2020年松花江流域暴雨洪水分析

冯 艳，刘金锋，周 炫，孙 阳

（松辽水利委员会水文局（信息中心），吉林长春130021）

1 自然地理概况

松花江是我国七大江河之一，位于我国东北地区北部，东西宽920 km，南北长1070 km，跨越内蒙古、黑龙江、吉林和辽宁四省（自治区）。松花江有两源，北源嫩江，发源于内蒙古自治区大兴安岭伊勒呼里山，南源第二松花江，两江在三岔河汇合后称松花江，松花江在黑龙江省同江市注入黑龙江，流域面积55.68 万km2。

2 暴雨分析

2.1 降雨概况

2020年副高异常偏强，位置比较偏北，引导台风频繁北上影响东北地区。8月26日至9月9日，受第8号台风“巴威”、第9号台风“美莎克”和第10号台风“海神”连续影响，流域普降暴雨，局部大暴雨，累积最大点雨量为吉林通化山城镇496 mm，大于250 mm、100 mm、50 mm 暴雨笼罩面积分别为6.3 万km2、42.8 万km2、51.1 万km2。

2.2 降雨过程

8月26日至9月9日，松花江流域发生3 场强降水过程，分别发生在8月26日至29日、9月2日至4日、9月7日至9日。

第一次降水过程（8月26日至29日），受高空冷涡和第8号台风“巴威”北上影响，松花江流域普降中到大雨，局地暴雨，最大点雨量为松花江牡丹江支流石头沟草帽顶子站（黑龙江省牡丹江市）196.0 mm，松花江流域面雨量为46.9 mm，其中嫩江39.7 mm、第二松花江44.0 mm、松花江59.3 mm。

第二次降水过程（9月2日至4日），受高空槽和第9号台风“美莎克”北上影响，松花江流域普降大到暴雨，局地大暴雨，最大点雨量为第二松花江伊通河北湖站（吉林省长春市）213.8 mm。松花江流域面雨量为64.9 mm，其中第二松花江80.1 mm、嫩江66.0 mm、松花江57.3 mm。

第三次降水过程（9月7日至9日），受高空槽和第10号台风“海神”北上影响，松花江流域东部、南部降大到暴雨，局地大暴雨，最大点雨量为松花江支流牡丹江永平水库站（黑龙江省哈尔滨市）257.5 mm，松花江流域面雨量为44.3 mm，其中嫩江20.5 mm、第二松花江87.1 mm、松花江65.0 mm。

3 洪水分析[1]

受持续强降雨影响，嫩江、松花江等40条河流发生超警以上洪水，其中松花江干流富锦江段、牡丹江、饮马河支流双阳河等10条河流发生超保洪水，松花江支流岔林河、牡丹江支流海浪河、横道河子河发生超历史洪水。

3.1 洪水过程

1）嫩江洪水。嫩江发生2020年第1号洪水。嫩江干流尼尔基以下江段发生超警戒水位洪水，其中大赉站发生超保证水位洪水，嫩江支流科洛河、讷谟尔河、雅鲁河3条支流发生超警戒水位洪水。江桥站9月16日8 时洪峰水位141.07 m，超警戒水位1.07 m，相应流量6240 m3/s，洪水重现期超5年，水位列1962年以来第3 位。大赉站9月21日4 时洪峰水位132.58 m，超警戒水位0.84 m，超保证水位0.07 m，相应流量5760 m3/s，洪水重现期5年，水位列1962年以来第3 位。科洛河科后站9月8日7时洪峰水位99.52 m，超警戒水位1.52 m，相应流量576 m3/s，洪水重现期5年。

2）第二松花江洪水。第二松花江辉发河、饮马河、温德河、团山子河等10条支流发生超警戒水位以上洪水，其中辉发河支流三统河、饮马河支流双阳河发生超保证水位洪水。第二松花江白山水库9月9日8时，最大6 h平均入库流量3050 m3/s，丰满水库最大6 h均入库流量为7420 m3/s，丰满水库天然最大12 h 平均洪峰流量9290 m3/s，洪水重现期近10年，丰满天然最大7 d洪量39.733亿m3，洪水重现期30年。扶余站9月15日3 时，洪峰水位133.32 m，低于警戒水位0.24 m，相应流量3050 m3/s，洪水重现期不足5年。

辉发河五道沟站9月5日17 时洪峰水位272.28 m，超警戒水位2.28 m，相应流量3490 m3/s，洪水重现期超10年，流量列建站以来的第3位；支流三统河样子哨站9月4日14 时洪峰水位325.07 m，超警戒水位1.13 m，超保证水位0.23 m，相应流量815 m3/s。饮马河德惠站9月13日8 时洪峰水位156.58 m，超警戒水位1.08 m，相应流量693 m3/s；靠山屯站9月14日4 时洪峰水位153.07 m，超警戒水位1.47 m；支流双阳河新安站9月10日17 时洪峰水位194.09 m，超警戒水位1.49 m，超保证水位0.39 m，相应流量208 m3/s。

3）松花江洪水。松花江发生2020年第1号、2号洪水。松花江干流发生超警以上洪水，其中肇源、富锦（二）、同江（松花江）站发生超保洪水；呼兰河、牡丹江、蚂蚁河等26条支流发生超警以上洪水，其中7条河流发生超保洪水。肇源站9月21日6时54 分洪峰水位129.10 m，超警戒水位1.20 m，超保证水位0.40 m，相应流量8550 m3/s；哈尔滨9月24日12 时水位118.51 m，超警戒水位0.21 m，相应流量8390 m3/s，洪水重现期近10年；佳木斯9月11日20 时42 分，洪峰水位80.39 m，超警戒水位1.09 m，相应流量15300 m3/s，洪水重现期超10年，水位列1953年以来第2 位；富锦（二）站9月14日1 时54 分洪峰水位61.93 m，超警戒水位1.83 m，超保证水位0.14 m，相应流量16700 m3/s，洪水重现期超20年；同江（松花江）站9月15日0 时6 分洪峰水位56.55 m，超警戒水位1.65 m，超保证水位0.18 m。

牡丹江大山咀子站9月10日0 时洪峰水位356.52 m，超警戒水位1.52 m，超保证水位0.02 m，洪峰流量1920 m3/s，洪水重现期20年；支流海浪河长汀子站9月4日0 时54 分洪峰水位98.76 m，超警戒水位2.26 m，超保证水位1.36 m，相应流量2860 m3/s，洪水重现期近30年，流量列1956年以来1 位；支流横道河子河横道河子站9月3日21 时42 分，洪峰水位99.36 m，超警戒水位1.01 m，相应流量196 m3/s，流量列1971年以来第1 位；支流黄泥河秋梨沟站9月9日4 时洪峰水位481.84 m，超警戒水位1.24 m，超保证水位0.54 m，相应流量208 m3/s。巴兰河烟筒山站9月4日18 时洪峰水位99.32 m，超警戒水位1.82 m，超保证水位0.82 m，相应流量950 m3/s，洪水重现期超20年。岔林河岔林河桥站9月5日5 时，洪峰水位108.95 m，超警戒水位0.75 m，相应流量613 m3/s，流量列1957年以来第1 位。

3.2 干流洪水量级

嫩江江桥洪水重现期超5年。第二松花江丰满水库天然最大12 h 洪峰流量洪水重现期近10年，最大7 d 洪量洪水重现期30年；扶余站洪水重现期不足5年。松花江哈尔滨站洪水重现期近10年；佳木斯站洪水重现期超10年。嫩江江桥、大赉站洪峰水位列有实测记录以来第3 位。松花江哈尔滨、佳木斯洪峰水位列有实测记录以来第12、2 位。综合洪水过程分析成果，松花江流域发生流域性较大洪水。

3.3 水利工程调控作用

3.3.1 水库拦洪削峰情况

尼尔基水库、白山水库、丰满水库是松花江流域防洪工程体系重要组成部分，在应对2020年洪水过程中，为下游拦蓄水量61.08亿m3，其中尼尔基水库拦蓄11.9 亿m3，白山水库和丰满水库共拦蓄49.18 亿m3。嫩江尼尔基水库最大6 h 入库流量为5060 m3/s，出库流量为2020 m3/s，削峰率60%；第二松花江白山水库最大6 h入库流量为3550 m3/s，出库流量为633 m3/s，削峰率82%，丰满水库最大6 h 入库流量为7420 m3/ss，出库流量为1160 m3/s，削峰率84%。

3.3.2 水库拦蓄对下游影响

1）计算原理。为分析尼尔基水库、白山水库、丰满水库对下游干流水文情势影响，采用还原计算方法，将水库拦蓄洪水过程分别演进到下游各水文站控制断面，从各水文站实测洪水过程中加相应水库拦蓄洪水的演进过程，即得相应水文站点还原后的洪水过程。

洪水演进采用马斯京根分段河道洪水演进的方法[2]，马斯京根法是美国麦卡锡（G.T.McCarthy）于1938年在美国马斯京根河上使用的流量演算方法。马斯京根流量演算公式：

式中：I1，I2——时段初、末的河段入流量；O1，O2——时段初、末的河段出流量；K——蓄量常数；x——流量比重因素；C0=(0.5△t-Kx) /（K-Kx+

2）对下游河道的影响。从计算结果上看，尼尔基水库、白山水库、丰满水库对2020年松花江流域洪水进行有效调节，削减了下游站洪峰流量，推迟了洪峰出现的时间，减轻了下游河段的防洪压力。

水库调蓄后，松花江流域各主要控制站洪峰出现时间推迟2～4 d。经尼尔基水库调蓄后，嫩江江桥站洪峰流量为6240 m3/s，削减幅度为15%，水位降低0.30 m；经白山、丰满水库拦蓄后，下游控制站扶余站9月15日3 时，洪峰流量为3050 m3/s，削减幅度为64%，水位降低1.50 m 以上，将第二松花江下游洪水削减至不到5年一遇；经上游水库调蓄后，松花江哈尔滨站流量为8390 m3/s，削减幅度为34%，水位降低1.10 m，将松花江洪水由20年一遇削减至10年一遇。通过分析，3 座水库在2020年洪水中体现了拦洪、削峰、错峰作用，为减轻松花江流域洪水灾害发挥了重要作用。

4 暴雨洪水特点

一是台风影响历史罕见，叠加效应明显。根据数据统计，平均每年影响东北地区的台风有1.2个。2020年8月26日至9月9日半个月内，第8号台风“巴威”、第9号台风“美莎克”和第10号台风“海神”连续3个台风影响松花江流域，间隔时间为2～4 d，为历史首次。3个台风连续影响松花江流域，重叠效应明显，台风“海神”对流域的降水影响强于“巴威”，弱于“美莎克”，致灾性强。

二是超警河流多，持续时间长。受强降雨影响，松花江流域40条河流发生超警以上洪水，10条河流发生超保洪水，3条河发生超历史洪水。嫩江干流超警持续33 d（9月3日至10月5日），松花江干流超警持续42 d（9月6日至10月17日），持续时间长。

三是洪水叠加明显，水位偏高。松花江支流呼兰河、岔林河、蚂蚁河、牡丹江洪水遭遇，松花江佳木斯站洪水重现期超10年，形成松花江第1号洪水，嫩江与第二松花江洪水遭遇，松花江哈尔滨站洪水重现期近10年，形成松花江第2号洪水。嫩江江桥站流量列有实测资料以来第11 位，洪峰水位列有实测资料以来第3 位，大赉站流量列有实测资料以来第9位，水位列有资料以来第3位，相同流量对应的水位较2013年偏高0.17 m、0.65 m。

四是水库拦洪量多，削峰作用大。松花江流域大型水库前期蓄水量少，8月中旬蓄水较常年同期偏少近1成，3场暴雨结束后，水库蓄水增加85亿m3，水库蓄水较常年同期偏多2成，水库拦洪作用明显，特别是嫩江尼尔基水库、第二松花江白山水库、丰满水库，其削峰率达到了60%、80%、84%，削峰作用大。

2020年8月26日至9月10日，松花江流域受连续3个台风影响，出现3次强降雨过程，嫩江发生1次编号洪水、松花江发生2次编号洪水。流域40条河流发生超警以上洪水，嫩江、松花江干流全线超警，嫩江大赉、松花江肇源、富锦江段、牡丹江等河流发生超保洪水，松花江支流岔林河、牡丹江支流海浪河、横道河子发生超历史洪水。2020年松花江暴雨洪水主要呈现台风影响历史罕见，叠加效应明显；超警河流多，持续时间长；洪水叠加明显，水位偏高；水库拦洪量多，削峰作用大的特点。通过对尼尔基水库、白山水库、丰满水库还原计算分析，3座水库拦蓄洪水作用明显，有效降低江河干流水位0.30 m 以上，在应对洪水过程中发挥着重要作用，有效减轻了下游洪水压力。