站水流特性的影响情况，增强了对淮河治理效果的认知和王家坝站水流变化规律的了解，可为淮河治理、防汛调度提供科学依据。

1 测站概况及水流特性

王家坝水文站坐落于安徽省阜南县王家坝镇，位于淮河中游豫皖两省交界处，是淮河干流第一大水文站、国家级重要水文站、一类精度站，由王家坝、王家坝(钐岗)、王家坝闸(闸上游)和地理城4个断面共同控制淮河和洪河来水量，集水面积30630km2。

王家坝水文站中、低水测流断面位于基上28.00m，高水断面位于基下2850.00m，断面上游右岸约1.0km处有白露河汇入，左岸上游约150.0m为王家坝闸，闸下即为濛洼蓄洪区；下游40.0km右岸有史河汇入，112.0km有临淮岗淮河闸。该站警戒水位为27.50m，保证水位为29.30m；历史最高洪水位为30.35m(1968年7月16日)，王家坝(合成)最大流量为17600m3/s(1968年7月17日)。淮河右岸有河、竹竿河、寨河、潢河和白露河等山区性河流汇入，河道坡降大，汇流速度快，洪水暴涨暴落；左岸有闾河、洪汝河等平原性河流汇入，河道坡降小，洪水过程平缓。上游不同的来水组合形成该站不同的洪水过程特性。王家坝水系见图1。

图1 淮河王家坝水系

2 暴雨特征

2.1 暴雨成因

2020年6月2日入梅以来，由于太平洋副热带高压的位置异常，导致副高持续偏南偏东，无法北抬，致使安徽省梅雨期高达60天，是史上最长的梅雨期。7月10—19日雨带自长江北抬至淮河一带，造成淮河流域王家坝以上区域出现持续暴雨，特别是7月14—19日降雨范围及暴雨强度不断增大，出现特大暴雨，至20日降雨才逐渐停止。

2.2 暴雨过程及分布

暴雨过程为2020年7月10—19日，历时10天，淮河王家坝站以上区域面雨量为276.5mm，淮河以南的浉河、寨河、白露河区域降雨量在400.0～500.0mm之间，暴雨中心位于淮河以南的河南省信阳、光山一带；淮河以北的洪河、闾河区域降水量在150.0～250.0mm之间。

降雨过程分两个阶段。7月10—12日，降雨主要位于淮河以南区域，面雨量为122.8mm；淮河以北面雨量为77.4mm、王家坝区间面雨量为110.6mm。该阶段降雨造成下垫面含水量趋于饱和并抬高了淮河水位。7月14—19日，暴雨区域位于淮河以南山区，淮河以南面雨量为281.8mm，淮河以北面雨量为62.0mm、王家坝区间面雨量为198.8mm。该阶段是主要成峰暴雨阶段。王家坝以上区域7月10—19日日平均面雨量见图2。

图2 王家坝以上区域日平均面雨量

2.3 暴雨特点

ⓐ降雨范围广，7月10—19日，降雨范围覆盖整个淮河流域；ⓑ降雨强度大，最大24h降雨量大于200mm的水文站占35.0%，其中三合站最大24h降雨量为340.0mm；ⓒ降雨历时长，7月10—19日连续降雨达10天；ⓓ降雨集中，从图2可看出，主要降雨集中在7月11日、12日、18日和19日。

3 洪水过程

7月10—31日王家坝水位、流量、沙量过程线和日降水量见图3。由图3可知，受7月10—12日降雨影响，王家坝水位从7月11日8时起涨，起涨水位21.45m，流量为320m3/s，14日4时出现第一次洪峰水位，为26.75m，超设防水位0.75m，洪峰流量为2170m3/s；7月15—19日暴雨使王家坝淮干水位再次上涨，水位在15日15时止落回涨，起涨水位26.26m，相应流量为1670 m3/s，17日23时24分，达警戒水位27.50m，20日0时12分达保证水位29.30m，20日8时24分，出现本次洪峰水位29.75m，为该站历史第二高洪水位，洪峰流量为3300m3/s。王家坝(合成)最大流量为7660m3/s，为该站历史第5位。

图3 7月10—31日王家坝水位、流量、沙量过程线和日降水量柱状图

4 洪水特性

4.1 洪峰水位高、涨幅大

此次洪水过程从7月11日8时12分开始起涨，到20日8时24分达到洪峰水位29.75m。涨峰历时为216h，水位涨幅为8.29m，流量涨幅为2980m3/s，是淮河王家坝站1991年、2003年、2007年特大洪水中水位流量涨幅最大的一次。2020年7月洪水与历史典型年洪水的涨峰历时和水位流量涨幅对比情况见表1。

表1 王家坝(淮干)2020年洪水与历史典型年洪水特性对比情况

4.2 同水位级流量系统偏大

王家坝站2020年7月洪水与历史典型洪水年份1991年、2003年、2007年洪水过程的水位-流量关系对比见图4。由图4可知，无论是涨水还是落水，同水位级时的流量均系统偏大，同水位级(当水位为26m)的涨水段流量2020年比1991年偏大48%，比2003年偏大43%，比2007年偏大23%；按水位24～28m整米数对应流量进行统计，2020年涨水段流量平均比1991年偏大57%，比2003年偏大35%，比2007年偏大20%。

图4 淮河王家坝典型年洪水过程水位-流量关系对比

同水位级流量偏大的原因是淮河治理后淮河干流过水面积增大，下泄能力增强。图5和图6分别为王家坝中低水和高水1991年、2003年、2007年和2020年断面图。由图5和图6可以看出，2020年断面面积比1991年、2003年、2007年断面面积均偏大。以中低水断面水位在28m时的断面面积为例，2020年面积为2430m2，2007年为1780m2，2003年为1880m2,1991年为1740m2，淮河治理后王家坝站中低水断面过水面积比原来平均增大了32%；以高水断面水位在28m时的断面面积为例，2020年面积为3080m2，2007年为2850m2，2003年为2890 m2,1991年为2670 m2，淮河治理后王家坝站高水断面过水面积比原来平均增大了10%。加上淮河支流的综合治理，相同的降雨量产生的径流其汇流速度更快，同水位级流量系统偏大。

图5 淮河王家坝站1991年、2003年、2007年和2020年中低水断面图

图6 淮河王家坝站1991年、2003年、2007年和2020年高水断面图

4.3 时段洪水总量小于典型洪水年份

王家坝(合成)流量是由王家坝、王家坝(钐岗)、王家坝闸和地理城4个断面流量合成，该次洪水王家坝(合成)最大1天、最大3天、最大7天、最大15天、最大30天时段洪水总量与2007年、2003年和1991年相应时段洪水总量相比均偏小，主要原因是本次洪水地理城断面没有过水，而2007年、2003年、1991年大洪水地理城断面均过水，过水量分别为9.745亿m3、14.38亿m3、11.86亿m3，洪水总量对比情况见表2。2020年7月洪水地理城断面没有过水的原因是地理城上游的洪河、汝河7月10—19日累计降雨量在100～180mm，洪河班台没有分洪。

表2 王家坝(合成)年最大流量和时段洪水总量对照情况

5 结 论

a.淮河王家坝2020年7月中旬的洪水，降雨空间分布差异大，淮河以南平均面雨量是淮河以北的2倍多，淮河以南多为山区，河道比降大，产汇流速度快，造成水位和流量涨幅大。

b.淮河治理后，经过河道疏浚，堤防后退，过水面积增大，泄洪能力增强。王家坝站中低水断面过水面积比原来平均增大32%，高水断面过水面积比原来平均增大10%，同水位级流量系统偏大。同时淮河支流治理完成，支流下泄能力增强，汇流速度快，水位流量涨幅大，这是淮河王家坝大洪水洪水位预报值比实际值偏小的主要原因。

c.通过对2020年7月洪水与历史典型年洪水特性进行对比分析，对淮河治理后王家坝站洪水特性变化规律有了更进一步的认识，可为研究和评估淮河治理效果提供基础资料，为谋划新时代淮河治理方案提供参考。