梅江流域“16.1”枯水期暴雨洪水分析

高玉丹

(广东省水文局梅州水文分局，广东 梅州 514000)

1 流域概况

梅江发源于陆丰县与紫金县交界的乌突山七星崠，沿莲花山脉西北侧，自西南向东北流至五华琴江口汇入琴江，至水寨河口(以上称琴江)汇入五华河后称梅江，至三河坝汇入汀江进韩江[1]。梅江横山水文站控制流域面积为12 624 km2，河长为270 km。梅江流域为广东省降雨量低值区，相对于广东省内其他流域来讲，风化层较厚，包气带最大容水量较大，径流系数较小。梅江流域水系及各主要水文(位)站点分布如图1所示。

图1 梅江流域水系及各主要水文(位)站点分布示意

2016年1月28—29日，梅江流域在枯水期发生了罕见的暴雨洪水，按照以往经验及洪水预报方案进行洪水预报，误差较大，其洪水特征明显与以往洪水特征不一样。作者对该场洪水进行分析，期望获得一些有意义的参数，为今后有可能发生的相似洪水的预报提供参考。

2 降雨分析

2.1 天气形势

2016年1月23日，蒙古高压爆发，超强冷空气影响广东，广东省启动防冻应急响应，高海拔地区日最低气温下降到0℃以下，全省普降冻雨和雨夹雪，24日中午，广州市区罕见地降了零星小雪。后续气温回升不明显，冰冻天气持续。26—28日，副热带高压西进北抬，梅州地区处于副高西侧，东南暖湿气流活跃，并与西风槽辐合于梅州市上空。而前期冷空气持续，使地面温度偏低。28—29日，梅州低空层有明显的水汽辐合，为暴雨提供充沛的水汽条件和冷暖空气交绥的不稳定条件[2]，梅江境内尤其是梅江干流区域普降大暴雨。

2.2 暴雨过程

2016年1月28日9：00—29日5：00，梅江流域出现了一次覆盖全流域、从上游到下游降雨量逐渐递减的大暴雨过程，降雨总历时20 h，全流域面平均降雨量为89.6 mm。其中，尖山水文站以上流域面平均降雨量为115 mm，尖山站至水口站区间流域为110 mm，水口站至梅县站区间流域为 90 mm，梅县站至横山站区间流域为85 mm，横山站至三河坝站区间流域为80 mm。“16.1”暴雨(28日9：00—29日5：00)累积降雨量分布见图2。

图2 “16.1”暴雨累积降雨量分布示意

2.3 雨情特点

1) 就发生时间来看，本次暴雨及形成的洪水，发生在枯水期，在这个月份发生这种强度的持续降雨极为少见[3]。梅州市梅江流域的降雨主要集中在4—10月，而在1月出现全流域大暴雨的可能性极小，这次受西南气流和低层切变线影响发生的冬季暴雨洪水在梅州市实属罕见。

2) 降雨覆盖范围广[4]，降雨量从上游到下游逐渐递减。降雨覆盖了整个梅江流域，全流域平均降雨量为89.6 mm，降雨量超过100 mm的共有75个站点，降雨量较大的站点主要集中在上中游地区。整个降雨过程总历时20 h，全流域降雨强度大且降雨开始时间和结束时间相同，为少见的全流域性的大暴雨。

3 洪水分析

3.1 洪水过程

2016年1月26—27日，梅江流域刚经历一场小范围降雨，河道水位有少许上涨；据统计分析，流域前期影响雨量为67.90 mm。

1月28日9：00梅江流域开始大范围降雨；受强降雨影响，梅江干流各站点于中午开始，水位陆续上涨，梅江干流中下游站点均超过警戒水位，成为梅江枯季最大洪水。

梅江河上游水文站尖山站于29日10：00出现洪峰水位13.31 m，接近警戒水位，相应洪峰流量为478 m3/s；水口(二)站于29日13：00出现洪峰水位80.15 m，相应洪峰流量为2 280 m3/s；梅县(四)站于29日17：00出现洪峰水位76.44 m，超过警戒水位(76.00 m)0.44 m；横山(二)站于29日19：00出现洪峰水位51.91 m，超过警戒水位(50.00 m)1.91 m，相应洪峰流量为4 230 m3/s；三河坝(三)站于29日18：00出现洪峰水位43.57 m，超过警戒水位(42.00 m)1.57 m，相应洪峰流量为5 600 m3/s。梅江干流主要站点水情见表1。

表1 梅江干流主要站点水情统计 m

3.2 洪水特点

1) 洪水产流时间快，径流系数大。从28日9：00开始降雨到各站点水位起涨用时范围在1～5 h之间，产流速度较快(较同量级降雨量)；通过分析计算，此次洪水的降雨径流系数高达0.51，是枯水期多年平均径流系数的3.6倍，成为历史实测场次洪水径流系数的最大值。

2) 洪水上涨快，下游洪水涨幅大[5]。受全流域大范围强降雨影响，各水文站点洪水暴涨，梅县(四)站从28日11：00 71.56 m起涨，至29日17：00出现洪峰水位76.44 m，最大1 h涨幅0.32 m，30 h涨幅达4.88 m；横山(二)站从28日12：00 46.46 m起涨，至29日19：00出现洪峰水位51.91 m，最大1 h涨幅0.53 m，31 h涨幅5.45 m；三河坝(三)站从28日10：00 36.94 m起涨，至29日18：00出现洪峰水位43.57 m，最大1 h涨幅0.52m，32 h涨幅6.63 m。

3) 下游洪水宣泄快[6]，传播时间缩短。本次洪水过程中，由于降雨较大的站点主要集中在梅江上游，加上下游站点本身的起涨水位偏低，导致下游部分站点传播速度加大，洪峰坦化较大。

3.3 与历史洪水对比分析

1) 与历史枯水期[7]洪水对比

梅江流域位于广东省的东部，暴雨(日雨量大于等于50 mm)多发生于4—6月，汛期早发年份，在3月也会出现暴雨日，10月、2月偶有暴雨发生，其余月份基本无暴雨发生。1983年2月14—15日，梅江流域经历了一段长历时的大规模降雨，横山(二)站以上流域48 h面平均降水量105.5 mm，为枯水期历史实测最大暴雨值，横山(二)站于2月16日出现53.42 m洪峰水位，洪峰流量3 550 m3/s，超过警戒水位1.42 m；通过统计计算，“83.2”洪水的前期影响雨量为81.83 mm，洪水过程径流系数为0.32 。

2) 与历史洪水对比[8]

① 2007年6月7日至6月10日，梅州市普降大暴雨到特大暴雨，降雨范围广、雨量大、强度大，且暴雨中心从流域的上游到下游，梅江出现了雨随水走的“追峰雨”型“水雨”结合，使得梅江流域雪上加霜[9]；经统计，横山(二)站以上流域72 h面平均降水量224 mm，横山(二)站于6月10日出现洪峰水位55.94 m，为该站建站以来实测最大水位值，相应流量为6 580 m3/s，超过警戒水位3.94 m；通过统计计算，“07.6”洪水的前期影响雨量为76.68 mm，过程径流系数为0.41。

② 2006年5月26日至6月2日，梅州市由于受高空槽和切变线等天气系统的影响,韩江流域普降大到暴雨、局部大暴雨，梅江支流的过程平均降雨量为182 mm，横山(二)站在6月2日5时出现53.20 m洪峰水位，相应流量为4 880 m3/s，超过警戒水位3.94 m；通过统计计算，“06.6”洪水的前期影响雨量为100.86 mm，过程径流系数为0.34。

通过与以上3场历史洪水的对比可得，“16.1”暴雨虽然前期影响雨量最小、暴雨量级小，但其降雨历时短、雨强大、损失小、产流快、汇流集中，导致该场洪水的径流系数竟高达0.51，产流率极高。梅江河流域“2016.1”洪水与历史洪水对照见表2。

表2 梅江河流域“16.1”洪水与历史洪水对照(横山(二)站)

3.4 “16.1”洪水径流系数较大的成因分析

造成梅江流域“16.1”暴雨洪水成为枯水期最大洪水的原因有以下几个方面：一是全流域大范围降雨，雨强大造成梅江干流各站点的区间产流普遍较大；二是主要受极端寒潮天气影响，“16.1”暴雨洪水发生期间，梅州多地夜间温度低于0℃，最低温度为-6℃，白天阴雨天升温也不大，造成下垫面冻结，下渗能力降低，产流能力增强，径流系数增大。

在饱和供水条件下，土壤水的下渗率与水的运动粘滞系数成反比[10]，而水的运动粘滞系数对温度极为敏感，水的运动粘滞系数随着温度的降低而快速增大，5℃时水的运动粘滞系数是20℃时的约1.5倍，当低于0℃ 时，地面冻结，下渗率为0。这就对表2作了很好的解析，由于温度很低下渗率变小或不下渗，虽然“16.1”暴雨洪水的Pa是最小的，但下垫面最大蓄水容量Wm还没有满足(Pa

4 结语

梅江属于山区性河流，支流多，地形复杂，洪水陡涨陡落[11]，通过对“16.1”暴雨洪水的分析，可进一步认识梅江流域的洪水特性，尤其是枯水期梅江的洪水特性。

水文预报的准确性能防灾减灾，减少人力财力的损失[12]。近年来极端天气频发，在进行枯水期洪水预报时，气温也是需要考虑的参数，制作有别于汛期(高气温)的不同的预报方案，以提高预报精度，更好地为防灾减灾、减少人民生命财产损失做好服务。