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        2016年秦淮河流域暴雨洪水分析

        2018-05-17 07:49:52聞?dòng)嗳A馮勝男
        江蘇水利 2018年4期
        關(guān)鍵詞:洪量秦淮河東山

        陳 靜,聞?dòng)嗳A,嚴(yán) 鋒 ,馮勝男

        (1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局,江蘇 南京 210029;2.江蘇省水文水資源勘測(cè)局南京分局,江蘇 南京 210008)

        1 概述

        秦淮河流域位于長(zhǎng)江下游南岸,流域面積2684 km2,上游有溧水河、句容河兩源,匯合處設(shè)有前垾村水文站,中游設(shè)有東山水位站,下游為南京市及江寧區(qū),由秦淮新閘和武定門(mén)閘控制入長(zhǎng)江。

        2016年秦淮河流域發(fā)生了超歷史的暴雨洪水,為1991年、2003年、2007年和2015年以來(lái)的一場(chǎng)特大洪水,秦淮河?xùn)|山水位站最高水位11.44 m,超警戒水位2.94 m,超2015年歷史最高水位0.27 m,本文將對(duì)2016年暴雨洪水進(jìn)行全面的分析,并與歷史典型洪水進(jìn)行比較,計(jì)算其洪水重現(xiàn)期,為流域防洪規(guī)劃和治理提供服務(wù)。

        2 暴雨分析

        2016年秦淮河流域年降水量1867.3 mm,較多年平均降水量偏多75%,歷史排位第一;其中梅雨期降水量為598.4 mm,比多年平均偏多1.46倍,歷史排位第一;汛前1~4月,汛期5~9月以及汛后10~12月降水量均比多年平均值偏多,特別是汛后降水量比多年平均偏多2.41倍,2016年秦淮河流域主要時(shí)段降水量與歷史比較見(jiàn)表1。

        2016年秦淮河流域暴雨洪水發(fā)生在梅雨期6月19日~7月20日,本文著重分析該時(shí)間段區(qū)域暴雨洪水。

        2.1 暴雨時(shí)空分布

        由2016年秦淮河流域梅雨期逐日面降水量過(guò)程(圖1)可知,秦淮河流域降雨過(guò)程集中在6月30日~7月7日。其中7月1日全流域普降大暴雨,面雨量達(dá)128.1 mm,中心最大降雨量在溧水河上游天生橋站,為189 mm。150 mm以上暴雨分布在溧水河上游干河一帶,句容河流域降雨量100~150 m。最大3 d降雨量發(fā)生在7月1~3日,流域面雨量215.7 mm,溧水河上游降雨量超300 mm句容河降雨量在250 mm以上,最大點(diǎn)雨量天生橋站達(dá)334 mm;最大7 d雨量發(fā)生在6月30日~7月6日,流域面雨量達(dá)400.6 mm,排歷史第1位。

        圖1 2016年秦淮河流域梅雨期逐日面降水量過(guò)程圖

        2.2 與歷史暴雨比較

        2.2.1 代表站最大 1 d、3 d、7 d 雨量

        本次流域最大1 d、3 d、7 d暴雨中心雨量分布在溧水河區(qū)域,分布范圍廣,天生橋代表站最大1 d、3 d的點(diǎn)雨量排歷史第2位,最大7 d點(diǎn)雨量532.7 mm排歷史第1,而東山站和前垾村站點(diǎn)暴雨并不突出,最大1 d和3 d雨量均在歷史第3位以外,僅最大7 d暴雨排歷史第2和第3位。秦淮河流域代表站最大1 d~7 d雨量詳見(jiàn)表2。

        2.2.2 暴雨籠罩面積

        根據(jù)秦淮河流域特性,最大1 d至最大3 d暴雨與流域洪水緊密相關(guān),再次是最大7 d。本次選取 2015、2007、2003、1991年最大 3 d暴雨進(jìn)行對(duì)比,各級(jí)暴雨籠罩面積計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。可知2016年最大3 d暴雨籠罩面積超過(guò)200mm,為2230 km2,大于2003年和2007年,小于2015年與1991年??傮w看來(lái),2016年最大3 d暴雨量級(jí)大于2007年和2003年,小于2015年和1991年。

        2.2.3 最大1 d、3 d、7 d面雨量與重現(xiàn)期比較

        根據(jù)流域內(nèi)27個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的雨量代表站進(jìn)行逐日面雨量算術(shù)平均統(tǒng)計(jì),得出歷年最大1 d、3 d、7 d面雨量,選取 2015、2007、2003、1991年 4個(gè)大水年進(jìn)行歷史排位和重現(xiàn)期分析,成果見(jiàn)表4。2016年流域最大1 d面雨量為121.8 mm,排歷史第12位,重現(xiàn)期7年,小于2005年和1991年,與2003年相當(dāng),大于2007年;最大3 d為215.7 mm,排歷史第6,重現(xiàn)期13年,小于2005、2007、1991年,大于2003年;最大7 d為400.6 mm,排歷史第一,重現(xiàn)期52年,大于各典型年。由表4可知,2016年秦淮河流域最大3 d和最大7 d暴雨量級(jí)大,是形成流域性大洪水的主導(dǎo)因素。

        表1 2016年秦淮河流域主要時(shí)段降水量與歷史比較統(tǒng)計(jì)表

        表2 2016年秦淮河流域代表站最大1 d~7 d雨量歷史統(tǒng)計(jì)表

        表3 2016年最大3 d暴雨籠罩面積與典型年比較表

        表4 2016年秦淮河流域最大1 d、3 d和7 d面雨量與典型年比較

        3 洪水分析

        3.1 洪水過(guò)程

        2016年7月1日始,由于秦淮河流域普降大到大暴雨,秦淮河水位暴漲,流量也急速加大。7月2日秦淮河干流前垾村水文站最大洪峰流量1200 m3/s,超過(guò)歷史最大流量1100 m3/s(2015年6月28日),之后流量逐步減少到100 m3/s(7月14日),最高水位12.17 m出現(xiàn)在7月5日,超過(guò)歷史最高水位12.14 m(2015年6月27日)。 2016年秦淮河流域控制站大洪水期洪水過(guò)程圖見(jiàn)圖2。

        圖2 2016年秦淮河流域控制站大洪水期洪水過(guò)程

        秦淮河下游東山站水位與上游前垾村水位變化基本一致,從7月1日5:00開(kāi)始上漲,17:45達(dá)到警戒水位8.50 m,7月2日11∶45為10.74 m,達(dá)到1991年最高水位,7月4日8:20達(dá)到歷史最高水位11.17 m(2015年6月27日),7月5日5:50達(dá)到11.41 m,超過(guò)歷史最高水位0.24 m,超警戒水位2.91 m。7月7日3時(shí)開(kāi)始秦淮河流域再次遭遇大暴雨,東山站水位7日6:20達(dá)到了11.44 m,超過(guò)歷史最高水位0.27 m,超警戒水位達(dá)2.94 m,隨后水位開(kāi)始回落。在退水階段,因受新一輪強(qiáng)降雨影響,7月15日,東山站水位最高回漲至10.10 m,之后緩慢回落,至8月1日降至警戒水位之下,洪水過(guò)程整整持續(xù)44 d。

        3.2 與歷史洪水比較

        3.2.1 控制站洪水特征值

        2016年秦淮河流域洪水特征值及與典型年比較見(jiàn)表5。由表5可知,2016年秦淮河干流前垾村站最大洪峰流量為1200 m3/s,大于2015年的1100 m3/s,為歷史最大;中游東山站最高水位11.44 m,大于2015年的11.17 m,為歷史第一;下游秦淮新河閘和武定門(mén)閘合計(jì)日均最大泄洪1342 m3/s,其中秦淮新河閘日平均泄洪865 m3/s,武定門(mén)閘日平均泄洪477 m3/s,出現(xiàn)在7月5日,排歷史第二,小于2015年的1456 m3/s。2016年最大泄洪小于2015年的最大泄洪的主要原因是2016年長(zhǎng)江潮位的頂托比2015年更厲害,2016年7月5日長(zhǎng)江南京站高潮位9.89 m大于2015年6月28日南京站高潮平均8.77 m,高潮位的頂托使得下泄流量減小。

        3.2.2 最大 3 d、7 d 洪量

        秦淮河流域下泄總流量由秦淮新河閘和武定門(mén)閘控制,統(tǒng)計(jì)各典型年最大3 d和7 d洪量,結(jié)果見(jiàn)表6。秦淮河流域2016年最大3 d洪量為3.41億m3,大于所有典型年最大3 d洪量,最大7 d洪量為7.58億m3,同樣大于歷史所有典型年最大7 d洪量。

        表5 2016年秦淮河流域洪水特征值及與典型年比較表

        表6 秦淮河2016年與歷史典型年最大3 d、7 d洪量對(duì)比表

        3.3 洪水重現(xiàn)期分析

        2016年秦淮河流域洪水重現(xiàn)期從2個(gè)方面進(jìn)行比較分析:一是從秦淮河流域東山站最高水位分析其重現(xiàn)期,二是從秦淮河流域最大3 d、7 d排水洪量來(lái)分析其重現(xiàn)期。

        3.3.1 最高水位重現(xiàn)期分析

        2016年?yáng)|山站最高水位11.44 m,是多種因素影響的結(jié)果,選取1950~2016年歷年最高水位進(jìn)行頻率分析可知,2016年?yáng)|山站最高水位重現(xiàn)期為70年。

        根據(jù)南京市水利局等單位編寫(xiě)的《南京市防洪規(guī)劃報(bào)告(2013~2030年)》成果,東山100一遇、50年一遇現(xiàn)狀水位復(fù)核的設(shè)計(jì)水位分別是11.85 m和11.39 m,對(duì)照規(guī)劃研究成果,2016年?yáng)|山站最高水位11.44 m的重現(xiàn)期超50年。

        根據(jù)芮孝芳、陳潔云發(fā)表的《感潮河段設(shè)計(jì)水位的推求》成果,東山100年一遇和50年一遇設(shè)計(jì)水位分別是11.93 m和11.49 m,對(duì)照該成果,2016年?yáng)|山站最高水位11.44 m的重現(xiàn)期接近50年。

        3.3.2 最大3 d、最大7 d洪量重現(xiàn)期分析

        秦淮河流域洪水外排主要是通過(guò)秦淮新河閘及武定門(mén)閘向長(zhǎng)江排水,秦淮新河閘1982年有排水流量資料,而武定門(mén)閘1962年有實(shí)測(cè)排水流量資料,將兩閘逐年日平均流量進(jìn)行合并,并統(tǒng)計(jì)1962~2016年逐年最大3 d、最大7 d洪量,秦淮河流域2016年最大3 d、7 d洪量分別為3.41億m3和7.58億m3,均為歷史最大值。根據(jù)頻率計(jì)算分析,最大3 d洪量重現(xiàn)期為37年,最大7日洪量重現(xiàn)期為56年。

        4 結(jié)語(yǔ)

        2016年秦淮河流域年降水量和汛后降水量為歷史第一,梅雨期降雨量?jī)H次于1992年,排歷史第二。由梅雨期暴雨時(shí)空分析可知,2016年秦淮河流域暴雨具有相對(duì)集中、范圍廣、強(qiáng)度大、持續(xù)性強(qiáng)的顯著特點(diǎn),流域最大3 d面雨量及暴雨籠罩面積小于2015年和1991年,但大于2003年,與2007年相當(dāng)。

        流域干流上游代表站發(fā)生超歷史最大洪峰流量,中游控制站東山站發(fā)生超歷史最高水位,下游最大3 d、7 d泄洪流量為歷史最大。流域洪水重現(xiàn)期經(jīng)多方比較,超50年。

        參考文獻(xiàn):

        [1]聞?dòng)嗳A,陳靚.秦淮河流域“2007·7”暴雨洪水分析[J] .人民長(zhǎng)江,2008(15)∶20-24 .

        [2]南京市水利局,等 . 南京城市防洪規(guī)劃(2013~2030年)[R] . 2014 .

        [3]江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 . 秦淮河流域防洪規(guī)劃(討論稿)[R] . 2002 .

        [4]芮孝芳,陳潔云 . 感潮河段設(shè)計(jì)水位的推求[J] . 水利水電技術(shù),1999(11)∶39-42 .

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