姬戰(zhàn)生，孫映宏，邱 超，胡其美

（1.杭州市水文水資源監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州 310016；2.杭州市林業(yè)水利局，浙江 杭州 310026；3.浙江省水文管理中心，浙江 杭州 310009）

1 問(wèn)題的提出

2013年第23號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“菲特”9 月30日20 時(shí)在菲律賓以東洋面生成，10月4日17時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，7日01時(shí)15分在福建省福鼎市沙埕鎮(zhèn)登陸，登陸時(shí)強(qiáng)度為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，近中心最大風(fēng)力42 m/s（14級(jí)），登陸后繼續(xù)向西偏南方向移動(dòng)，21時(shí)在福建省屏南縣境內(nèi)減弱為熱帶低壓[1]。

受臺(tái)風(fēng)“菲特”外圍云系影響，10月6日04時(shí)至9日08時(shí)，東苕溪流域普降大到暴雨，面雨量287.6 mm，最大24 h、最大3 d降雨量重現(xiàn)期均超20 a一遇。其中支流北苕溪發(fā)生特大暴雨，面雨量達(dá)330.3 mm，最大24 h、最大3 d降雨量重現(xiàn)期分別為33 a一遇、40 a一遇，暴雨中心位于四嶺水庫(kù)壩址以上流域，四嶺水庫(kù)和北苕溪控制站潘板站水位均超歷史最高水位，北湖滯洪區(qū)和導(dǎo)流港德清大閘分洪[2]。本文分析了臺(tái)風(fēng)“菲特”影響期間北苕溪流域特大暴雨洪水情況，并與暴雨中心同為四嶺水庫(kù)以上流域、北苕溪第二大暴雨洪水的2009年臺(tái)風(fēng)“莫拉克”暴雨洪水對(duì)比分析，為北苕溪流域防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)[3]。

2 流域概況

北苕溪為東苕溪三大主要支流之一，由百丈溪、鸕鳥(niǎo)溪、太平溪匯合而成。鸕鳥(niǎo)溪為北苕溪主源，發(fā)源于安吉縣山川鄉(xiāng)石門山，至白沙與百丈溪匯合后稱黃湖溪，至雙溪竹山村右納太平溪后稱北苕溪，至瓶窯龍舌嘴從左岸匯入東苕溪。流域最大高程1 168.00 m，地勢(shì)西高東低，總面積325 km2，主流長(zhǎng)44 km，平均坡度9.7‰[4]，潘板以上流域面積310 km2。流域多年平均年降水量1 588.9 mm，多年平均年徑流深853.3 mm。

1966年在支流太平溪上建成中型水庫(kù)四嶺水庫(kù)，為北苕溪上游控制性工程，集水面積71.6 km2，占北苕溪流域面積的22%，總庫(kù)容2 838萬(wàn)m3[5]。2010年在張堰附近建成莊村分洪閘，是北苕溪向北湖滯洪區(qū)分洪的進(jìn)水口，擔(dān)負(fù)著分滯北苕溪洪水、削減東苕溪洪峰、減輕西險(xiǎn)大塘防洪壓力等重要作用。

圖1 北苕溪流域水系和站點(diǎn)圖

3 降水分析

3.1 降水量

臺(tái)風(fēng)“菲特”影響期間，北苕溪流域面雨量為330.3 mm，暴雨中心四嶺水庫(kù)以上流域面雨量為368.9 mm。表1為北苕溪流域各站臺(tái)風(fēng)“菲特”時(shí)段雨量表。由表1可知，單站最大3 h、最大6 h降雨量為饅頭山站，分別達(dá)82.5，150.0 mm；單站最大1 h、最大12 h、最大24 h、最大3 d降雨量和最大次降雨量均為安吉九畝田站，分別達(dá)40.0，222.0，360.5，436.0和444.0 mm。

表1 北苕溪流域各站臺(tái)風(fēng)“菲特”時(shí)段雨量表 mm

3.2 降水時(shí)間分布

此次北苕溪降水歷時(shí)60 h，主要集中在2013年10月6日23時(shí)至7日23時(shí)，占此次降雨量的79.8%。特別是7日15—21時(shí)，北苕溪流域面雨量120.2 mm，四嶺水庫(kù)以上流域面雨量135.4 mm，短歷時(shí)暴雨導(dǎo)致北苕溪水位暴漲。

3.3 降水空間分布

此次北苕溪流域降雨空間分布略有不均，降雨量由下游向上游逐漸增大，太平溪的四嶺水庫(kù)上游為暴雨中心。

流域內(nèi)13個(gè)雨量站，降雨量超過(guò)400 mm的有3個(gè)，降雨量300～400 mm的有6個(gè)，降雨量200～300 mm的有4個(gè)。暴雨中心區(qū)內(nèi)7個(gè)雨量站，有5站最大1 h降雨量超過(guò)30 mm，6站最大3 h雨量超過(guò)70 mm，4站最大12 h雨量超過(guò)200 mm、最大24 h雨量超過(guò)300 mm，3站最大3 d雨量超過(guò)400 mm。

3.4 降水重現(xiàn)期

3.4.1 面雨量頻率分析

暴雨中心四嶺水庫(kù)以上流域最大24 h和最大3 d面雨量分別為295.3，365.6 mm，重現(xiàn)期均為25 a一遇。北苕溪流域最大24 h面雨量258.0 mm，重現(xiàn)期約33 a一遇；最大3 d面雨量325.8 mm，重現(xiàn)期約40 a一遇。

3.4.2 單站雨量頻率分析

北苕溪流域內(nèi)長(zhǎng)序列的國(guó)家基本資料站有百丈和橫湖，以此2個(gè)站為參考，并輔以《浙江省暴雨圖集》查圖計(jì)算，確定暴雨中心四嶺水庫(kù)以上流域各雨量站暴雨重現(xiàn)期（見(jiàn)表2）。

表2 北苕溪四嶺水庫(kù)以上流域雨量站暴雨重現(xiàn)期分析表

由表2可知，九畝田、船村、大路寺、饅頭山4站最大24 h雨量超過(guò)300 mm，重現(xiàn)期均超過(guò)20 a一遇；九畝田、船村、大路寺3站最大3 d降雨量超過(guò)400 mm，重現(xiàn)期均超過(guò)20 a一遇。

3.5 降水特性

此次北苕溪流域特大暴雨屬于典型的臺(tái)風(fēng)降雨，降雨過(guò)程呈現(xiàn)降雨時(shí)間分布集中、降雨歷時(shí)長(zhǎng)、降雨強(qiáng)度大、降雨量由下游向上游逐漸增大等特點(diǎn)。

4 洪水分析

4.1 洪水過(guò)程

臺(tái)風(fēng)“菲特”來(lái)臨前，東苕溪流域土壤較為干旱，河道底水較低，但是臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降雨仍導(dǎo)致東苕溪流域發(fā)生了區(qū)域性洪水。

因太平溪上游強(qiáng)降雨導(dǎo)致山洪暴發(fā)，四嶺水庫(kù)最大入庫(kù)流量達(dá)455 m3/s，入庫(kù)洪水總量2 310萬(wàn)m3，庫(kù) 水 位 從63.40 m（6日16:00）猛 漲 至78.55 m（8日02:15），洪水歷時(shí)74 h。副壩溢洪道溢流堰自然出流，出流深達(dá)0.84 m，為建庫(kù)以來(lái)第二次自然溢洪，最大總出庫(kù)流量為140 m3/s，入庫(kù)和出庫(kù)流量、庫(kù)水位均創(chuàng)歷史新高。

北苕溪流域控制站潘板站水位10月6日12時(shí)開(kāi)始上漲，起漲水位4.01 m，最大漲率達(dá)0.43 m/h，8日00:10出現(xiàn)洪峰水位10.32 m，漲幅6.31 m，洪峰流量達(dá)到850 m3/s，為建站以來(lái)最高洪水位。黃湖溪黃湖站10月7日21:20出現(xiàn)洪峰水位29.62 m，洪峰流量為395 m3/s。四嶺水庫(kù)壩址以下區(qū)間洪水量為7 080萬(wàn)m3。

東苕溪干流控制站瓶窯站6日14:00水位開(kāi)始上漲，起漲水位1.32 m，7日05:00開(kāi)始快速上漲，最大漲率達(dá)0.40 m/h。因區(qū)間降雨較大，在上游青山水庫(kù)和水濤莊水庫(kù)關(guān)閘、四嶺水庫(kù)50 m3/s下泄的情況下，瓶窯水位仍然上漲較快，7日20時(shí)瓶窯水位5.73 m（警戒水位5.66 m），23時(shí)瓶窯水位6.84 m，突破保證水位6.66 m。強(qiáng)降雨使中、北苕溪水位上漲迅猛，22:30北湖閘前水位上漲到7.79 m，北苕溪潘板水位達(dá)到9.93 m。為緩解中、北苕溪洪水壓力，22:50和23:10分別打開(kāi)莊村閘和北湖閘2孔閘門分洪，23:45莊村閘增開(kāi)2孔分洪，8日00:25北湖增開(kāi)4孔分洪，北湖滯洪區(qū)分洪水量共1 800萬(wàn)m3，同時(shí)下游德清大閘于7日21:38逐步加大閘門開(kāi)啟高度泄洪，8日03:26開(kāi)啟到最高4.50 m。通過(guò)上下游聯(lián)合調(diào)度，瓶窯水位上漲速度有所下降，8日01:05出現(xiàn)洪峰水位7.21 m，洪峰流量680 m3/s。水位流量過(guò)程線見(jiàn)圖2。

圖2 流域水位流量過(guò)程線圖

4.2 洪水組成

北苕溪由太平溪、鸕鳥(niǎo)溪、百丈溪3條主要支流組成，鸕鳥(niǎo)溪、百丈溪匯合后稱為黃湖溪，黃湖溪和太平溪匯合后稱北苕溪。洪水組成見(jiàn)表3。

表3 北苕溪流域“菲特”臺(tái)風(fēng)洪水組成表

4.3 洪水極值及重現(xiàn)期

四嶺水庫(kù)最高水位78.55 m，超歷史最高水位，重現(xiàn)期超20 a一遇，雨洪基本同頻率。潘板站最高洪水位10.32 m，洪峰流量達(dá)到850 m3/s，超歷史極值。

新中國(guó)成立以來(lái)，瓶窯站水位超保證水位6.66 m以上的洪水共12場(chǎng)，平均約6 a發(fā)生1次。本次瓶窯站的洪峰水位7.21 m，排歷史第3位。

4.4 洪水特性

（1）前期缺水量大。因前期比較干旱，土壤含水率小，河道水位處于較低水平，河道槽蓄預(yù)留空間大。

（2）水位漲幅和漲率大。北苕溪控制站潘板站水位漲幅達(dá)6.31 m，最大漲率達(dá)0.43 m/h；東苕溪控制站瓶窯站24 h水位漲幅達(dá)5.32 m，整個(gè)洪水過(guò)程漲幅達(dá)5.88 m，最大漲率達(dá)0.40 m/h。

（3）洪水比降大。瓶窯達(dá)到洪峰水位時(shí)，北苕溪潘板站與瓶窯站的水位差達(dá)3.05 m，與莊村閘的水位差達(dá)2.31 m（見(jiàn)表4）。

表4 代表站水位差統(tǒng)計(jì)表

（4）高水位、大流量。強(qiáng)降雨期間，上游3座大中型水庫(kù)全部關(guān)閘，基本無(wú)下泄水量，雖然只有3座水庫(kù)壩址至瓶窯區(qū)間687.4 km2的集雨面積（占總面積的48%）產(chǎn)流，但降雨強(qiáng)度大、歷時(shí)長(zhǎng)，在北湖分洪的情況下，自然河道匯流形成的瓶窯站洪峰流量仍達(dá)680 m3/s，洪峰水位7.21 m，排歷史第3位。

5 與臺(tái)風(fēng)“莫拉克”暴雨洪水對(duì)比分析

受臺(tái)風(fēng)“莫拉克”影響，2009年8月7—11日，杭州市普降大到暴雨，局部地區(qū)特大暴雨，東苕溪流域降雨量達(dá)到164.0 mm，其中北苕溪上游發(fā)生特大暴雨[6]，暴雨中心同樣為四嶺水庫(kù)以上流域，四嶺水庫(kù)超歷史最高水位，瓶窯站超保證水位，北湖和德清大閘分洪[7]。

5.1 降水分析

（1）暴雨中心一致。臺(tái)風(fēng)影響期間，東苕溪流域普降大到暴雨，北苕溪發(fā)生特大暴雨，暴雨中心為四嶺水庫(kù)以上流域。

（2）降水量均較大。北苕溪流域2場(chǎng)臺(tái)風(fēng)特征時(shí)段站點(diǎn)和流域雨量對(duì)比見(jiàn)表5和表6。

表6 臺(tái)風(fēng)“菲特”和“莫拉克”特征時(shí)段流域面雨量對(duì)比表 mm

（3）降水時(shí)間均較集中。2009年8月10日18時(shí)至11日01時(shí)，四嶺水庫(kù)以上流域面雨量110.1 mm；2013年10月7日15—21時(shí)，四 嶺 水庫(kù)以上流域面雨量135.4 mm，短歷時(shí)暴雨較大。

（4）降水空間分布一致。降水空間分布不均勻，雨型由北苕溪下游向上游逐漸增大。

（5）降水重現(xiàn)期相近。臺(tái)風(fēng)“莫拉克”和“菲特”影響期間，四嶺水庫(kù)以上流域最大3 d面雨量重現(xiàn)期分別為15 a一遇、25 a一遇（見(jiàn)表7）。

表7 四嶺水庫(kù)以上流域特征時(shí)段面雨量對(duì)比表

5.2 洪水分析

（1）前期條件不同。臺(tái)風(fēng)“莫拉克”來(lái)臨前，東苕溪流域降雨充沛，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，土壤處于飽和狀態(tài)，小型水庫(kù)已基本蓄滿；因太湖水位超警戒，導(dǎo)致東苕溪水流下泄不暢，對(duì)上游河道有明顯的頂托作用，2009年8月7日08時(shí)至9日12時(shí)，瓶窯站水位均在4.00 m以上，處于中等洪水位。臺(tái)風(fēng)“菲特”前，前期比較干旱，河道水位較低，上游水庫(kù)無(wú)大流量預(yù)泄，下游河道無(wú)頂托，瓶窯水位僅1.32 m。

（2）北湖滯洪區(qū)均分洪。2次暴雨中心均在北苕溪，但2009年未建莊村閘，因開(kāi)啟北湖閘對(duì)降低北苕溪和瓶窯水位無(wú)明顯效果，2009年8月10日08:15成功炸開(kāi)北湖滯洪區(qū)靠北苕溪圩堤進(jìn)行分洪，瓶窯水位迅速下降。

（3）四嶺水庫(kù)均自由溢流。2次洪水四嶺水庫(kù)均啟用泄洪洞泄洪，且副壩溢流堰均自由溢洪，是建庫(kù)以來(lái)僅有的2次溢流堰自然出流。特征水情對(duì)比見(jiàn)表8。

表8 臺(tái)風(fēng)“菲特”和“莫拉克”四嶺水庫(kù)特征水情對(duì)比表

（4）北苕溪洪水組成相似。2次臺(tái)風(fēng)洪水組成對(duì)比見(jiàn)表9。

表9 臺(tái)風(fēng)“菲特”和“莫拉克”洪水組成對(duì)比表

（5）北苕溪潘板站洪峰均刷新歷史記錄。2次臺(tái)風(fēng)影響期間，北苕溪代表站潘板站和東苕溪干流代表站瓶窯站洪峰水位、歷史排位見(jiàn)表10。

表10 臺(tái)風(fēng)“菲特”和“莫拉克”河道控制站特征水情對(duì)比表

6 結(jié)論

受臺(tái)風(fēng)“菲特”影響，北苕溪流域遭遇特大暴雨，最大3 d面雨量約40 a一遇；降雨時(shí)間較為集中，雨量由下游向上游逐漸增大，暴雨中心位于四嶺水庫(kù)以上流域，最大3 d面雨量約25 a一遇；四嶺水庫(kù)最高水位刷新歷史記錄，洪水重現(xiàn)期超20 a一遇，雨洪基本同頻；潘板站水位創(chuàng)歷史新高，瓶窯站水位排歷史第3。從暴雨中心、降雨時(shí)空分布、降雨量及重現(xiàn)期、前期條件、水利工程調(diào)度、洪水組成、代表站水情等方面，與排名第2的臺(tái)風(fēng)“莫拉克”北苕溪特大暴雨洪水對(duì)比分析，有助于進(jìn)一步掌握北苕溪流域暴雨洪水特點(diǎn)，為流域洪水災(zāi)害防御提供科學(xué)依據(jù)，具有一定的參考價(jià)值。