汾河“21·10”秋汛洪水复盘分析报告

◎山西省水文水资源勘测总站

汾河“21·10”秋汛洪水过程之长、量级之大、历史同期罕见，尤其下游河段，经历了长时间、高水位、大流量的行洪考验。柴庄水文站发生了1966年以来最大洪水，河津水文站发生了1964年以来最大洪水。在省水利厅的领导下，水文部门强化“预报、预警、预演、预案”措施，及时发布预警预报信息和实测雨水情数据，为防汛决策部署和水库调度提供了重要参考和支撑。

一、前期降雨量充沛是形成汾河“21·10”洪水的重要前提

2021年9月份，汾河流域平均降水量150.0mm，是历年同期均值69.5mm的2.2倍，排历史同期第一位（第二位是2014年139.8mm）。月内主要降水过程有三次：9月3日—5日、9月18日—19日、9月23—27日。

汾河流域充沛的前期降雨量，导致土壤含水量高度饱和，干、支流流量大都高于历史同期，是形成汾河“21·10”洪水的重要前提。汾河流域各主要站点9月下旬平均流量与历史同期比较见表1，图1、图2。

表1 汾河流域各主要站点9月下旬平均流量与历史同期比较表单位：m3/s

图1 汾河流域各主要站点9月下旬平均流量与历史同期比较

图2 汾河流域各主要站点9月下旬平均流量与历史同期比较

二、雨量大、降雨区与前期高度重叠是形成汾河“21·10”洪水的主要原因

本次暴雨笼罩汾河全流域，有降雨范围广、持续时间长、累计雨量大等特点。

本次降雨由陕西省进入我省，可分为两个过程。第一个过程随着暴雨天气系统由西南向东北的运移；第二个过程随着暴雨天气系统自西面而来，在整个流域盘踞近三日，接着向东北逐渐消退。降雨的开始与结束时间各地不尽相同，最早的开始时间在10月2日23时，最晚的结束时间在10月6日23时，降雨持续时间长达4d之久。

汾河流域本次过程平均降雨量129.3mm，高居历史同期第一位（如图3所示），远超出历史同期第二位（2007年40.8mm），比其多出2倍有余；与汾河流域历史同期降雨量均值8.1mm相比，更是高达近16倍；山西中南部“19930804”特大暴雨是汾河流域有资料记载以来的一场特大暴雨，通过查阅资料、对比分析，本次流域平均降雨量甚至高于“19930804”汾河流域平均降雨量。

图3 本次降雨量与2007年同期、历史同期均值、“19930804”特大暴雨对比图

本次暴雨笼罩汾河全流域，次雨量200mm以上的笼罩范围涉及晋中市、吕梁市、太原市、临汾市的25个县（市、区），面积约5181.6km2。通过对比分析，本次降雨与9月份降雨分布情况（如图4所示），可以看出本次降雨主雨区与9月份降雨高度重合，这是形成汾河“21·10”洪水的主要原因。

图4 本次降雨分布情况与9月降雨分布情况对比图

三、洪峰高、洪量大、历时长是汾河“21·10”洪水的显著特征

本次秋汛洪水主要发生在汾河中下游，柴庄站7日4时洪峰流量1400m3/s，为1951年建站以来第五位，1966年以来最大；新绛站7日12时洪峰流量1130m3/s，为2016年建站以来最大；河津站9日8时24分洪峰流量985m3/s，为1964年以来最大。洪水总量大，汾河入黄口洪量在7亿多m3；洪水历时长，洪水历时600多个h。汾河干流各水文站洪水过程详见图5，表2。

图5 汾河干流各水文站洪水过程线

表2 汾河干流各水文站洪水过程特征值统计表

经分析确定本次秋汛汾河中下游洪峰流量重现期约为10年一遇，最大3日洪量重现期约为30年一遇。

本次分析收集了《汾河干流防洪治理规划报告》《山西省汾河流域综合规划修编报告》《汾河中下游河道疏浚整治工程可行性研究报告》《汾河中下游干流控制站现状条件下设计洪峰流量计算》《汾河干流设计洪水研究专题报告》等以往设计成果进行对比分析。黄河勘测规划设计有限公司“专题报告”洪水成果，在后来的汾河流域规划、河道治理以及河道管理范围划定等项目中被采用，本次分析亦采用黄河勘测规划设计有限公司的“专题报告”成果，确定“21·10”汾河中下游洪峰流量重现期约为10年一遇，详见表3。

表3 汾河干流水文站实测洪峰流量重现期

查阅历史文献，关于汾河流域历史洪水记载虽多，但发生在10月份同期较大洪水的记载仅有1513年（明正德八年）相关记载，“太原、临汾、曲沃十月大雨雹平地水深丈余，冲没人畜房舍。”“十月平阳太原汾沁诸属邑大雨雹，平地水深丈余，冲毁人畜房舍。”（资料来源《山西洪水研究》）。说明10月同期遭遇雨水灾害的情况十分罕见。

计算汾河二坝、义棠、赵城、柴庄四站本场洪水最大3日洪量，根据《山西洪水研究》各站设计洪水成果，分析确定本场洪水四站最大3日洪量重现期，结果详见表4。综上得出本次秋汛汾河中下游最大3日洪量重现期约为30年一遇。

表4 汾河干流水文站最大3日洪量重现期成果

汾河二坝水文站至河津水文站洪水传播时间约84h。汾河干流汾河二坝至义棠区间流域面积9915km2，河长100km，洪水传播时间约26h；义棠至赵城区间流域面积4731km2，河长92km，洪水传播时间约9h；赵城至柴庄区间流域面积5256km2，河长95km，洪水传播时间约19h；柴庄至新绛区间流域面积1600km2，河长40km，洪水传播时间约11h；新绛至河津区间流域面积3196km2，河长67km，洪水传播时间约19h。

四、汾河“21·10”洪水主要产生于流域中游

本次暴雨覆盖整个汾河流域，主雨区在兰村至赵城区间，六个暴雨中心大都位于流域中游。由下游次降雨量较小，沿流域自下而上次降雨量有增大趋势，加之其他因素影响，沿程各区间支流产流大小不一，导致干流洪水形成波动态势。

受降雨主雨区分布作用和流域下垫面影响，流域中游成为汾河“21·10”洪水的主要产流区，下游流域产流较小。汾河干流兰村以下各控制站洪水的地区组成情况如图6所示。

图6 汾河干流各控制站洪水组成示意图

太原市城区汇流快，在4日21时10分汾河二坝站即达到洪峰流量420m3/s，汾河干流由上而下，随着两侧支流的的汇入，洪峰流量逐渐加大；汾河二坝至义棠区间面积9915km2，区间较大支流有昌源河、乌马河、龙凤河、磁窑河、和文峪河均发生洪水，尤其东侧的乌马河官寨站6日1时12分洪峰流量132m3/s、西侧的文峪河水库站7日6时30分出库流量137m3/s，随着各支流汇入，在7日20时义棠站达到洪峰流量883m3/s；义棠至赵城区间面积仅4731m3/s，区间较大支流双池河官桑园站5日22时48分洪峰流量130m3/s、团柏河上团柏站6日4时洪峰流量125m3/s，双池河和团柏河汇入后，在6日8时赵城洪峰流量增大至1160m3/s；赵城至柴庄区间面积为5256km2，由于区间降水量变小、产流相对不大，在洪安涧河和豁都峪汇入后，柴庄站7日3时洪峰流量增大至1400m3/s；柴庄至新绛区间面积1600km2，虽有浍河和续鲁峪河汇入，但由于区间降水量变小、下游河道漫堤等原因，致使洪峰逐渐消减，新绛站7日12时洪峰流量1130m3/s。

五、河槽萎缩、河床抬高导致同流量水位大幅度抬升

自然条件和其他因素共同作用，造成汾河中下游部分河段河槽萎缩、河床抬高，导致汾河“21·10”洪水过程中河道过洪能力大幅降低，洪水水位异常偏高。

汾河流域黄土广布，水土流失较为严重，河流含沙量高，汾河中下游除灵霍山峡段外大部分河段纵比降小，洪水流速较小，容易造成河道淤积；尤其汾河入黄口段河道更为平缓，黄河倒灌顶托致使大量泥沙淤积在下游河床。与河争地缩窄河道、在河道内种植林木和高杆农作物、进行违法开发建设等行为在一定程度上加剧了河道淤积，降低了河道行洪能力，增加了洪涝灾害发生的可能性；部分河段滩地上种植有大面积玉米和高粱等，存在建筑物和片林等；部分跨河桥梁存在阻水漫水现象，如新绛县新纺汾河大桥。

义棠站本次洪水最大流量883m3/s，相应最高水位731.41m，较该站1996年洪峰流量1250m3/s，相应水位730.18m高1.23m。柴庄站本次洪水最大流量1400m3/s，相应最高水位407.53m，较该站1966年洪峰流量1510m3/s，相应水位405.27m高2.26m。河津站本次洪水最大流量985m3/s，相应最高水位377.94m，较该站1964年洪峰流量1060m3/s，相应水位374.64m高3.30m。