南村站洪水预报方案修订过程中的“850821”特殊洪水分析

孙楠思 李春俊 盛茂刚

南村站洪水预报方案修订过程中的“850821”特殊洪水分析

孙楠思 李春俊 盛茂刚

一、流域概况

大沽河发源于烟台市辖招远市的阜山，流经莱西、平度、即墨、胶州及城阳等市（区），于胶州市码头村入海。干流长度179.9km，流域面积6131.3km2。南村站位于大沽河中下游的平度市南村镇，系大沽河干流控制站，于1951年7月设立，河道干流长度145.5 km，距河口62 km，集水面积3724 km2。南村站以上有小沽河、潴河、五沽河等较大支流。

流域内深山区约占1%，浅山区约占19%，主要分布在干支流上游地带；丘陵平原区约占80%，主要分布在干支流下游地区。

该流域属暖温带半湿润季风气候区，降水量比较丰沛，但年际变化较大，且有连丰连枯的规律。降水量年内分配不均匀，约有80%集中在6～9月，尤以7～8月最多，约占汛期降水量的70%，年降水天数一般不足90天。据45年（1956～2000年）资料分析，多年平均降水量679.2mm，最大年降水量1472.4mm（1964年），最小年降水量358.5mm（1981年），年际最大变率4.1倍。

南村站自设站以来，观测到的最高水位为17.92m，最大流量为3360m3/s，均出现在1955年7月17日。

从1958～1971年，大沽河南村站以上集水面积内，先后建成了产芝、尹府两座大型水库及高格庄、勾山、城子、北墅、庙埠、黄桐、堤湾7座中型水库（其中堤湾水库1993年恢复为滞洪区）。水库总控制面积1676.5 km2（库套库重复面积不计）。大中型水库以下至南村站区间内，小型水利工程控制面积123.5 km2。

自1965～2007年，大沽河干支流共拦河建闸、坝9处，其中南村站以上流域6处，分别为龙虎山、姜家庄、后沙湾庄、袁家庄、移风店和崖头，闸坝总蓄水量1550×104m3。

二、预报方案情况

产流预报：采用降雨径流（P+Pa～R）经验相关的方法。

汇流预报：主要采用洪峰流量经验公式及综合经验单位线等方法。

洪峰出现时间预报：根据南村站净峰流量、暴雨中心位置及最大两小时雨量终止至南村站洪峰出现时间，以暴雨中心位置为参数，绘制净峰流量（Qm净）～暴雨中心位置～最大两小时雨量终止至南村站洪峰出现时间（τ）相关图。

水库放水时的预报措施：将水库放水过程用华水汇流系数演算至南村站，再与预报的区间相应流量过程叠加即可预报出南村站的各水文要素。

三、“850821”特殊洪水分析

在方案修订过程中，发现p+pa～R关系图上，“850821”洪水点据明显偏离点群中心（见图1）。

本次降雨232.5mm，Pa=100mm，径流深查图值为129mm，而实测径流深仅74mm，预报误差为55mm，远远大于许可误差14.8mm，产流明显偏小。下面以水量平衡原理为基础对产流偏小原因进行分析。

（一）降雨及径流情况

“850821”暴雨洪水是由“8509”号台风引起的。这次强台风生成于1985年8月16日，18日1时先在江苏启东登陆，19日10时许在青岛市西部胶南市再次登陆，穿越山东半岛进入东北大连等地。“8509”号台风是青岛有史记载直接登陆的第二次台风，青岛的风力达10级，阵风强达12级以上，同时给青岛带来了大暴雨，19日、20日两天雨量达254.6mm。

从8月19日6时至21日14时，南村站以上流域平均降水量232.5mm。降雨中心在小沽河上游北墅、黄桐以及大沽河上游产芝水库一带，降雨时段集中在19日6～14时、20日21时～21日8时，各时段流域平均降水量及占总降水量的比例分别为84.6mm、36.4%，85mm、36.6%，两个时段总降水量169.6mm，占总降水量的72.9%。

由于降水量较大，从8月18日11时开始，上游的高格庄水库、黄桐水库及北墅水库先后开闸泄洪。其中高格庄水库泄洪时间为18日11时至24日10时，溢洪水量2776.4×104m3，最大溢洪流量298 m3/s；黄桐水库泄洪时间为19日6时至22日6时，溢洪水量1077×104m3，最大溢洪流量798 m3/s；北墅水库泄洪时间为19日15时至21日19时，溢洪水量4869×104m3，最大溢洪流量880 m3/s；本次洪水过程南村站上游水库共溢洪8722×104m3。

（二）径流偏小原因分析

1.前期连年干旱，降雨入渗量较大

从1980～1984年，大沽河流域年降水量分别为628.5mm、330.6mm、559.5mm、467.8mm、552.3mm，与多年平均降水量693.8mm（1951～2009年系列）相比，分别偏少9.4%、52.3%、19.4%、32.6%、20.4%，降水量明显偏少，属连续枯水年。1980年南村站最大流量为60.6m3/s，从1980年8月15日～1982年8月10日，南村站连续断流天数达725天，1982年仅在8月10～14日河道来水，最大流量45.7 m3/s，从1982年8月15日～1985年8月19日，南村站连续断流达1099天，为有资料记录以来的最长断流天数。因为连年枯水，青岛市用水告急，从1979年开始，开辟大沽河地下水源地，采取疏干性开采，往青岛市区供水。地下水位急剧下降，1980～1985年8月19日的地下水位累计降幅为4.5～5m，大沽河地下水源地几乎成了一座空的地下水库。“8509”号台风带来的暴雨洪水，使大沽河水源地地下水位急剧上升。

表1 “850821”洪水前后大沽河地下水位变化统计表

本次降水前后大沽河地下水源地水位变化情况详见表1。

从表1可以看出，由于前期连年干旱，加上本次过程时间长，雨强小，过程缓，降雨入渗量较大，因此产流量较小。从大沽河水源地降雨前后的水位变化情况来看，降雨后地下水位平均比雨前升高了2.23m，以0.171的砂层给水度来计算，雨后地下水储存量增加了16054×104m3。

2.小沽河部分河段发生决口

1985年9月7 日，大沽河洪水调查组到冷戈庄乡大朱毛村东小沽河决口河段实地勘察，估算出8月21日9时至22日12时决口水量1220×104m3。

3.水量平衡分析

本次降雨过程，南村站断面实测地面径流总量15159×104m3，补给地下水量为16054×104m3，小沽河决口水量1220×104m3。三项合计为32433×104m3，扣除上游水库溢洪量8722×104m3，南村站区间实际产流量为23711×104m3，相当于115.8mm径流深，与查线值129mm差值为13.2mm，小于许可误差14.8mm，适线合格。

四、结语

由于前期连年干旱，降水入渗量较大，河道行洪时河水对大沽河地下水库的补给量较大，加上小沽河上游出现决口，因此南村站“850821”洪水实测径流深比查图值明显偏小。

大沽河地下水源地为青岛市的重要水源地，因持续开采，地表水和地下水联系密切。在前期连续干旱的情况下，由于疏干性开采，地下水源地实际上成为空的地下水库，河道初次行洪时地表水对地下水的补充量较大。在今后的洪水预报中应综合考虑地表水和地下水之间的水力联系，充分考虑地下水库的拦蓄作用，以提高预报精度

青岛市水文水资源勘测局 266071）