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        2017年淮河流域秋汛特點(diǎn)分析
        ——以王家壩站為例

        2020-04-11 01:37:06
        治淮 2020年1期
        關(guān)鍵詞:王家壩場(chǎng)次產(chǎn)流

        (淮河水利委員會(huì)水文局(信息中心) 蚌埠 233001)

        2017年9月23日~10月17日,淮河流域持續(xù)陰雨,流域累計(jì)降水量181.4mm,受持續(xù)強(qiáng)降水影響,淮河干流遭遇嚴(yán)重秋汛,出現(xiàn)3次明顯漲水過(guò)程,干流王家壩站于10月上中旬連續(xù)出現(xiàn)2次超警洪水過(guò)程。最高洪峰水位達(dá)到28.31m,超警戒水位0.81m,為2010年以來(lái)最高水位,列1952年以來(lái)歷史同期(10月份)首位(超1983年10月最高水位0.45m),相應(yīng)洪峰流量為4370m3/s。

        1 降雨分析

        1.1 氣象成因

        9月末~10月5日,副高增強(qiáng)北抬控制長(zhǎng)江以南地區(qū),副高584 線位于淮北一線,烏拉爾山以東至西西伯利亞地區(qū)為橫槽控制,橫槽分裂多股冷空氣沿新疆西部進(jìn)入我國(guó),弱冷空氣經(jīng)河套底部東移南下,與副高西北側(cè)的暖濕氣流交匯,導(dǎo)致流域出現(xiàn)暴雨~大暴雨降水。10月6~9日,副高繼續(xù)增強(qiáng)北抬控制流域,流域轉(zhuǎn)為晴好天氣。10~11日,蒙古中部低槽東移南壓,副高減弱南退,受冷暖空氣共同影響,流域再一次出現(xiàn)大~暴雨降水過(guò)程。

        1.2 降雨過(guò)程

        9~10月期間淮河流域連續(xù)發(fā)生3次強(qiáng)降雨過(guò)程,9月23~28日淮河流域面雨量58.2mm,淮河水系75.5mm,王家壩以上89mm;9月30日~10月5日淮河流域面雨量74.0mm,淮河水系87.9mm,沂沭泗水系40.0mm,王家壩以上104.2mm,10月10日~12日淮河流域面雨量30.2mm,淮河水系32.9mm,沂沭泗水系23.4mm,王家壩以上54.3mm,9月30日~10月5日降水過(guò)程最大。降雨過(guò)程如圖1~圖4所示。

        1.3 降雨特點(diǎn)

        (1)場(chǎng)次暴雨過(guò)程較多,間隔時(shí)間偏短。9月23日~10月18日形成三場(chǎng)強(qiáng)降雨過(guò)程,且降雨比較連續(xù),降雨過(guò)程之間最短間隔時(shí)間為2d,最長(zhǎng)間隔時(shí)間為5d,形成持續(xù)性降雨。

        (2)暴雨強(qiáng)度大,籠罩范圍廣。淮河流域累計(jì)降水量181.4mm,較歷史同期(49.4mm)偏多267%;降水量100mm 以上的籠罩面積達(dá)22萬(wàn)km2,占淮河流域總面積八成以上,降水量250mm 以上的籠罩面積達(dá)8.5萬(wàn)km2,9月23日~10月18日期間王家壩以上累計(jì)平均降雨量296mm。

        圖1 9月23~28日淮河流域降雨過(guò)程圖

        2 洪水過(guò)程

        9月23日~10月18日,王家壩站連續(xù)發(fā)生兩場(chǎng)超警洪水。9月30日~10月4日降雨產(chǎn)生的超警洪水為2號(hào)洪水,10月10~11日降雨形成的第二場(chǎng)超警洪水為3號(hào)洪水,見(jiàn)表1。

        2號(hào)洪水起止時(shí)間為9月25日~10月11日,9月25日8時(shí)2號(hào)洪水開(kāi)始起漲,起漲流量255m3/s,相應(yīng)水位22.44m,7日14時(shí)洪水水位達(dá)到最高,洪峰水位為28.31m,是自1952年以來(lái)歷史同期(10月份)最高水位,相應(yīng)洪峰流量為4370m3/s,且為2010年以來(lái)最大洪水。

        3號(hào)洪水起止時(shí)間為10月11日8時(shí)至10月25日8時(shí),10月11日8時(shí)3號(hào)洪水開(kāi)始起漲,起漲流量1560m3/s,相應(yīng)水位26.25m,14日14時(shí)洪水水位達(dá)到最高,洪峰水位為27.92m,超過(guò)警戒水位(27.50m)0.42m,相應(yīng)流量3470m3/s。

        圖2 9月30日~10月5日淮河流域降雨過(guò)程圖

        3 洪水特點(diǎn)

        3.1 洪水組成

        王家壩站洪水主要由息縣站、潢川站、班臺(tái)站以及區(qū)間來(lái)水四部分組成。根據(jù)王家壩站兩場(chǎng)場(chǎng)次洪水過(guò)程,利用馬斯京根法進(jìn)行河道洪水演算,分別得到息縣站、班臺(tái)站、潢川站到王家壩站的洪水過(guò)程,進(jìn)而根據(jù)水量平衡得到區(qū)間來(lái)水,計(jì)算得出各組成部分占王家壩站洪水洪峰比例。

        其中,息縣站和班臺(tái)站兩次洪水過(guò)程來(lái)水占比均較大,息縣站占比分別為47.8%和41.9%,班臺(tái)站占比分別為31.5%和33.7%,區(qū)間來(lái)水占比次之,分別為16.9%和18.8%,潢川站來(lái)水比例最小,均不超過(guò)10%??芍獌蓤?chǎng)洪水主要來(lái)水分別是淮河上游來(lái)水以及淮河北部支流來(lái)水,南部支流來(lái)水較少,見(jiàn)表2。

        圖3 10月10~12日淮河流域降雨過(guò)程圖

        3.2 洪水漲率分析

        結(jié)合漲率計(jì)算公式,得到2號(hào)洪水上漲階段平均漲率為0.9cm/h,3號(hào)洪水平均漲率為1.5cm/h,可知3號(hào)洪水的平均漲率高于2號(hào)洪水的平均漲率,如圖5所示。

        圖4 王家壩以上場(chǎng)次洪水日降雨過(guò)程圖

        由圖5可知,3號(hào)洪水前期漲水階段水位增長(zhǎng)速率較大,遠(yuǎn)高于2號(hào)洪水的上漲速率,后期3號(hào)洪水上漲速率減緩仍高于2號(hào)洪水,分析原因主要是王家壩以上前期降雨較多,土壤濕度基本飽和,極易形成產(chǎn)流,降雨很快形成徑流匯集到河道中形成洪水。土壤濕度可以用前期影響雨量Pa 表示,兩場(chǎng)洪水過(guò)程中的Pa 變化如圖6所示。

        圖6中,Pa值隨著降雨量的變化趨勢(shì)而變化,并且3號(hào)洪水發(fā)生時(shí)的Pa 大于2號(hào)洪水發(fā)生時(shí)的Pa值,表示土壤濕度相對(duì)于前一場(chǎng)洪水較為飽和。根據(jù)蓄滿產(chǎn)流原理,前期影響雨量較大時(shí),降雨更易形成產(chǎn)流,因而產(chǎn)流區(qū)間徑流更快匯流到淮河干流河道中,增加洪水上漲速率,與圖5結(jié)果一致。

        圖5 王家壩站洪水漲率分析圖

        圖6 降雨量及Pa 變化過(guò)程圖

        表1 王家壩站場(chǎng)次洪水過(guò)程特征信息表

        表2 王家壩站場(chǎng)次洪水組成表

        4 結(jié)論

        2017年9~10月淮河流域發(fā)生嚴(yán)重秋汛,連續(xù)生成3 場(chǎng)次強(qiáng)降雨過(guò)程,王家壩站發(fā)生兩場(chǎng)超警洪水。

        (1)9~10月西太平洋帶副熱帶高壓線異常北抬,淮河流域處于高壓邊緣,加之冷空氣南下以及江淮切變線等天氣因素,形成持續(xù)降雨過(guò)程。

        (2)王家壩站秋汛2號(hào)洪水最高水位為28.31m,是自1952年歷史同期的最高水位;且3號(hào)洪水水位上漲速度較快,二次洪峰峰現(xiàn)時(shí)間距前場(chǎng)次洪峰時(shí)間較短,形成復(fù)式洪水,兩場(chǎng)洪水超警時(shí)間總長(zhǎng)為149h,持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

        (3)秋汛超警洪水連續(xù)發(fā)生,由于前期強(qiáng)降雨影響,土壤濕度基本飽和,后續(xù)降雨極易形成產(chǎn)流,匯集洪水到河道中。3號(hào)洪水漲率明顯大于2號(hào)洪水,河道水位上漲速度快,極易形成洪災(zāi),增加防汛的難度。

        因此,分析王家壩站超警洪水的產(chǎn)生原因,特別是復(fù)式洪水的洪水過(guò)程、洪水組成及洪峰特點(diǎn),掌握洪水變化規(guī)律,對(duì)提高洪水預(yù)報(bào)精度、降低洪水風(fēng)險(xiǎn)具有十分重要的意義■

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