大席河“2019.6”特大暴雨洪水调查研究

李仕豪

(广东省水文局惠州水文分局，广东 惠州 516003)

在“2019.6”特大暴雨洪水过程中，大席河上游上坪站6月10日12：15出现303.49 m洪峰水位(珠江基面)，涨幅达7.66 m；下游大埠站6月10日16：40出现235.28 m洪峰水位，涨幅达6.70 m，两站实测水位均超过历史调查最高水位。因这场洪水规模巨大，具有很强的代表性，且洪水对当地居民的生命和财产方面造成了很大的损失，因此，开展对大席河流域“2019.6”特大暴雨洪水调查和分析工作、确定洪水洪峰流量显得十分必要，并且该项工作对今后大席河流域防洪、水利工程规划和设计都具有重大的意义。

1 流域概况

大席河又名大埠河，属珠江流域东江水系新丰江一级支流。其流域地处广东省北部九连山下，南岭山脉的南麓，新丰江上游，贯穿连平县中部全县，地理坐标处于东经114°27′～114°42′，北纬24°07′～24°35′。大席河发源于连平县上坪镇中村的尖峰岭(海拔732.9 m)，流经上坪镇，内莞镇、元善镇、田源镇，至田源乡河头村和石坑西约2 km处出县境，流入新丰县。沿途收小水河、杨梅山水、新洞水、横坑水、左坑水、石角水、西门水、郎中坑水、留洞河、黄板坑水、蓝洲水、蛤坑水、田螺塘水、罗洞水、留潭水、新河水等左右诸水。大席河总河长为75 km，流域面积为630 km2，河道平均比降为3.98‰，多年平均径流量为15.95 m3/s。大席河流域水系见图1。

图1 大席河流域水系示意

2 水文情势

受西南气流、低涡切变、高空槽以及冷空气的共同影响，大席河流域遭遇了超百年一遇的特大暴雨洪水，普降大到暴雨，局部地区特大暴雨。其中连平县上坪镇6月10日6 h降雨量达到173 mm，上坪镇、内莞镇受灾严重，供水、供电和交通、通讯中断，房屋倒塌。

大席河流域“2019.6”特大洪水主要是由集水区内特大暴雨所产生的径流形成，本场暴雨洪水，大席河流域的上坪雨量站最大6 h和最大24 h降水量都突破历史记录，由于持续高强度的暴雨，致使大席河流域上坪站、大埠站水位暴涨，洪峰水位均超过历史调查最高水位。

本次暴雨过程从9日22：00开始，10日0：00～1：00短暂停顿，3：00～5：00降水强度稍大，6：00～8：00降水减弱，9：00～12：00雨强最大，13：00以后雨势逐渐减小，因此上坪站水位过程出现3个洪峰。上坪站水位从6月9日22：30起涨水位295.23 m，10日0：45出现一个296.32 m小洪峰；至 3：20水位下降至295.81 m后， 在6：25水位快速上涨至297.64 m，出现第二个洪峰，随后在8：20水位回落至297.13 m；随即水位急剧上涨，12：15出现第三个洪峰，洪峰水位303.49 m，是上坪站建站以来最高水位。水位达到峰顶后急剧下降，洪水总历时约26 h。下游大埠站洪水过程与上坪站类似[1]。上坪站、大埠站洪水水位过程对照见图2。

图2 上坪站、大埠站洪水水位过程对照示意

3 洪水分析

3.1 雨情分析

6月10日，南海西南气流强盛，同时其北面有北向气流，广东省上空中低层存在低涡切变，均是降水形成的有利条件。河源市连平县北部与江西接壤的边界，正好处在南北向气流的交汇处附近，同时受冷空气助推，造成了本次连平县大席河发生强降雨。

本轮降雨呈现出“强度大、范围广、持续时间长”的特点，造成大席河流域连平县上坪镇、内莞镇等地出现严重灾情的强降雨主要发生在6月10日凌晨至午间，根据上坪站逐时雨量实测数据，本次暴雨上坪站逐时降雨过程见图3。根据上坪、大埠、内莞、河头等29个流域内外逐时雨量实时数据，采用反距离权重法进行估算插值，得到大席河流域最大24 h降水过程降水等值线示意(见图4所示)。

图3 上坪站逐时降雨过程示意

图4 大席河流域9日13：00～10日12：00

3.2 洪峰计算

本次大席河流域“2019.6”特大暴雨洪水洪峰流量的分析计算方法主要有比降-面积法、广东省综合单位线法和新安江模型法。比降-面积法为规范推荐方法，且水面比降、断面等资料均为实测资料，认为采用比降-面积法计算的洪峰流量较可靠，故以比降-面积法计算的洪峰流量为最后成果，广东省综合单位线法和新安江模型法作为校核方法[2-4]。

3.2.1比降-面积法

1) 测验河段基本情况

根据测验河段实际情况，比降上断面位于上坪站下游147 m，比降下断面位于上坪站下游307 m，上、下比降断面相距160 m。两断面间河段顺直，断面间河道向下游略有扩散，岸边有杂草、树木，左岸树木较多，伴有很多石块，河底由沙和卵石组成，河宽约60 m，测验河段示意图见图5。

图5 测验河段示意

2) 断面测量情况和比降的确定

对上坪站上、下比降断面进行了洪痕及大断面实地测量，得到两个断面的大断面成果(均为左岸为0起点距)及洪峰时洪痕高程，上、下比降断面示意见图6～7，洪痕及水面线示意见图8。水面比降的计算采用上、下比降断面的洪痕高程进行计算，比降(I)=(上比降断面洪痕高程-下比降断面断面水位)/两断面间距。

图6 上比降断面示意

图7 下比降断面示意

图8 大席河“2019.6”洪水水面线示意

3) 糙率的确定

上坪站有低水糙率观测资料，水位294.73 m时，糙率为0.042 2，结合《水工建筑物与堰槽测流规范》(SL 537—2011)表K.0.4-5。综合测验河断基本情况，拟定本河段综合糙率值0.039 0。

4) 洪峰流量计算

根据上、下比降断面实测资料，分别计算其面积、水面宽，上比降断面面积略小于下比降断面，断面系向下游有扩散，计算洪峰流量时应考虑由于水流扩散所产生的损失he，根据比降-面积法计算步骤，第1次，不考虑流速水头损失，计算结果见表1。

表1 上坪站比降-面积法计算结果(第1次)

第2次近似计算：考虑流速水头损失，设Q=1 140 m3/s。

上比降断面：

(1)

下比降断面：

(2)

(3)

代入公式计算Q为1 170 m3/s。

考虑流速水头损失影响与不考虑影响，所得的流量Q值相差：

(4)

故不必做第3次近似计算，即以Q=1 170 m3/s作为上坪站比降-面积法计算流量。

3.2.2综合单位线法

1) 综合单位线参数

上坪站集水区域内的水文特性如下：

集水面积F=167.55 km2，干流河长L=19.18 km，干流河床平均坡降J=0.007 45，计算得集水区域特征参数θ=LJ1a=98.2；由于集水面积100 km2～F～350 km2，选用计算时段Δt=2 h。根据《广东省暴雨径流查算图表》分区示意图，确定大席河上坪站集水区域位于Ⅲ区(即东江流域上游)，应采用：① 内陆产流参数；② 广东省综合单位线滞时m1～θ关系图中的大陆低区关系线(即B线)；③ 广东省综合单位线Ⅱ号无因次单位线μi～χi，此时K=1.484。

查广东省综合单位线滞时m1～θ关系图中的大陆低区关系线(即B线)，得m1=3.6，根据流域实际情况最后确定调整m1=4.8，计算得到tp=3.9，峰前时段数n1=2、峰后时段数n2=10；由以上参数推求出大席河上坪站时段(2 h)单位线成果见表2、图9。

表2 上坪站综合单位线成果

图9 上坪站综合单位线示意

2) 综合单位线计算洪峰流量

本次大席河上坪站以上流域2 h时段暴雨过程如表3所示。

表3 上坪站以上流域实测暴雨过程

根据单位线成果，采用实测暴雨过程对本次洪水过程进行计算，计算时段为2 h，得到上坪站洪峰流量为1 400 m3/s，出现时间为6月10日15:00，流量过程如图10所示。

图10 上坪站综合单位线法流量计算成果示意

3.2.3新安江模型法

1) 新安江模型参数

上坪站为新建中小河流站点，历史资料不足，洪水场次尚不足以率定模型参数，本次借用临近站点连平(二)站(集水面积37.2 km2)新安江模型参数，结合上坪站实际情况，对模型参数进行适当调整，最终选用参数如表4所示。

表4 上坪站新安江模型参数

2) 新安江模型计算洪峰流量

本次新安江模型推流采用广东省中小河流洪水预报预警系统中洪水预报模块进行计算，参数如表4所示。计算开始时间选为6月1日8:00，预报依据时间选为6月10日0:00，计算时段选为1 h，预见期长度为24 h，预见期雨量按实测雨量逐时手动设置。

上坪站洪水过程预报结果为：洪峰流量1 210 m3/s，出现时间为10日11:00。洪水过程如图11所示。

图11 上坪站新安江模型法流量计算成果示意

3.2.4洪峰流量的确定

综合上述3种方法，上坪站洪峰流量计算结果如下：比降-面积法为1 170 m3/s；广东省综合单位线法为1 400 m3/s；新安江模型法为1 210 m3/s；比降-面积法与新安江模型法计算结果较为接近，考虑广东省综合单位线法往往应用于工程设计洪水推求，有一定的偏安全考虑，计算结果较其它方法偏大。结合实测流量资料计算成果，经综合分析，挑选比降-面积法计算成果作为上坪站“2019.6”特大洪水的洪峰流量，即洪峰流量为1 170 m3/s。

4 灾情分析

4.1 强降雨

根据雨量实测数据，本次暴雨大席河上坪站以上流域，最大60 min雨量80.5 mm、最大6 h雨量173 mm、最大24 h雨量257 mm均位列历史第一；最大3 h雨量116.5 mm位列历史第二，第一为1997年的120.1 mm。本次暴雨过程，最大60 min雨量80.5 mm、最大3 h雨量116.5 mm重现期均接近50年一遇；最大6 h雨量173 mm重现期超200年一遇；最大24 h雨量257 mm重现期超100年一遇。连平县县志记载1980年上坪单日雨量“超过200 mm”，与本次暴雨最大24 h雨量接近。县志记载1988年“上坪镇的下坪2 h雨量达100 mm以上”，与本次暴雨最大2 h降雨107 mm强度相当。综合分析，强降雨是导致此次大席河流域受灾的主要原因。

4.2 河道内建筑物导致行洪不畅

大席河干流有很多水电站，从古坑村至大埠站之间有惠西水电站、新陂水电站、桥头湾水电站、昌田水电站、大角水电站等5座水电站，电站的拦河坝对行洪有一定影响。大席河建有多处桥梁，上坪镇旗石村至新陂村之间就有6座，大部分属于村庄通道，桥孔高度低，本次洪水被冲断3座，洪水过后很多桥梁仍存在有阻水杂物，对河道行洪有一定影响。

4.3 特殊地形地貌

大席河属于典型山区性河流，河道比降较大，上坪镇位于大席河最上游，镇区四面环山，刚好处于中间盆地，汇流时间短，洪水易暴涨暴落，本次暴雨洪水上坪镇受灾最严重[5-6]。

5 结语

本次上坪站洪峰流量计算，分别采用比降-面积法、广东省综合单位线、新安江模型法等计算本次洪水洪峰流量，并互相印证比较，认为所选控制断面的洪峰流量确定是比较合理的。“2019.6”洪水是大席河流域一场非常罕见的特大洪水，推毁河道、桥梁、房屋非常严重，这次在大席河能调查到完整的洪水过程数据，并进行深入的计算整理及分析研究，其成果可以为水文学研究提供很好的参考，也可为中小流域有关工程规划设计、防洪减灾、预警预报等提供借鉴。