澄江都安县城水文站“6·25”暴雨洪水分析

2022-10-31黄玉丹

广西水利水电 2022年5期

黄玉丹

（河池水文中心，广西河池 547000）

1 流域概况

1.1 水系概况

澄江是西江干流红水河段支流，源出都安县大兴乡九顿村，源头由东、西两条地下河溢出地表，自北向南流经大兴乡、高岭乡、澄江乡、安阳镇等4 个乡（镇），于澄江乡红渡村龙颈汇入红水河，全长44 km，流域面积926 km2。因河水含泥沙量少，河水清澈，故名澄江。澄江为县内主要灌溉河道之一，两岸地势平坦，河谷开阔，农田密布，为县内主要产粮基地之一。沿河建有响水关、塘红、塘里等多处拦河坝用于引水灌溉农田，最大引水流量10 m3/s。河道上游及下游修建的径流小水电站有百拉、响水关、及龙颈水电站等3座，装机容量1265 kW。流域内有大兴、拉摆、板六、帮祖、板巴、弄内等6 条地下河。澄江在县城河段为非岩溶河段，河道水浅，不宜通航，河道平缓，洪水期由于龙劲电站洪顶托，下泄不畅，易成涝灾。

1.2 都安县城水文站概况

都安县城水文站位于都安县安阳镇澄东路，为澄江下游主要控制站。始建于2010年，属省级重点报汛站，集水面积816 km2。上游流域有九顿、高岭、中直等3 个雨量站，及澄江上游河段距都安县城水文站32 km 处的大兴水文站。从实测洪水资料表明，澄江都安县城河段实测最高洪水位151.49 m，为20 a 一遇洪水，发生于2010 年6 月2 日。沿河低洼区域严重受淹，城镇内涝严重。站址以上流域示意图见图1。

图1 澄江都安县城水文站上游水系、站点示意图

2 气候特点

都安县地处大石山区，境内峰峦重叠，地域广阔，地形地势较为复杂，属南亚热带季风气候区北缘，处于广西盆地向云贵高原过渡的斜坡上，故气候亦有过渡特点。但受地形、地质构造和岩溶山区水文、植被等条件制约，境内各地的小气候特征较为突出。由于县域地处北回归线略为偏北的低纬地带，获太阳辐射较多，故气温高，热量充足，全县各地年平均气温在18.2～21.7℃之间；易受东南季风带来的暖湿海洋气流影响，导致雨天较多，雨量充沛，但降雨时空分布不匀。都安县系广西暴雨区之一，根据降雨资料，全年降水量1600～1800 mm，中部、南部降雨量较多，西部降雨量则较少。因季风气候影响，四季雨量有明显差异，而雨季出现时间年际变化也较大，春末至夏季雨水多，秋末至冬季雨水少，故常发生春秋旱夏涝的现象。

3 洪水特性

澄江属红水河一级支流，全长44 km，河道平缓，平均坡降2.57‰，水流缓慢，澄江途经部分河段区域呈沼泽地，河水滞留量大。澄江中上游响水关水库库区有多处溶洞，系岩溶发育强烈地带，岩洞、裂隙遍布，蓄水较为困难。上游水文控制站大兴水文站距都安县城水文站32 km，洪水传播时间大约17 h，平均水流速度大约0.53 m/s。由于水流缓慢，洪水传播时间久，河道流量消减明显，再加之流域内有用于引水灌溉的拦河坝及小型水电站调节影响，澄江上游大兴水文站来水量对下游都安县城水文站洪峰水位影响不大。都安县城河段流域洪水主要受暴雨影响，及位于澄江乡红渡村澄江河与红水河汇合处的龙劲水电站洪水顶托影响，但影响较小。

根据都安县城水文站2010 年建站以来的实测洪水资料统计，该站历年实测年最高水位151.49 m，历年实测最低水位145.6 m，一次洪水变幅最大3.46 m。从2010—2018 年澄江都安县城水文站高洪（水位150.0 m）以上洪水资料可知，发生高洪以上洪水场次少，仅9场，其中6月份5场，7、8月份各2场。

4 “6·25”暴雨洪水过程

4.1 暴雨分析

2018 年6 月21～25 日，受高原短波槽、低层切变线及地面静止锋南移共同影响，河池市从北向南出现最大范围强降雨过程。澄江流域局部出现大暴雨的强降雨过程，部分主要控制雨量站点最大24 h雨量达100 mm 以上。22日01～18时在小时时段上澄江断断续续受到降雨影响，到19时以后流域内才连续降雨。降雨过程从小时时段上初期并不连续，但按日雨量统计则降雨持续。本次降雨分析流域内九顿、高岭、中直、大兴、都安县城5个代表站点统计雨量数据。6月21日，澄江流域内降雨强度不大，22 日，降雨在逐渐增强，降雨分布全流域，上中下游各代表站日雨量都达到100 mm 以上，其中日雨量最大为都安县城水文站134.5 mm，其次为大兴水文站115.0 mm。较大强度降雨时段为22日20时～23 日0 时，流域内3 h 累计面雨量40.5 mm，5 h 累计面雨量56.0 mm，形成本次降雨第1 个雨峰。23日，强降雨仍在持续，24 h 最大降雨为高岭雨量站119.0 mm，24日05时～07时，流域内3 h面平均降雨量达65.5 mm，出现降雨第2个雨峰；之后一直到25日12 时，降雨过程才基本全部结束，累计流域面平均降雨量241.0 mm。澄江流域主要代表雨量站点逐日降雨量见表1，面降雨量见图2。

图2 澄江流域降雨等值面图

表1 澄江流域2018年6月21～25日主要雨量站点逐日降雨量统计表

4.2 洪水过程

受两次雨峰段影响，澄江都安县城水文站水位出现一次短时洪峰后又持续上涨，直到出现最终洪峰。从6 月22 日17 时起涨，水位147.28 m，24 日0时出现第一次持平洪峰，洪峰水位149.86 m。由于受第2 次雨峰继续影响，水位于24 日02 时继续上涨，25日07时出现150.74 m的第2次持平洪峰水位，超警戒水位0.24 m。洪峰水位持续到25 日09 时才出现缓慢退水的趋势，直到26日02时，洪水位退至警戒以下。6月21～25日都安县城洪水过程见图3。

图3 都安县城水文站洪水过程图

5 洪水预报分析

5.1 洪水预报过程分析

都安县城水文站由于建站时间较短，资料系列比较欠缺，所处澄江河道较为复杂，预警预报工作开展较为困难，预警预报工作主要依据多远回归预报方案、经验方法及涨率分析法进行洪水预报。根据多场都安县城水文站洪水资料进行总结分析，初步发现针对该站涨率分析法预报过程中可以参考的一些洪水规律：过程累计面雨量达100 mm 以上洪水，出现离警戒水位0.5 m的洪水概率较高；次洪水对应的降雨过程雨强较强，且历时较短，水位出现最大涨率前1 小时段，运用涨率分析法对洪水进行预报分析准确率高；次洪水对应的降雨过程雨强较弱且历时长，水位出现最大涨率时，滞后1 h，运用涨率分析法对洪水进行预报分析准确率相对较高，后期有持续降雨补充则预报峰现时间会相对延后。

6 月21 日，流域内初期雨量不大，我们就密切关注气象情况，提前做好澄江流域预测工作。22日21时开始，降雨开始连续，到23日0时，累计面降雨达57.0 mm，立即展开多元回归速查表及经验预报方案，结合涨率分析法对澄江进行洪水位预估，预计24日01时前后出现149.4 m左右的洪峰水位，考虑到澄江缓涨缓落，河道复杂，产汇流时间长，峰现时间平均25 h，预估洪峰水位不会达到警戒水位，因此暂时没有发布预警，后期持续滚动预测。

23 日06 时，都安县城水位148.67 m，水位于05时出现最大涨率，此时降雨过程累计面降雨量达98.0 mm，运用已建立的多元回归预报模型公式及参考涨落率法的相关经验总结，对洪峰水位进行预测分析，预计都安县城水文站将于24 日01 时前后出现149.7 m 左右洪水，没有具备预警发布条件。实际24日0时已经出现149.86 m的持平洪峰水位。

24 日05～06 时，澄江流域出现新一轮主雨过程，2 h累计面雨量达59 mm，受此影响，澄江水位持续缓慢上涨，并于06 时水位再次出现涨率拐点，24日07 时，降雨基本稳定，短历时的强降雨形成的主雨峰基本结束，考虑澄江洪水特点，主雨峰结束后，滞后1 h 进行涨率预报分析，结合回归分析及经验总结法，预估都安县城水文站将于25 日08 时出现150.6 m左右的洪峰水位。实际洪峰于25日07时出现150.74 m的洪峰水位，洪峰预报误差0.14 m，时间预报误差1 h，都安县城洪峰水位及峰现时间预报精度合格。洪水预报过程见表2。

表2 澄江都安县城水文站预报分析过程表

5.2 影响洪水预报精度的因素分析

（1）编制预报方案资料代表性欠缺。都安县城水文站建站年份较晚，水文资料系列少，由现有的有限资料分析所得的水文规律，代表性差，尤其是建站以来高洪以上洪水资料较少，当发生大洪水时，预报未来洪水规律误差会相对更大。

（2）受河道环境及水利工程影响。流域内岩溶分布广，溶洞、地下暗河较多，产汇流机制复杂，很难把握次洪规律。澄江上下游分布有多座小型水电站及用于灌溉的拦河坝，由于水利工程调节影响，可能造成洪峰提前，峰量减少。流域内出现高水时，河道建筑物有一定的阻水作用，导致泄洪不畅，洪水过程变形，改变了原有的洪水特性，洪水过程预报难以精准把握。

（3）测验、计算过程存在误差。实测的水文要素受自然条件和观测技术、仪器精确度等客观条件影响，在实测资料施测及计算过程中，往往会存在一定的误差，致使水文资料整编出的水位流量关系线存在误差，最终会导致流量计算值误差，影响洪水预报精度。

（4）预报方案本身精度等级不高。现行的预报方案大部分在一定物理成因基础上作某些假定或简化，预报方案的编制一般仅选用代表性的水文资料，区间降雨等影响因素在数值运用中往往按均值进行处理，众多其他影响因素会被省略，造成预报方案误差。