◎山西省水文水資源勘測(cè)總站

汾河“21·10”秋汛洪水過(guò)程之長(zhǎng)、量級(jí)之大、歷史同期罕見(jiàn)，尤其下游河段，經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間、高水位、大流量的行洪考驗(yàn)。柴莊水文站發(fā)生了1966年以來(lái)最大洪水，河津水文站發(fā)生了1964年以來(lái)最大洪水。在省水利廳的領(lǐng)導(dǎo)下，水文部門強(qiáng)化“預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”措施，及時(shí)發(fā)布預(yù)警預(yù)報(bào)信息和實(shí)測(cè)雨水情數(shù)據(jù)，為防汛決策部署和水庫(kù)調(diào)度提供了重要參考和支撐。

一、前期降雨量充沛是形成汾河“21·10”洪水的重要前提

2021年9月份，汾河流域平均降水量150.0mm，是歷年同期均值69.5mm的2.2倍，排歷史同期第一位（第二位是2014年139.8mm）。月內(nèi)主要降水過(guò)程有三次：9月3日—5日、9月18日—19日、9月23—27日。

汾河流域充沛的前期降雨量，導(dǎo)致土壤含水量高度飽和，干、支流流量大都高于歷史同期，是形成汾河“21·10”洪水的重要前提。汾河流域各主要站點(diǎn)9月下旬平均流量與歷史同期比較見(jiàn)表1，圖1、圖2。

表1 汾河流域各主要站點(diǎn)9月下旬平均流量與歷史同期比較表單位：m3/s

圖1 汾河流域各主要站點(diǎn)9月下旬平均流量與歷史同期比較

圖2 汾河流域各主要站點(diǎn)9月下旬平均流量與歷史同期比較

二、雨量大、降雨區(qū)與前期高度重疊是形成汾河“21·10”洪水的主要原因

本次暴雨籠罩汾河全流域，有降雨范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)雨量大等特點(diǎn)。

本次降雨由陜西省進(jìn)入我省，可分為兩個(gè)過(guò)程。第一個(gè)過(guò)程隨著暴雨天氣系統(tǒng)由西南向東北的運(yùn)移；第二個(gè)過(guò)程隨著暴雨天氣系統(tǒng)自西面而來(lái)，在整個(gè)流域盤(pán)踞近三日，接著向東北逐漸消退。降雨的開(kāi)始與結(jié)束時(shí)間各地不盡相同，最早的開(kāi)始時(shí)間在10月2日23時(shí)，最晚的結(jié)束時(shí)間在10月6日23時(shí)，降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4d之久。

汾河流域本次過(guò)程平均降雨量129.3mm，高居歷史同期第一位（如圖3所示），遠(yuǎn)超出歷史同期第二位（2007年40.8mm），比其多出2倍有余；與汾河流域歷史同期降雨量均值8.1mm相比，更是高達(dá)近16倍；山西中南部“19930804”特大暴雨是汾河流域有資料記載以來(lái)的一場(chǎng)特大暴雨，通過(guò)查閱資料、對(duì)比分析，本次流域平均降雨量甚至高于“19930804”汾河流域平均降雨量。

圖3 本次降雨量與2007年同期、歷史同期均值、“19930804”特大暴雨對(duì)比圖

本次暴雨籠罩汾河全流域，次雨量200mm以上的籠罩范圍涉及晉中市、呂梁市、太原市、臨汾市的25個(gè)縣（市、區(qū)），面積約5181.6km2。通過(guò)對(duì)比分析，本次降雨與9月份降雨分布情況（如圖4所示），可以看出本次降雨主雨區(qū)與9月份降雨高度重合，這是形成汾河“21·10”洪水的主要原因。

圖4 本次降雨分布情況與9月降雨分布情況對(duì)比圖

三、洪峰高、洪量大、歷時(shí)長(zhǎng)是汾河“21·10”洪水的顯著特征

本次秋汛洪水主要發(fā)生在汾河中下游，柴莊站7日4時(shí)洪峰流量1400m3/s，為1951年建站以來(lái)第五位，1966年以來(lái)最大；新絳站7日12時(shí)洪峰流量1130m3/s，為2016年建站以來(lái)最大；河津站9日8時(shí)24分洪峰流量985m3/s，為1964年以來(lái)最大。洪水總量大，汾河入黃口洪量在7億多m3；洪水歷時(shí)長(zhǎng)，洪水歷時(shí)600多個(gè)h。汾河干流各水文站洪水過(guò)程詳見(jiàn)圖5，表2。

圖5 汾河干流各水文站洪水過(guò)程線

表2 汾河干流各水文站洪水過(guò)程特征值統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)分析確定本次秋汛汾河中下游洪峰流量重現(xiàn)期約為10年一遇，最大3日洪量重現(xiàn)期約為30年一遇。

本次分析收集了《汾河干流防洪治理規(guī)劃報(bào)告》《山西省汾河流域綜合規(guī)劃修編報(bào)告》《汾河中下游河道疏浚整治工程可行性研究報(bào)告》《汾河中下游干流控制站現(xiàn)狀條件下設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算》《汾河干流設(shè)計(jì)洪水研究專題報(bào)告》等以往設(shè)計(jì)成果進(jìn)行對(duì)比分析。黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司“專題報(bào)告”洪水成果，在后來(lái)的汾河流域規(guī)劃、河道治理以及河道管理范圍劃定等項(xiàng)目中被采用，本次分析亦采用黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司的“專題報(bào)告”成果，確定“21·10”汾河中下游洪峰流量重現(xiàn)期約為10年一遇，詳見(jiàn)表3。

表3 汾河干流水文站實(shí)測(cè)洪峰流量重現(xiàn)期

查閱歷史文獻(xiàn)，關(guān)于汾河流域歷史洪水記載雖多，但發(fā)生在10月份同期較大洪水的記載僅有1513年（明正德八年）相關(guān)記載，“太原、臨汾、曲沃十月大雨雹平地水深丈余，沖沒(méi)人畜房舍?！薄笆缕疥?yáng)太原汾沁諸屬邑大雨雹，平地水深丈余，沖毀人畜房舍?！保ㄙY料來(lái)源《山西洪水研究》）。說(shuō)明10月同期遭遇雨水災(zāi)害的情況十分罕見(jiàn)。

計(jì)算汾河二壩、義棠、趙城、柴莊四站本場(chǎng)洪水最大3日洪量，根據(jù)《山西洪水研究》各站設(shè)計(jì)洪水成果，分析確定本場(chǎng)洪水四站最大3日洪量重現(xiàn)期，結(jié)果詳見(jiàn)表4。綜上得出本次秋汛汾河中下游最大3日洪量重現(xiàn)期約為30年一遇。

表4 汾河干流水文站最大3日洪量重現(xiàn)期成果

汾河二壩水文站至河津水文站洪水傳播時(shí)間約84h。汾河干流汾河二壩至義棠區(qū)間流域面積9915km2，河長(zhǎng)100km，洪水傳播時(shí)間約26h；義棠至趙城區(qū)間流域面積4731km2，河長(zhǎng)92km，洪水傳播時(shí)間約9h；趙城至柴莊區(qū)間流域面積5256km2，河長(zhǎng)95km，洪水傳播時(shí)間約19h；柴莊至新絳區(qū)間流域面積1600km2，河長(zhǎng)40km，洪水傳播時(shí)間約11h；新絳至河津區(qū)間流域面積3196km2，河長(zhǎng)67km，洪水傳播時(shí)間約19h。

四、汾河“21·10”洪水主要產(chǎn)生于流域中游

本次暴雨覆蓋整個(gè)汾河流域，主雨區(qū)在蘭村至趙城區(qū)間，六個(gè)暴雨中心大都位于流域中游。由下游次降雨量較小，沿流域自下而上次降雨量有增大趨勢(shì)，加之其他因素影響，沿程各區(qū)間支流產(chǎn)流大小不一，導(dǎo)致干流洪水形成波動(dòng)態(tài)勢(shì)。

受降雨主雨區(qū)分布作用和流域下墊面影響，流域中游成為汾河“21·10”洪水的主要產(chǎn)流區(qū)，下游流域產(chǎn)流較小。汾河干流蘭村以下各控制站洪水的地區(qū)組成情況如圖6所示。

圖6 汾河干流各控制站洪水組成示意圖

太原市城區(qū)匯流快，在4日21時(shí)10分汾河二壩站即達(dá)到洪峰流量420m3/s，汾河干流由上而下，隨著兩側(cè)支流的的匯入，洪峰流量逐漸加大；汾河二壩至義棠區(qū)間面積9915km2，區(qū)間較大支流有昌源河、烏馬河、龍鳳河、磁窯河、和文峪河均發(fā)生洪水，尤其東側(cè)的烏馬河官寨站6日1時(shí)12分洪峰流量132m3/s、西側(cè)的文峪河水庫(kù)站7日6時(shí)30分出庫(kù)流量137m3/s，隨著各支流匯入，在7日20時(shí)義棠站達(dá)到洪峰流量883m3/s；義棠至趙城區(qū)間面積僅4731m3/s，區(qū)間較大支流雙池河官桑園站5日22時(shí)48分洪峰流量130m3/s、團(tuán)柏河上團(tuán)柏站6日4時(shí)洪峰流量125m3/s，雙池河和團(tuán)柏河匯入后，在6日8時(shí)趙城洪峰流量增大至1160m3/s；趙城至柴莊區(qū)間面積為5256km2，由于區(qū)間降水量變小、產(chǎn)流相對(duì)不大，在洪安澗河和豁都峪匯入后，柴莊站7日3時(shí)洪峰流量增大至1400m3/s；柴莊至新絳區(qū)間面積1600km2，雖有澮河和續(xù)魯峪河匯入，但由于區(qū)間降水量變小、下游河道漫堤等原因，致使洪峰逐漸消減，新絳站7日12時(shí)洪峰流量1130m3/s。

五、河槽萎縮、河床抬高導(dǎo)致同流量水位大幅度抬升

自然條件和其他因素共同作用，造成汾河中下游部分河段河槽萎縮、河床抬高，導(dǎo)致汾河“21·10”洪水過(guò)程中河道過(guò)洪能力大幅降低，洪水水位異常偏高。

汾河流域黃土廣布，水土流失較為嚴(yán)重，河流含沙量高，汾河中下游除靈霍山峽段外大部分河段縱比降小，洪水流速較小，容易造成河道淤積；尤其汾河入黃口段河道更為平緩，黃河倒灌頂托致使大量泥沙淤積在下游河床。與河爭(zhēng)地縮窄河道、在河道內(nèi)種植林木和高桿農(nóng)作物、進(jìn)行違法開(kāi)發(fā)建設(shè)等行為在一定程度上加劇了河道淤積，降低了河道行洪能力，增加了洪澇災(zāi)害發(fā)生的可能性；部分河段灘地上種植有大面積玉米和高粱等，存在建筑物和片林等；部分跨河橋梁存在阻水漫水現(xiàn)象，如新絳縣新紡汾河大橋。

義棠站本次洪水最大流量883m3/s，相應(yīng)最高水位731.41m，較該站1996年洪峰流量1250m3/s，相應(yīng)水位730.18m高1.23m。柴莊站本次洪水最大流量1400m3/s，相應(yīng)最高水位407.53m，較該站1966年洪峰流量1510m3/s，相應(yīng)水位405.27m高2.26m。河津站本次洪水最大流量985m3/s，相應(yīng)最高水位377.94m，較該站1964年洪峰流量1060m3/s，相應(yīng)水位374.64m高3.30m。