绕阳河“7·28”暴雨洪水及流域设计洪水复核

张心怡

（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110003）

1 概况

绕阳河是辽河右侧最大的支流，位于辽宁省中部平原区的西侧、医巫闾山以东，发源于阜新县扎兰营子乡，自北向南流经阜新市、沈阳市、锦州市、鞍山市、盘锦市，于盘山县东郭街道汇入辽河，流域面积10 348 km2，干流河长326 km[1]，其中东白城子以上为低山丘陵区，河长130.53 km，流域面积2 063 km2；东白城子以下为冲积平原区，河长195.5 km，流域面积8 285 km2。

绕阳河支流东沙河上建有友邻、龙湾、八宝海等中型水库，干流郑家处有郑家蓄滞洪区，该处河道上原建有闸门，现闸门已毁坏。

绕阳河流域水文资料较长的测站有韩家杖子站、东白城子站；其次是友邻站、胡家站、司屯站。但大多数测站观测资料年限很短或精度较差，如王回窝堡站，较大洪水时漫溢跑水，致使其测验精度低，只能作为参考。流域内主要水文测站分布，如图1所示。

图1 绕阳河流域主要水文测站分布

2 “7·28”洪水过程

2.1 暴雨成因分析

2022 年，辽宁省降水异常偏多。从年代季的尺度上看，从2020年开始，辽宁省降水进入偏多阶段。从海温角度上看，赤道中东太平洋的拉尼娜现象一直存在，印度洋海温偏暖，北大西洋海温三极子呈正位相，这样的海温配置，通过海气相互作用，影响中高纬环流，导致初夏东北地区冷涡偏强，冷空气比较活跃，造成6 月降水异常偏多。7 月，从大气环流异常角度看，中高纬的大气环流和副热带高压的配置也是非常有利于降水的，即西太平洋副热带高压北界位置比较偏北，增强了水汽的输送，另外，7月的台风变性后温带气旋北上，也加剧了7月降水异常偏多。

2022 年7 月28—30 日，辽宁省出现当年入汛以来持续时间最长、强度最大的一次区域暴雨过程，强降水极值主要出现在绕阳河流域。

2.2 降雨过程及分析

绕阳河流域总降水时间在24 h 左右，各雨量站降水量主要集中在6～7 h，但主要降水的发生时间各分区有差异，东白城子以上及友邻水库以上分区比羊肠河及羊肠河口以下分区早6 h，比东白城子—王回窝堡分区早13 h。

“7·28”场次降雨最大点雨量五家子站为243 mm，最大1 h降雨量谭家堡子站60 mm，最大24 h降雨量五家子站240 mm[2]。根据绕阳河流域各雨量站降水资料，绘制了绕阳河流域本场降水等值线图，如图2所示。从图2可以看出，绕阳河流域各地降水不均，最大降水可达240 mm，最小降水120 mm，出现3 个大于200 mm 的暴雨中心，分别位于绕阳河干流上游、右岸支流东沙河友邻水库以上及绕阳河干流下游右岸。

图2 绕阳河流域“7·28”暴雨等值线

“7·28”韩家杖子站以上24 h 面降水量158 mm，24 h 降水相当于30 a 一遇；友邻水库以上24 h 面降水198 mm，24 h降水相当于50 a一遇。

2.3 洪水过程还原及洪水重现期

韩家杖子站7月28日19时最大洪峰为2 590 m3/s，3 d 洪量为6 620 万m3，洪量的径流系数为0.65。东白城子站7月29日4时最大洪峰为2 240 m3/s，3 d洪量为13 150 万m3，洪量的径流系数为0.44。友邻水库7 月28 日22 时最大洪峰为3 700 m3/s，3 d 洪量为7 380万m3，洪量的径流系数为0.89。主要站“7·28”洪水过程线[3]，如图3所示。

图3 韩家杖子站、东白城子站及友邻水库“7·28”洪水过程线

绕阳河主要站中，韩家杖子、东白城子、四家子、杜家、司屯站洪水按实测资料统计计算；友邻水库、龙湾水库按水库观测资料进行还原计算；胡家站考虑了上游友邻及龙湾水库的调蓄影响。

与绕阳河流域原设计洪水比较，韩家杖子站“7·28”洪峰超50 a 一遇，3 d 洪量达1 000 a 一遇，洪峰及洪量均是自1951 年有实测资料以来的第一位；东白城子站“7·28”洪峰为20 a 一遇，3 d 洪量达200 a 一遇，3 d 洪量是自1951 年有实测资料以来的第一位；东沙河友邻水库“7·28”洪峰及洪量均是有实测资料以来的第一位，洪峰及1 d 洪量为100 a 一遇，3 d 洪量达200～300 a 一遇。经统计分析，绕阳河各测点“7·28”洪水分析成果，详见表1。

表1 绕阳河各测点“7·28”洪水分析成果

2.4 暴雨洪水分析结果

（1）通过暴雨过程分析和洪水过程还原，可以得到以下结论：“7·28”洪水韩家杖子站24 h降水为30 a一遇，而洪峰超50 a一遇；友邻水库以上24 h降水相当于50 a 一遇，而洪峰重现期近100 a 一遇。“7·28”洪水韩家杖子站、东白城子站及友邻水库洪峰洪量重现期大于暴雨重现期，这种情况是比较罕见的。经本次分析研究，该情况与降水开始前的土壤含水量有较大关系。

采用Pa表示降水开始时刻的土壤含水量，以毫米为单位。Pa与前期的降雨量有密切关系，如前期降雨量越大且与本次降雨的间隔越近，则Pa值越大，反之则越小。每场降水的Pa值由本次降水开始前的10～15 d的降水通过公式计算得到，计算公式如下[4]：

式中：K为流域蓄水的日消退系数；Pt-1，Pt-2，…，Pt-n为本次降水前1，2，…，n d的降水量（mm）。

根据计算结果，绕阳河“7·28”洪水韩家杖子站、东白城子站及友邻水库洪峰洪量重现期大于暴雨重现期现象的原因如下：绕阳河流域6 月以来累计降水特大，为有资料以来最大值，前期影响雨量Pa=64 mm，土壤含水量较高。而绕阳河位于辽宁省西部，属辽西半干旱地区，该地区产流机制为超渗产流，即当降雨强度大于土壤下渗强度时就会产生地面径流。绕阳河“7·28”洪水的发生，正是因为在降雨前土壤维持着较高含水量，土壤下渗强度较低，导致整个包气带未达到田间持水量，即产生了地面径流，也是洪峰洪量重现期大于暴雨重现期的原因。

（2）韩家杖子—东白城子河长为76 km，比降约为0.75‰～1.25‰；东白城子—四家子河长约为90 km，比降约为0.4‰～0.75‰。在分析洪水过程与传播时间时发现，在上游丘陵地带，洪水自韩家杖子传播至东白城子时间为9 h，而从东白城子传播至四家子时间为40 h，在河长相近的情况下，洪水传播时间有明显差异。东白城子以下河道的比降较缓，在一定程度上导致洪水传播较慢。但经分析，出现该情况的主要原因在于，在东白城子以下姚大坑—郑家闸段天然形成了宽阔平坦、河槽调蓄能力很大的河道，可以作为蓄滞洪区进行自然调节。绕阳河“7·28”洪水在该段蓄滞洪区滞洪近20 h，洪峰从2 240 m3/s 衰减至1 360 m3/s，下降近40%，发挥了较好的“上吞下吐”能力，为下游洪水防御和人民转移提供了关键时间。

3 设计洪水复核

3.1 洪水排位及历史重现期

本次加入“7·28”洪水后，将绕阳河主要站前4位大洪水重新排位，结果详见表2。

表2 绕阳河历史洪水成果

经历史洪水调查发现，1930 年洪水的降水量在历史上是非常罕见的。友邻水库处于暴雨中心区域，7 d降水量达1 000 mm，韩家杖子以上7 d降水量800 mm，并较准确地计算出洪峰流量。另外，也访问到了1886 年曾发生过的大洪水，因调查的洪痕不准，未计算洪峰流量，但确认1886 年洪水不小于1930 年洪水。因此，本次韩家杖子站、东白城子站及友邻水库1930 年洪峰重现期[5]按136 a（1887—2022年）一遇考虑。

由于韩家杖子站及友邻水库2022 年洪峰为1931 年以来最大值，所以将其作为特大值从实测系列中提出，洪量重现期为92 a。韩家杖子站、东白城子站及友邻水库2022 年3 d 洪量也作为特大值从实测系列中提出，洪量重现期为92 a。

3.2 水文站设计洪水

本次将绕阳河流域主要水文（水库）站洪水系列延长至2022 年，根据本次各站处理后的洪峰、洪量重现期，在经验排频后，以绘线读点法进行频率计算，以皮尔逊Ⅲ型曲线配线，各站洪峰Cs/Cv=3，3 d洪量Cs/Cv=2.5，Cv经综合平衡后选定，并达到适线较好的目的。本次复核的绕阳河流域各站设计洪水成果，详见表3。

表3 绕阳河主要站设计洪水成果比较

由表3 可知，洪水系列延长后，韩家杖子站洪峰设计值下降幅度在2.1%～15%；3 d洪量增大幅度较大，其中1 000 a 一遇设计3 d 洪量增大48.7%、100 a一遇设计3 d洪量增大36.9%。

东白城子站洪峰设计值下降幅度在9.8%～18%；100 a 一遇设计3 d 洪量增大8.8%，30 a 一遇以下设计洪量略有减小。

友邻水库1 000 a一遇设计洪峰增大20%，100 a一遇设计洪峰增大12.4%；1 000 a 一遇设计洪量增大19.1%，100 a一遇设计洪量增大9.5%。

4 结论和建议

（1）通过对绕阳河流域2022 年“7·28”暴雨洪水过程进行还原和分析，能进一步了解该场暴雨洪水成因、暴雨中心分布及洪水发展的全过程。还原出的韩家杖子站洪峰及3 d 洪量、东白城子站3 d 洪量、友邻水库洪峰及3 d 洪量均为有实测资料以来第一位，本次成果对该流域设计洪水成果采用、建立上下游联动的绕阳河防洪体系具有重要的指导作用。

（2）通过计算，对绕阳河流域2022 年“7·28”暴雨洪水过程中出现的洪峰洪量重现期大于暴雨重现期问题、洪水传播时间及削峰问题进行了分析，解释了不合理的原因。

（3）本次洪水复核后，韩家杖子站设计3 d洪量、友邻水库设计洪峰及设计3 d 洪量与原采用成果相比有所增大，出于工程安全性及保护两岸人民群众生命财产安全的考虑，建议增大绕阳河设计洪水成果，采用本次复核成果。

（4）绕阳河干流上无控制性水库工程，在东白城子以下段干流仅依靠姚大坑—郑家闸段天然形成的宽阔平坦、河槽调蓄能力很大的河道作为蓄滞洪区进行自然调节。建议在绕阳河干流寻找合适地点进行控制性水库工程的可行性研究。在未增加水库工程时，建议重建郑家闸，联合支流东沙河3个水库进行区域洪水联合调度。