单志学, 朱俊峰, 徐素芬
(承德水文水资源勘测局,河北 承德 067000)
滦河上游“10.7”暴雨洪水分析
单志学, 朱俊峰, 徐素芬
(承德水文水资源勘测局,河北 承德 067000)
2010年7月30~31日,滦河上游普降大到暴雨,郭家屯最大日雨量为99.2mm,小滦河沟台子站出现了入汛以来的最大洪峰,洪峰流量107m3/s,滦河上游郭家屯水文站出现了1988年建站以来的最大洪峰,大部分农田被冲毁,直接经济损失达700多万元,是1977年以来最大的洪涝灾害,现对“10.7”暴雨洪水做如下分析,供参考。
滦河;暴雨;洪水过程;洪峰;流量
滦河发源于河北省丰宁满族自治县西北的巴颜图尔古山麓,流入内蒙古自治区称闪电河,在多伦县附近,有上都河注入称大滦河,经两度曲折,转回河北省,在郭家屯站断面上游2公里处有小滦河汇入后称滦河。此后,干流呈东南向,横穿燕山和冀东平原,最后在乐亭县、昌黎县间注入渤海。全长877km,流域面积4.49万km2。郭家屯水文站测验断面以上控制流域面积13000km2,流域全部为深山区,地面灌木杂草丛生,但多湿地,植被良好,植物覆盖率在75%以上,土壤侵蚀轻微。从外沟门子以下河流进入山区,河道蜿蜒迂回于深山峡谷之间,山坡为树林或灌木丛,河谷为耕地或灌木丛草滩,植被良好,土壤侵蚀很轻,故此河道夹沙量不大。流域基本呈扇形,流域形状系数为0.096。河道平均纵坡为2.43‰。
本流域处于暖温带和寒温带过渡地带,属大陆性燕山山地气候,全年受西伯利亚冷气团和副热带太平洋气团的影响,气候特征四季分明,主要表现为:春季干旱少雨,天气多变;夏季高温多雨,多雷雨天气;汛期降水量多集中在6~9月,占全年降水量的80%,每年7~8月是洪水的多发期。秋季天高气爽,昼暖夜凉;冬季干燥少雪,天气寒冷。多年平均气温为6.2℃,最低气温-35.0℃,最高气温37.4℃。多年平均年雨量477.4mm,局部最大年雨量627.1mm,发生在1986年;局部最小年雨量229.7mm,发生在2000年。郭家屯水文站多年平均径流量为2.808亿m3,自建站以来最大流量163m3/s,发生在1992年8月3日,最小流量0.117m3/s,发生在2001年2月14日;实测最大含沙量189kg/m3,发生在2001年6月20日。此次洪峰253m3/s刷新了历史记录,为建站以来的最大洪峰。
持续的高温闷热天气,孕育了这场暴雨。这次暴雨形成的天气系统是:受台风倒槽北上与西来槽叠加的影响,7月30日加之南北向太平洋副热带高压阻挡,使影响降雨的系统转移减慢,有大量暖湿空气在上空堆积,形成强对流天气。
“10.7”暴雨强度大,历时较集中,流域平均降雨量为69.0mm,流域暴雨中心在丰宁电站、郭家屯一带,日雨量分别为91.8mm、99.2mm。四岔口日降水量66.8mm,漠河沟日降水量63.2mm,苏家店子日降水量70.0mm,大河西日降水量32.0mm,沟台子日降水量59.6mm。本次降雨的特点为局部暴雨,降雨强度大,与之前建站以来最大的洪峰流量1992年8月3日(简称“92.8”)洪水比较,以3小时流域平均降雨量绘柱状图,“92.8”峰前面平均雨量为50.5mm,而10.7峰前面平均雨量为69.0mm。
由于7月30日14时至31日8时基本上都是连续降雨,降雨强度较大,次面平均降水量69.0mm,30日16时28分,水位2.62m,流量4.38m3/s。水势开始上涨,18时水位达到3.20m,流量33.0m3/s,31日5时,流量146m3/s,到6时35分,水位达到最高值5.09m,实测峰顶流量253m3/s。之后水势开始回落,7时42分测得落坡流量为192m3/s,到8月1日8时,洪水基本落平。整个洪峰过程40小时,为1988年建站以来的第一位洪水。此次洪水径流量0.1728亿m3,径流深1.3mm,径流系数0.02,实测最大洪峰流量 253m3/s,最大含沙量 61.7kg/m3(见表 1)。
此次洪水与“92.8”洪水洪峰流量比较,绘制洪水过程线及流域平均降雨量柱状图(见图2)。对比结果表明,从降水总量、径流量、洪峰流量来看,“92.8”洪水峰前面平均雨量为50.5mm,洪水降水历时较长,且均匀,洪峰前期影响雨量较大,洪水基流较大,形成复式峰型,从洪峰的峰型看后续水量较多。而“10.7”洪水峰前面平均雨量为69.0mm,暴雨历时较短且集中,峰前雨量较小,前期影响雨量较小,洪水降水历时短,强度大,为局部暴雨,属超渗产流,形成单峰,洪峰比较尖瘦,消退较快。洪水历时短,加之上游2001年建有丰宁电站水库的调蓄作用,所以径流系数小于“92.8”洪水。此次洪水的最大含沙量比“92.8”洪水最大含沙量大13.8%,而洪峰流量比 “92.8”洪水大55.2%,且洪水年内发生的时间都比较接近,含沙量为什么变化不大,说明经过风沙治理,造林绿化,上游植被条件改善了,大大地减少了水土流失。
表1 郭家屯站各大水年主要洪水特征值统计表
图2 降雨流量过程对照图
以郭家屯站34年 (包括沿用控制流域面积13040km2的头道河子站11年资料)的实测资料做洪水频率计算,通过频率计算,参考调查最大洪水1939年658m3/s的最大值,“10.7”洪水相当于20年一遇,之前占实测系列首位的“92.8”洪水相当于10年一遇。(见表2)
表2 郭家屯站洪水频率计算成果表
1.“10.7”暴雨是本流域比较罕见的大暴雨,属局部暴雨,降雨不均匀,形成的洪水峰形较瘦,通过与“92.8”洪水的比较,可以说明滦河上游流域的产汇流条件基本上没有大的变化。
2.这次洪水洪峰流量比1992年大90m3/s,此次洪峰水位5.09m,比1992年洪水水位高出0.60m,根据水面宽和平均流速计算,河床没有太大变化。
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K928.4
A
1005-1554(2011)02-0045-03
2011-03-10
单志学(1980-),男,河北丰宁人,河北省承德市水文水资源勘测局工程师。