珠江流域北江“2022.6”特大洪水预报分析

卢康明 陈学秋

（水利部珠江水利委员会水文局，广州 510635）

1 流域概况

珠江流域是一个复合型流域，主要由西江、北江、东江和珠江三角洲诸河4 个水系构成[1]。因地处热带、亚热带季风气候区，雨量丰沛，流域水资源量相对比较丰富，但径流时空分布不均，汛期4—9 月径流量约占全年总量80%，致使洪涝灾害频繁。北江发源于江西省信丰县石碣大茅山，与西江在广东佛山市思贤滘连通后汇入珠江三角洲，流域面积4.67万km2。北江洪水主要由暴雨形成，暴雨中心主要在中下游英德至清远一带，代表站石角站较大洪水多出现在5—7 月[2]，有实测纪录以来，北江干流发生特大洪水的年份有1982年、2006年、2022年。

2 暴雨分析

2.1 暴雨成因

2022 年南海夏季风于5 月第3 侯（5 月11—15 日）爆发，较常年偏早。南海夏季风是在春末夏初大气环流的季节进程中，南海地区对流层低层盛行西南风、高层盛行东北风的一种环流形势，是我国冬季风结束、夏季风开始的信号[3]。南海夏季风气流将携带更为充沛的西南暖湿水汽从热带印度洋和南海输送到东亚大陆，流域对流性降雨明显增多。另外，影响我国东部冷空气频繁，尤其6月后，东北冷涡更加活跃并且向南发展加强、西太平洋副热带高压位置偏西且较为稳定，致使冷暖空气在流域上空频繁交汇，形成持续性的强降雨天气。

2.2 暴雨时空分布

暴雨时空分布呈现持续时间长、影响范围广、累计雨量大、落区重叠度高等特点。2022 年6 月珠江流域连续发生6 次强降雨过程，降雨历时长达23 d，累计降雨量超过250 mm 的笼罩面积为22.82 万km2，约占流域总面积50%。其中北江累计面平均降雨量594.8 mm，为1961 年有实测记录以来同期最多。强降雨过程的主雨区在广东韶关、清远、河源等市高度重叠，累计面雨量618.8～736.4 mm，较常年同期偏多90%～149%。

3 北江特大洪水分析

3.1 洪水情况

北江干流及支流连江均发生特大洪水，部分站点洪峰水位破历史纪录。北江上游浈江新韶站6 月21 日16 时出现洪峰流量6 120 m3/s，为1953 年以来的最大洪水；北江中游连江高道站6 月22 日18 时洪峰流量8 650 m3/s，是1954 年建站以来第二大流量。北江干流飞来峡水库6 月22 日23 时出现最大入库流量19 900 m3/s，为1915 年之后最大入库流量；北江干流控制站石角站6 月22 日11 时出现最大流量18 500 m3/s，为1924 年建站以来的实测最大洪水。北江干流新韶站、英德站、飞来峡站，北江支流连江阳山站、青莲站的洪峰水位均超过历史实测最大值。

3.2 洪水遭遇与组成

北江特大洪水期间，浈江新韶站洪峰与武水犁市站退水段在韶关遭遇，向下游演进过程中，与滃江洪峰和连江涨水段遭遇，形成北江飞来峡水库入库洪峰；经飞来峡水库调节，且飞来峡水库至石角站无控区间无洪水顶托，干流洪水快速向下游演进形成石角站洪峰，北江石角站6 月22 日11 时出现洪峰水位12.22 m，相应流量18 500 m3/s。统计北江干支流控制站洪水特征值，如表1所示。

表1 北江干支流控制站洪水特征值统计表

从3 d 洪水量比较可知，北江洪水主要来源于支流连江、浈江、武水和北江干流新韶至飞来峡无控区间洪水，其中浈江新韶站3 d洪水量占7 d洪水量的67%，武水犁市站3 d洪水量占7 d 洪水量的57%，连江高道站3 d 洪水量占7 d洪水量的52%，洪水洪量均比较集中。从3 d洪水量占北江石角站最大3 d洪水量的比例来看，浈江新韶站占石角集水面积的19.7%，但3 d洪水量占石角最大3 d洪水量的22.5%，连江高道站占石角集水面积的23.5%，但3 d洪水量占石角站最大3 d洪水量的38.2%，北江飞来峡站占石角站集水面积的89.2%，但3 d洪水量占石角最大3 d洪水量达97.4%。

3.3 与历史洪水对比

有实测纪录以来，北江干流分别在1982 年、2006 年和2022 年发生特大洪水。从洪水发生时间来看，1982 年特大洪水出现在5月，2022年特大洪水出现在6月，2006年特大洪水出现在7 月。统计北江主要水文站3 场特大洪水洪峰水文要素如表2 所示。石角站3 场特大洪水水位流量关系线比较见图1，洪水流量过程线比较见图2。

图1 石角站特大洪水水位流量关系线比较

图2 石角站特大洪水流量过程线比较

表2 北江特大洪水洪峰水文要素比较

从洪水量级来看，2022年6月北江中下游干流和支流连江的洪水量级最大。2022年6月北江飞来峡入库和石角站均达到特大洪水量级（50年一遇，17 600 m3/s），1982年5月横石站（可作为飞来峡入库代表站）达到特大洪水量级，但石角站没有达到特大洪水量级，2006 年7 月北江飞来峡入库和石角站均接近特大洪水量级。2022 年6 月连江高道站洪峰重现期超100 a，1982 年5 月和2006 年7 月高道站洪峰流量重现期均为超50 a。支流武水以2006 年7 月洪水最大，犁市站洪峰流量重现期接近50 a，1982年5月和2022年6 月的犁市站洪峰流量均未达到5 年一遇。支流滨江以1982年5月洪水最大，珠坑站洪峰流量重现期超100 a。

从洪峰水位来看，2022 年6 月洪水，北江上游干流韶关站洪峰水位低于2006年7月洪水，但高于1982年5月洪水；中游干流英德站洪峰水位为3场特大洪水最高；下游干流石角站洪峰水位为3 场特大洪水最低。北江支流连江站2022年6月洪峰水位低于1982年5月洪水，但高于2006年7月洪水。3场特大洪水石角站和高道站洪峰水位和洪峰流量量级不一致，水位流量关系发生明显变化。

从石角站水位流量关系线比较，相同流量量级，2022年6月洪水的水位最低，1982年5月洪水的水位最高，2006 年7 月洪水的水位居中。说明石角站存在断面下切的现象，尤其在小流量的情况下，2006 年之后的水位降低现象更明显，如石角站流量4 000 m3/s 时，2022 年6 月水位3.08 m，较2006年7月水位降低4.67 m，而2006年7月水位较1982年5月水位仅降低1.22 m。

从石角站洪水过程线比较，2022 年6 月特大洪水起涨流量9 200 m3/s，相对较大，1982 年5 月和2006 年7 月洪水起涨流量相对小且接近；2022 年6 月洪水涨水历时更长，达99 h，1982 年5 月和2006 年7 月洪水涨水历时分别为74 h、72 h；2022 年6 月洪水流量涨幅最小，约9 300 m3/s，2006年7月洪水流量涨幅最大，约16 300 m3/s，1982年5月洪水流量涨幅居中，约13 000 m3/s。

4 洪水预报分析

4.1 预报方案

北江干支流呈羽状分布，主要支流自上而下分别为武水、南水、滃江、连江、潖江、滨江和绥江，其中连江为最大支流。根据北江干支流水文站和水工程的分布、各站点实时报汛和流量监测情况，选择11个站点编制北江河系洪水预报方案，如图3所示。其中水工程节点有北江干流飞来峡水库和支流武水乐昌峡水库。

图3 北江河系洪水预报方案结构示意图

飞来峡水库位于广东清远市清城区飞来峡镇，坝址以上集水面积约3.41万km2，约占北江流域面积73%，是调蓄北江洪水的控制性防洪工程[4]，与潖江蓄滞洪区、芦苞涌和西南涌分洪水道联合运用，可将北江300 年一遇洪水削减为100 年一遇，100 年一遇洪水削减为50 年一遇。水库于1999 年建成，汛限水位24 m，洪水起调水位18 m，防洪库容13.36亿m3。

乐昌峡水库位于广东韶关乐昌市上游，坝址以上集水面积约0.50 万km2，约占武水流域面积70%，通过库堤结合、蓄泄兼施的防洪调度，可将乐昌市区防洪标准由10 年一遇提高到50 年一遇，与浈江的湾头水库联合调度，可将韶关市防洪标准由20年一遇提高到100年一遇。水库汛限水位144.5 m，防洪库容2.11亿m3[5]。

4.2 预报情况

4.2.1 涨水过程

6 月17 日上午，北江仍处于退水阶段，但依据欧洲中心ECTHIN数值降雨预报模式（以下简称欧洲模式）北江将有持续3 d的大到暴雨天气，水利部珠江水利委员会（以下简称珠江委）水文局发布北江将再次出现涨水过程的洪水预报预警。实际17日北江中游干流及支流潖江降暴雨到大暴雨，18 日北江中上游普降暴雨到大暴雨，18 日夜间北江石角站流量复涨。

19日上午依据欧洲模式北江仍将有2 d的中到大雨天气、中国气象局SCMOC 数值降雨预报模式（以下简称中国模式）北江中上游仍将有2 d大到暴雨天气，分别开展洪水作业预报，综合研判后发布北江石角站将出现大洪水的预报预警。实际19 日北江降大到暴雨，欧洲模式预报降雨偏小，北江石角站20 日上午流量快速涨至14 500 m3/s，超过中等洪水量级。

20 日上午分别根据欧洲模式和中国模式降雨预报结果开展洪水作业预报，欧洲模式预报北江未来24 h将有大到暴雨、中国模式预报北江未来24 h 将有暴雨到大暴雨，综合研判继续发布北江石角站将发生大洪水的预报预警。实际20 日北江中上游普降暴雨，干流及支流连江降大暴雨，北江上游浈江和中游支流连江流量快速增加，21 日上午浈江新韶站流量涨至5 220 m3/s，超过大洪水量级，连江高道站流量涨至6 150 m3/s，超过中等洪水量级。

21 日上午欧洲模式和中国模式预报北江降雨均明显减弱，珠江委水文局随即根据实际降雨开展北江干支流洪峰预报，预计支流滃江滃江站将于21日晚出现洪峰流量约1 510 m3/s、支流连江高道站将于22 日凌晨出现洪峰流量约9 450 m3/s，北江飞来峡水库将于22日上午出现入库洪峰流量约20 000 m3/s。实际21日北江中游干流仍降暴雨到大暴雨，连江高道涨水较慢，22 日上午流量涨至8 200 m3/s。22日上午根据水情变化和实际降雨，预报修正飞来峡水库将于22日晚出现入库洪峰流量约19 900 m3/s。在不考虑飞来峡水库调节影响情况下，预计北江石角站于23日上午出现洪峰流量约20 100 m3/s。

4.2.2 退水过程

6月22日北江降雨明显减弱，23日北江中上游干支流控制站陆续出峰回落。珠江委水文局根据飞来峡水库调蓄情况和飞来峡水文站监测流量过程开展北江石角站退水预报。结合北江上一场编号洪水的退水过程较预报过程慢的情况，考虑飞来峡水库调蓄后期泄洪及潖江蓄滞洪区启用后的影响，调整了退水预报的模型出流参数，最终发布退水过程预报，北江石角站流量将于25日上午才能退至编号标准（12 000 m3/s）以下。实际北江石角站流量在25日17时退至12 000 m3/s，比预计的时间还要推后10 h 左右。北江洪水过程主要控制断面预报过程情况见表3。

表3 北江主要控制断面预报过程情况汇总表

4.3 预报精度

由于本次北江特大洪水部分站点出现了历史最高水位、历史实测最大流量，预报过程无相似历史洪水过程作为参考，洪水作业预报主要依靠实时跟踪降雨、滚动调整涨水预报、多次进行联合会商来进一步提高预报精度。经统计，北江飞来峡水库17—24 日入库水量预测误差仅偏少1.3%，北江石角站洪水过程预报确定性系数达0.92，干流洪水过程预报总体精度较高。但支流洪峰预报仍有较明显偏差，如滃江、连江的控制站24 h 以内预见期的洪峰预报误差均偏大10%左右，连江高道站峰现时差相对较大。北江特大洪水主要站点预报与实测洪峰统计值对照见表4。

表4 北江特大洪水主要站点预报与实测洪峰统计值对照表

4.4 预报误差分析

4.4.1 预报降雨误差

气象机构发布的短期预报降雨，尤其是北江特大洪水造峰雨量级和落区存在较明显误差。如6月20日北江降雨是特大洪水造峰雨，预见期仅为24 h，欧洲模式整体预报降雨量偏小，没有预报出大暴雨量级，中国模式预报的大暴雨区域仅集中在中游飞来峡库区，实际上游浈江和中游连江的预报降雨均明显偏小。主要洪水来源区域的预报降雨误差是造成北江洪水预报有效预见期较短的主要原因。6月20日模式预报降雨和实际降雨分布见图4。

图4 6月20日北江流域实际降雨量与预报降雨量对比

4.4.2 方案模型误差

北江河系方案还不够完善，在北江特大洪水预报过程中还发现个别方案存在较大误差。如高道站以上的无流量控制站点区间面积较大，降雨产汇流的流量比重增加，导致预报洪峰出现的时间与实际比较相差19 h。另外，北江韶关至飞来峡水库区间可能在较大洪水量级时还存在峡谷束窄地形、区间流量叠加顶托等因素影响，造成实际飞来峡水库的入库洪峰比预报洪峰推后3 h。因此，在超过率定模型洪水样本的情况下，直接应用原方案开展作业预报，方案模型误差也是造成预报结果出现偏差的原因之一。

5 结论及建议

北江“2022.6”特大洪水由持续性暴雨造成，洪水主要来源于支流连江、浈江、武水和北江干流新韶至飞来峡无控区间洪水，洪水洪量均比较集中。北江河系预报方案在特大洪水预报过程中应用验证可行，但受预报降雨误差和方案模型误差影响，还存在洪水预报预见期不长、个别断面洪水过程预报不理想的情况。为进一步做好流域防汛及水工程联合调度水文情报预报技术支撑，建议今后加强以下基础工作。

（1）夯实珠江现代化水文站网基础。加大流量在线监测仪器研发及应用力度，实现适应流域水工程防灾联合调度预报需要的实时流量监测。加快攻破水文监测领域难关，填补重要水库入库流量监测空白，尽可能缩小无流量控制站点区间面积。

（2）完善北江河系预报方案体系建设。推进流域水工程雨水情实时信息共享，争取接入气象部门多种数值模式的预报降雨数据，加强区间洪水预报产汇流机理研究，完善以飞来峡、乐昌峡、湾头、南水、长湖等重要水库为节点的北江河系洪水预报方案体系建设。