2020年大伙房水库流域暴雨洪水特征分析

(辽宁省大伙房水库管理局有限责任公司，辽宁 抚顺 113000)

2020年辽宁省气候变化异常，进入汛期以来持续高温少雨，旱情严峻；进入8月份后则受副热带高压北抬和东北冷涡、地面低压等天气系统影响，降雨频繁，旱涝急转明显；特别是8月下旬至9月上旬，仅半个月的时间里，三个台风接连袭击东北，受其影响，大伙房水库流域共发生5场大范围强降雨过程，连续发生洪峰超过1000m3/s的洪水3次。本文依据大伙房水库断面，分析总结大伙房水库流域暴雨洪水特征，为以后水库科学调度提供借鉴。

1 流域概况

大伙房水库位于大辽河的支流浑河中上游，坐落在辽宁省抚顺市境内，是浑河上的大(Ⅰ)型水库。大伙房水库按1000年一遇洪水设计，可能最大洪水校核，库容22.68亿m3，控制流域面积5437km2。大伙房水库作为辽宁省中部防洪与供水的重要水利枢纽工程，在辽宁省的经济社会发展中发挥了举足轻重的作用。

图1 大伙房水库流域及水文自动测报系统测站分布

大伙房水库由浑河、苏子河、社河三条河流汇集而成。坝址以上流域多年平均降水量792mm，降雨主要集中在7—8月，此间降雨约占全年降水的48%。坝址以上流域多年平均径流量15.0亿m3。大伙房水库流域汛期为每年的6月1日—9月20日，汛期通过大伙房水库水文自动测报系统采集降雨数据，系统在大伙房水库上游流域内共设有19个自动遥测雨量站。大伙房水库流域及测站分布见图1。

2 降 雨

2.1 降雨过程

2020年汛期，大伙房水库以上流域共降雨676.5mm，比历史同期均值多24.4%，比去年同期值多15.0%。

6月25日—9月8日受副热带高压北抬和东北冷涡、地面低压等天气系统影响，大伙房水库流域共出现大范围的强降雨天气过程11场，其中暴雨过程6场，大雨过程5场。各场次降雨主要特征值见表1。

2.2 降雨特点

2.2.1 降雨范围广

降雨区域笼罩整个流域5437km2，遍及水库上游清原、新宾、抚顺3县，浑河、苏子河、社河均出现强降雨。

2.2.2 主汛期降雨偏少，后汛期暴雨频繁

主汛期内流域降雨相对偏少，后汛期东北地区遭遇台风“三连击”，流域连续出现5次暴雨过程，强降雨过程频次之多、频率之高是近几年少有的；后汛期降雨量占汛期总雨量的65.7%，汛期降雨量分布情况见图2。

图2 大伙房流域2020年汛期流域旬降雨分布情况

2.2.3 降雨历时短，单点降水强度大

汛期多次强降雨具有历时短、单点降水强度大的特点。2020年汛期的11次强降雨中，只有4场降雨历时超过了24h，单点最大雨量均超过50mm，其中3场降雨的最大点雨量超过了100mm，见表1。

“20831”暴雨降雨历时15h，流域平均降水量94.3mm，流域最大点雨量为浑河干流流域大苏河站142mm，最大雨强61mm/3h。

2.3 降雨时空分布

2.3.1 汛期降雨时空分布不均

降雨时程分布态势为6、7月较少，8、9月相对较多，其中6、7月天气干旱、高温、少雨，降雨量仅占汛期总雨量的22.9%； 8月受东北冷涡及台风“巴威”的共同影响，频繁出现大范围的强降雨过程，降雨量占汛期总降雨的55.0%，是流域历史同期均值的2倍；9月上、中旬受9号台风“美莎克”、10号台风“海神”及东北冷涡的共同影响，暴雨连连，降雨量占汛期总雨量的22.1%，是流域历史同期均值的3倍，为建库以来同期首位。

2.3.2 空间分布不均

暴雨中心在不同场次的降雨位置不同，苏子河、社河、浑河流域均有。以本年度最大的三场降雨为例分析如下：

8月3日20时—8月5日6时，流域平均降雨量61.8mm，暴雨中心位于苏子河流域占贝站，次降雨量为98mm，浑河干流流域平均降雨量68.9mm，两大支流苏子河、社河流域平均降雨量分别为56.7mm和43.7mm，整个雨区自西南向东北分布，空间分布不均。

8月31日17时—1日8时，流域平均降雨量94.3mm，暴雨中心位于浑河干流大苏河站，次降雨量为142mm，浑河干流流域平均降雨量101mm，两大支流苏子河、社河流域平均降雨量分别为97.7mm和94mm，整个雨区自西北向东南分布。

9月7日13时—8日20时，流域平均降雨量66.5mm，降雨区暴雨中心位于社河流域傲牛站，次降雨量为139mm，浑河干流流域平均降雨量59.9mm，两大支流苏子河、社河流域平均降雨量分别为62.7mm和110mm，整个雨区自西北向东南分布，空间分布不均。

3 洪 水

3.1 洪水特征

3.1.1 洪水过程多

进入8月后辽宁省降雨频繁，旱涝急转明显；特别是8月下旬至9月上旬，大伙房水库流域共发生5场大范围强降雨过程，受其影响，发生5次较大的洪水过程。2020年汛期历次入库洪水特征值见表2。

表2 2020年汛期历次入库洪水特征值

3.1.2 洪水总量大

水库汛期总来水量为16.4亿m3，扣除浑江跨流域引水0.9亿m3，浑河流域来水15.5亿m3，比历史同期均值多47.6%，比去年同期多73.2%，居建库以来历史同期值的第13位。

3.1.3 洪水集中在后汛期

主汛期内流域发生降雨相对偏少，流域平均土壤含水量较低，平均土壤饱和率为30%，发生1次暴雨过程，并未形成较大的入库径流；后汛期由于受台风、东北冷涡、副热带高压等影响，降雨集中，且土壤含水量相对较高，受此影响，由于强降雨产生的入库径流较大，入库洪水量占整个汛期的88.1%，汛期入库洪水在各时期所占比例见图3。后汛期连续发生洪峰超过1000m3/s的洪水3次，入库洪水总量达8.98亿m3；其中“20831”洪水洪峰流量达3610m3/s，洪水重现期为10年，为2013年以来本流域最大的一次洪水。

图3 汛期入库洪水在各时期比例

3.2 洪水组成及频率分析

“20831”洪水是本年度最大的洪水过程，9月1日16时水库入库洪峰流量达3610m3/s，干流入库站苍石站1日10时30分流量为1870m3/s，苏子河入库站占贝站1日14时流量为1360m3/s，社河南章党站1日8时洪峰流量为346m3/s，其余为库周区汇流；次入库洪水总量3.83亿m3。

将“20831”洪水要素特征值加入水库坝址历史洪水系列中，进行频率分析计算：“20831”洪水频率等级为10年一遇洪水标准，洪水等级划分为中洪水。

“20903”洪水，9月4日5时水库入库洪峰流量达1763m3/s，干流入库站苍石站3日22时42分流量为949m3/s，苏子河入库站占贝站4日6时流量为619m3/s，社河南章党站3日20时36分洪峰流量为121m3/s，其余为库周区汇流；次入库洪水总量2.40亿m3。

将“20903”洪水要素特征值加入水库坝址历史洪水系列中，进行频率分析计算：“20903”洪水频率等级为小于5年一遇洪水标准，洪水等级划分为小洪水。

“20907”洪水，9月9日14时水库入库洪峰流量达1029m3/s，干流入库站苍石站9日8时流量为676m3/s，苏子河入库站占贝站9日8时流量为386m3/s，社河南章党站9日8时洪峰流量为113m3/s；次入库洪水总量2.75亿m3。

将“20907”洪水要素特征值加入水库坝址历史洪水系列中，进行频率分析计算：“20907”洪水频率等级为小于5年一遇洪水标准，洪水等级划分为小洪水。

3.3 洪水调度

由于汛前期流域干旱少雨，主汛期来水量较少，水库一直在低水位下运行；后汛期，受台风和冷涡等天气系统影响，暴雨频繁，水库来水量较多，“20831”洪水发生前，水库水位低于汛限水位4.18m；9月1日17时出现洪峰3610m3/s，水库全部拦蓄。为迎战10号台风所带来的新一轮强降水适当预留防洪库容，9月4日10时大伙房水库开始泄洪，水库下泄河道流量217m3/s，4日13时，下泄河道流量增至430m3/s；由于水库水位一直居高不下，超过汛限水位，9月8日17时，水库开始增加泄流设备泄洪，河道下泄流量565m3/s。9月10日17时下泄流量减至346m3/s；至9月12日5时，出现最高库水位131.94m，持续两个时段(共6h)；其后随着库水位降低，入库量逐渐减少，9月16日9时水库关闸停止泄洪，相应水位131.44m，水库累计泄洪水量4.28亿m3。水库分期蓄水情况见表3。

由于后汛期来水量较大，为建库以来的首位，为了更好地利用雨洪资源，在确保水库和下游防洪安全的前提下，水库调度优化制定调度方案，通过调节下泄流量，控制水库水位；水库在9月上旬及中旬虽然出现超汛限水位，但由于大伙房水库作为辽宁省7座城市的供水水源地，供水任务大，水库通过优化调度，实现了洪水资源化，保证了城市生活及工业供水，将水库效益发挥到最大，为辽宁的社会经济发展做出了重要的贡献。汛期水库调度情况见图4。

表3 2020年汛期水库分期蓄水情况

图4 大伙房水库汛期调度

4 结论与建议

2020年汛期受副热带高压北抬和东北冷涡、地面低压等天气系统影响，大伙房水库流域共出现大范围的强降雨天气过程11场，其中暴雨过程6场、大雨过程5场，主汛期降雨偏少，后汛期暴雨频繁，降雨时空分布不均，降雨历时短，单点降水强度大。

大伙房水库流域8月旱涝急转明显；受其影响，洪水集中在后汛期，洪水总量大，8月下旬至9月中旬连续发生洪峰超过1000m3/s的洪水3次，后汛期来水量创下历史极值。

近年来，极端天气事件频繁发生，要高度重视防汛工作，做好水情预报、防汛预案等防汛准备，提高应对极端天气情况下暴雨洪水的决策时效，加强河道水库优化调度研究，充分发挥大中型水库的防洪调蓄作用。

针对流域后汛期来水较大的特征，在水库运行过程中，可以考虑在保证工程安全的前提下适当提高后汛期的汛限水位及正常高水位，充分利用流域雨洪资源，使水库的调蓄作用发挥到最大，确保人民生活、生产、生态用水，创造出更大的防洪和兴利效益。