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        郁江“2018.08”洪水預(yù)報淺析

        2020-05-09 12:30:16李川琳
        廣西水利水電 2020年2期
        關(guān)鍵詞:左江右江崇左

        李川琳

        (廣西南寧水文中心,南寧 530001)

        2018年8月上旬,受持續(xù)強(qiáng)降雨和上游來水共同影響,郁江干流南寧城區(qū)河段出現(xiàn)當(dāng)年入汛以來最大洪水,郁江干流南寧水文站出現(xiàn)復(fù)式洪水過程,兩次洪峰水位均超設(shè)防水位,其中6日09:00出現(xiàn)洪峰水位72.27m,超設(shè)防水位2.87m,為2018年首場超設(shè)防水位洪水。

        1 流域概況

        1.1 自然地理

        郁江是西江右岸1級支流,也是西江最大的支流,發(fā)源于云南省廣南縣那倫鄉(xiāng)。河流自西北流向東南,流經(jīng)廣西西林、田林縣河段稱馱娘江;流入百色市與澄碧河匯合后始稱右江,再流經(jīng)右江區(qū)、田陽、田東、平果、隆安縣,至南寧市區(qū)江西鎮(zhèn)宋村,左江從右岸匯入后始稱郁江。右江干流全長718 km,流域面積40 204 km2,其中廣西境內(nèi)30 480 km2。郁江主要控制站南寧水文站位于南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū),處在郁江的中上游,在左江、右江匯合口下游約30 km處,集水面積為72 656 km2。

        (1)右江。右江是郁江的主源,發(fā)源于云南省廣南縣那倫鄉(xiāng)。右江流經(jīng)百色市右江區(qū)、田陽、田東、平果、隆安縣,至南寧江西鎮(zhèn)宋村與左江匯合。右江水文控制站隆安水文站集水面積32 709 km2。轄區(qū)內(nèi)匯入右江的主要支流有:武鳴河、馱玉河、淥水江等。

        (2)左江。左江發(fā)源于越南與中國寧明縣交界的枯隆山,在越南境內(nèi)稱為奇窮河,自憑祥市平而關(guān)流入中國后稱為平而河,至廣西龍州縣城接納水口河后稱為左江。左江控制水文站崇左水文站集水面積26 823 km2。

        1.2 水文氣象

        南寧市地處亞熱帶,北回歸線以南,陽光充足,氣候濕潤,雨量充沛,常年氣溫較高,夏長冬短,熱雨同季,一年四季變化不明顯,無霜期長。多年平均降雨量1310 mm,降雨量年內(nèi)分配極不均勻,70%的降雨量集中在5~9月份。降雨特點:鋒面雨多出現(xiàn)在5~6月,臺風(fēng)雨多出現(xiàn)在7~9月,有時會推遲至10月份;鋒面、切變線、低渦雨常出現(xiàn)在7~8月。造成南寧市區(qū)域降雨的主要天氣系統(tǒng)有鋒面、西南低渦、切變線、低壓槽、輻合線和臺風(fēng)等。鋒面雨和低渦暴雨多發(fā)生在4~6月。7~9月,有時延遲至10月份,臺風(fēng)或熱帶低壓是郁江發(fā)生災(zāi)害洪水的主要天氣過程。

        1.3 洪水特性與組成

        郁江南寧河段洪水的來水由3個部分組成,即左江來水、右江來水、區(qū)間來水。左江以崇左水文站為控制站,右江以隆安水文站為控制站,崇左、隆安水文站以下至南寧水文(三)站之間的流域面積為區(qū)間。洪水來水量一般以左江來水為主,右江來水次之,區(qū)間來水量最小。

        上游左江崇左站與右江隆安站最大合成流量至南寧(三)站洪峰傳播時間24 h,洪水主要來自左江(左江占64%,右江占36%),洪水過程線較胖,大洪水多為雙峰型。洪水時間較長,一般漲洪歷時為3~5 d,洪峰持續(xù)時間約為6 h,退水歷時為7~10 d。郁江上游主要控制站及洪水傳播時間見圖1

        圖1 郁江干支流主要控制站及洪水傳播時間示意圖

        1.4 水利工程概況

        右江干流百色水文站以下至隆安水文站以上河段,自上而下建立有那吉電站、魚梁電站、金雞灘電站。左江崇左水文站以下至左右江匯合口,建有山秀電站。郁江干流南寧水文站上游25 km處建有老口水利樞紐,下游51 km處建有邕寧水利樞紐。老口和邕寧水利樞紐對郁江南寧(三)站的洪水預(yù)報影響較大。郁江中上游水利工程分布見圖2。

        圖2 郁江中上游水利工程分布圖

        2 暴雨洪水情況

        2.1 暴雨概況及變化情勢

        2018年8月1~9日,受季風(fēng)和低渦切變的影響,郁江流域內(nèi)出現(xiàn)了持續(xù)9 d的強(qiáng)降雨天氣過程,強(qiáng)降雨區(qū)主要分布在郁江上游左右江。各市面平均雨量:崇左市65 mm、百色市153.3 mm、南寧市45.4 mm,其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)最大面平均雨量為田林縣巴桂鄉(xiāng)289.7 mm。各市單點累計雨量較大的有百色市田林縣八桂鄉(xiāng)376.5 mm、崇左市大新縣下雷鎮(zhèn)226 mm,南寧市興寧區(qū)高峰林場延河分場191 mm。各市最大日雨量:南寧市興寧區(qū)高峰林場延河分場8月2日118.5 mm、百色市凌云縣伶站鄉(xiāng)8月8日197 mm,崇左市寧明縣桐棉鎮(zhèn)8月9日101.5 mm。

        本次降雨過程具有持續(xù)時間長、降雨強(qiáng)度大、影響范圍廣、強(qiáng)降雨區(qū)域重疊等特點,分為兩個影響階段:

        (1)8月1~5日階段。1日暴雨中心范圍較小且分散,主要分散百色中上游區(qū)域的田林、隆林、凌云縣以及南寧市部分城區(qū);2日開始強(qiáng)降雨范圍擴(kuò)大且加強(qiáng),暴雨中心主要分散在百色右江流域中上游,日降雨最大點為百色市田林縣六隆鎮(zhèn)154.5 mm;3日降雨強(qiáng)度達(dá)到最大,暴雨中心主要在百色流域中下游區(qū)域,日降雨最大點為百色市平果縣海城鄉(xiāng)165 mm;4日之后降雨強(qiáng)度逐漸減弱,暴雨中心主要在左右江的中下游區(qū)域,日降雨最大點崇左市大新縣雷平鎮(zhèn)88 mm;5日,暴雨中心維持在左右江的中下游區(qū)域,日降雨最大點百色市田林縣舊州鎮(zhèn)89 mm。過程累積較大點雨量:百色市田林縣八桂鄉(xiāng)六胡站248 mm、百色市平果縣海城鄉(xiāng)244.5 mm。本階段降雨造成郁江南寧(三)站今年首場超設(shè)防水位洪水,也是入汛以來的最大洪水,其主要降雨發(fā)生在8月2~5日,郁江流域以上累計3日降雨量100~200 mm的有144個點,200 mm以上的有1個點,其中累計3日最大降雨為百色市隆林縣巖茶鄉(xiāng)252.5 mm,其次為平果縣海城鄉(xiāng)236.5 mm。

        (2)8月6~9日階段。暴雨中心主要分布右江中上游及左江部分區(qū)域。7日暴雨中心在百色市隆林、凌云、田林縣一帶,8日移至崇左市寧明、天等、大新縣一帶,9日降雨逐漸減弱,造峰雨過程基本完結(jié)。過程累積較大點雨量:百色市隆林縣巖茶鄉(xiāng)220.5 mm、百色市凌云縣伶站鄉(xiāng)204.5 mm。本階段降雨造成郁江南寧(三)站形成復(fù)式洪水過程,其主要降雨發(fā)生在7~8日,郁江流域以上累計兩日降雨量50~100 mm的有140個點,100~250 mm的有42個點,其中累計兩日最大降雨為百色市凌云縣伶站鄉(xiāng)197.5 mm,其次為百色市隆林縣巖茶鄉(xiāng)188.5 mm。最大日降雨為右江百色市凌云縣伶站鄉(xiāng)197 mm(8月7日)。

        2.2 洪水概況及變化情勢

        由于降雨的分段以及上游來水的影響,本場洪水左右江至郁江均形成了2次洪水過程(中間有明顯的回落段),其中右江干流控制站隆安復(fù)漲達(dá)到警戒以上,并且量級逐場增大。左江干流控制站崇左復(fù)漲僅0.54 m。郁江南寧(三)站,水位在首峰后有明顯的回落,但受左右江不斷來水補(bǔ)充再次上漲,次峰超設(shè)防水位(設(shè)防水位69.4 m)0.45 m,形成復(fù)式洪水過程。本次洪水過程具有漲水范圍廣、干支流洪水同時疊加特點。郁江及上游主要控制站洪水特征見表2。

        表2 郁江及上游主要控制站洪水特征表

        3 洪水組合分析

        本次郁江洪水主要受左右江來水共同影響,區(qū)間支流無漲洪(忽略不計)。其中,造成南寧(三)站主峰,左江來水占比重較大,復(fù)漲階段,右江來水對郁江南寧(三)站次峰有直接影響,具體分析如下:

        (1)郁江南寧(三)站8月6日的洪峰,左右江來水為主。郁江最大合成流量6980 m3/s。左江崇左站參與合成流量為4080 m3/s,占合成流量的58.5%。右江隆安站參與合成流量為2900 m3/s,占合成流量的41.5%。郁江南寧(三)站實際最大流量為7620 m3/s,比最大合成流量大640 m3/s,折算系數(shù)為1.1。洪水傳播時間11 h。

        (2)郁江南寧(三)站8月10日復(fù)漲形成的洪峰,以右江來水為主。郁江最大合成流量5260 m3/s。左江崇左站參與合成流量為1960 m3/s,占合成流量的37.3%。右江隆安站參與合成流量為3300 m3/s,占合成流量的62.7%。郁江南寧(三)站實際最大流量為5350 m3/s,比最大合成流量大90 m3/s,折算系數(shù)為1.02,洪水傳播時間9 h。

        4 預(yù)報分析

        本次洪水過程預(yù)報方法主要是合成流量法、洪峰回歸方程法。由上游推算到下游,期間不斷根據(jù)實際雨水情和水庫調(diào)度及時修正,不斷進(jìn)行滾動預(yù)報。本次洪水過程,郁江南寧水文站斷面的3次預(yù)報分析過程具體如下:

        4.1 8月5日08:00預(yù)報分析

        8月1~3日以來,右江百色市轄區(qū)、左江上游水口河、黑水河流域普降大到暴雨,局部大暴雨,暴雨中心主要在百色流域,主要降雨時間發(fā)生在8月3日。受降雨影響,左江上游支流水口河、平而河、黑水河,百色市右江主要干支流出現(xiàn)了1~5 m的漲幅。其中漲幅較大的河流有左江支流水口河、黑水河,平而河,漲幅分別為4.22、4.61、3.05 m。

        5日08:00,左江控制站崇左站上游控制站龍州、新和站均已出現(xiàn)洪峰,寧明站上漲緩慢,已接近洪峰,左江控制站崇左站和右江控制站隆安站尚未出現(xiàn)洪峰。

        (1)左江來水。左江控制站崇左站來水由上游左江龍州站、黑水河新和站、明江寧明站組成。崇左站合成流量3000 m3/s左右(參與合成流量:寧明站170 m3/s,新和站830 m3/s,龍州站1980 m3/s)。

        (2)右江來水。右江控制站隆安站上游百色水庫出庫流量730 m3/s,澄碧河水庫出庫流量352 m3/s。

        右江隆安站至5日08:00已上漲5.22 m,由于前期降雨較多,河道底水較高,平均流量1500 m3/s,疊加上游右江水利工程泄洪流量1000 m3/s左右,再結(jié)合近期洪水綜合分析,預(yù)估隆安站合成流量在2500~3000 m3/s之間。

        綜合左右江來水情況,分析郁江南寧(三)站最大合成流量,左江崇左站參與合成流量取3300 m3/s,右江隆安站參與合成流量取2900 m3/s,考慮左右江來水共同影響,取折算系數(shù)1.1,郁江南寧(三)站最大合成流量計算為6800 m3/s,查得相應(yīng)洪峰水位為70.50 m,08:30得到上游左江電站泄洪信息:該電站08:00出庫流量3100 m3/s,未來3 h將繼續(xù)加大到4000 m3/s左右。依此,綜合考慮將郁江南寧(三)站洪峰預(yù)報值由70.50 m調(diào)整為71.00 m。5日08:00發(fā)布水文預(yù)報,郁江南寧水文站河段將于8月6日20:00前后出現(xiàn)71.00 m的洪峰水位(設(shè)防水位69.4 m,警戒水位73.0 m)。

        4.2 8月5日17:00滾動預(yù)報分析

        左右江控制站崇左、隆安分別于5日12:00和17:00出現(xiàn)洪峰,右江控制站隆安站出現(xiàn)84.41 m洪峰水位,相應(yīng)流量3050 m3/s,左江崇左站出現(xiàn)95.30 m洪峰水位,相應(yīng)流量3928 m3/s。水利樞紐調(diào)蓄情況:左江電站出庫流量3810 m3/s(5日11:00),百色水庫出庫流量3100 m3/s左右。左右江現(xiàn)均已出峰,南寧(三)站此時應(yīng)做精確預(yù)報,采用3種預(yù)報方法進(jìn)行分析對比。

        (1)合成流量法。最大合成流量6980 m3/s左右(參與合成流量:崇左站4080 m3/s,隆安站2900 m3/s),查郁江南寧(三)站洪峰水位預(yù)報圖,查算得洪峰水位為70.80 m。(山秀電站位于崇左站下游,崇左站出現(xiàn)洪峰時,山秀電站出庫流量4100 m3/s大于崇左的洪峰流量,又了解到山秀電站未來將繼續(xù)加大泄洪,故認(rèn)為該洪峰預(yù)報值偏低。)

        (2)南寧洪峰回歸方程法。推求得洪峰水位為72.40 m。(老口電站位于南寧(三)站上游,正常蓄水位為75.5 m,目前蓄水位已降低到74.00 m,老口電站次日將下閘蓄水,下泄流量將會減小,認(rèn)為南寧(三)站的實際洪峰水位將低于預(yù)報值72.40 m)。

        (3)據(jù)郁江南寧水文站洪水預(yù)估方案,取流域平均降雨量116 mm,南寧(三)站起漲水位67.37 m,造峰雨降雨歷時3 d,推求的南寧(三)站洪峰水位為72.80 m左右(預(yù)估方案多用于快速判斷洪水的量級,一般用于洪水預(yù)警。)。

        3種方法綜合分析判斷,南寧洪峰水位在72.00 m左右,經(jīng)與區(qū)水文中心會商,于5日17:00發(fā)布水文預(yù)報:郁江南寧(三)站將于8月6日20:00前后出現(xiàn)71.80 m左右的洪峰水位(設(shè)防水位69.4 m,警戒水位73.0 m)。

        郁江南寧(三)站實測洪峰水位72.27 m(6日09:00),比預(yù)報值高0.47 m,實測最大流量7620 m3/s。若以實測洪峰流量查原有的洪峰預(yù)報圖得到的洪峰水位是71.51 m,比實測洪峰低0.76 m。實測洪峰出現(xiàn)時間8月6日09:00,比預(yù)報的洪峰時間提前11 h,這是受老口電站調(diào)蓄影響所致。

        4.3 8月8日21:00預(yù)報分析

        6日,強(qiáng)降雨稍減弱后,7日凌晨至8日上午降雨加強(qiáng),暴雨中心分布右江中上游及左江部分區(qū)域。7日暴雨中心在百色市隆林、凌云、田林縣一帶,8日移至崇左市寧明、天等、大新縣一帶。9日,造峰雨過程基本完成。左右江水利樞紐泄洪情況:①右江。7日15:00,受到連日強(qiáng)降雨影響,百色水利樞紐入庫流量持續(xù)增大,百色水利樞紐15:00開閘泄洪,泄洪流量(不含發(fā)電流量)1000 m3/s控制,澄碧河水庫泄洪流量維持在350 m3/s。7~8日右江百色水庫日均出庫流量為3280 m3/s;②左江。7~8日左江電站日均出庫為流量2290 m3/s。

        根據(jù)左右江復(fù)漲情況及上游水利樞紐泄洪影響,采用洪峰回歸方程法預(yù)報分析。①合成流量法:左江崇左站參與合成流量1900 m3/s,右江隆安站參與合成流量3300 m3/s,南寧(三)站的洪峰流量估算為5200 m3/s左右,折算系數(shù)參照上場洪水,考慮區(qū)間降雨影響較小,僅為右江來水影響,故取值1.02,則郁江南寧(三)站最大合成流量為5300 m3/s,相應(yīng)洪峰水位為68.90 m;②南寧洪峰回歸方程法:計算洪峰水位為69.90 m。

        與上一場洪水預(yù)報結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)使用洪峰回歸方程法預(yù)報的效果較好。經(jīng)與區(qū)水文中心會商,決定南寧(三)站預(yù)報洪峰水位為70.00 m,洪峰出現(xiàn)時間為8月10日11:00。

        郁江南寧(三)站實測洪峰水位69.85 m(10日20:00),與預(yù)報洪峰水位誤差0.15 m,合格。實測洪峰流量5180 m3/s,與預(yù)測最大合成流量較接近。實測洪峰出現(xiàn)時間8月10日20:00,比預(yù)報的洪峰時間延遲9 h,這是受上下游水利工程調(diào)蓄影響所致。

        5 預(yù)報精度

        郁江南寧(三)站洪峰過程預(yù)報3次,其中8月5日的兩次預(yù)報是第一個洪峰,8月8日的預(yù)報是第二個洪峰。8月5日08:00的過程預(yù)報,是左右江控制站出現(xiàn)洪峰之前,因預(yù)見期比較長,故預(yù)報誤差較大。8月5日17:00的過程預(yù)報,是左右江控制站出現(xiàn)洪峰之后的預(yù)報,因受到南寧(三)站上游老口電站的調(diào)蓄影響,預(yù)報誤差仍然較大。8月8日21:00的預(yù)報,是總結(jié)前兩次預(yù)報的經(jīng)驗進(jìn)行實時校正,預(yù)報水位誤差小于許可誤差,預(yù)報精度合格。郁江南寧(三)站洪峰過程預(yù)報見表3。

        表3 郁江南寧(三)站洪峰過程預(yù)報

        5 結(jié)語

        (1)受梯級水利工程調(diào)蓄影響,河道的洪水特性發(fā)生了很大的改變,原有天然河道情況下的水位流量關(guān)系已改變,通過本場洪水發(fā)現(xiàn),同一流量下,水位比前幾年低1 m左右。原有的預(yù)報方案已無法滿足實際應(yīng)用。實際預(yù)報中,應(yīng)根據(jù)近期相似洪水和實測流量做修正。

        (2)洪水傳播時間受到水利工程調(diào)控影響非常大,正常傳播時間大為改變,預(yù)報預(yù)見期也受到影響。應(yīng)盡量搜集上下游水庫的水文資料,對原有方案進(jìn)行修正。

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