唐紀(jì)會(huì)，邱岳陽(yáng)

（沂沭河水利管理局沭河水利管理局，山東 臨沭 276700）

1 流域概況

沭河發(fā)源于沂蒙山區(qū)的沂山南麓，全長(zhǎng)300km，流域面積6410km2。多年平均徑流量10.69 億m3，最大年23.65 億m3（2005 年），最小年1.13 億m3（1989年）。沭河干支流上游修建了沙溝、青峰嶺、小仕陽(yáng)、陡山等4 座大型水庫(kù)和4 座中型水庫(kù)，總庫(kù)容10.54億m3，控制流域面積1814km2，占沭河流域面積的28.3%。

重溝水文站位于臨沭縣鄭山街道華南社區(qū)沭河大橋下游940m 處，設(shè)立于2011 年，控制流域面積4511km2，下游18km 處為大官莊水利樞紐，系國(guó)家重要水文站、沭河干流控制站。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：水位、流量、降水、蒸發(fā)等，承擔(dān)著向水利部及蘇魯兩省防汛指揮部門報(bào)送實(shí)時(shí)雨水情的任務(wù)。

2 1974 年洪水情況簡(jiǎn)介

2.1 暴雨成因分析

1974 年12 號(hào)臺(tái) 風(fēng)于8 月11 日20 時(shí)自福建省惠安縣登陸北上，冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)，使其演變成溫帶氣旋后繼續(xù)北上，特大暴雨是由于氣旋北部強(qiáng)烈的氣旋輻合和從海上源源不斷的水汽輸送所造成的。20 時(shí)12 號(hào)臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)，中心氣壓為990hPa，與此臺(tái)風(fēng)對(duì)應(yīng)的上空，100hPa 圖上有一個(gè)1685 位勢(shì)什米的反氣旋中心，“抽氣機(jī)”的作用明顯，有助于臺(tái)風(fēng)登陸后，繼續(xù)維持氣旋性環(huán)流。

暴雨中心地區(qū)的西部、西北部和南部為山區(qū)，東部為平原，構(gòu)成三面環(huán)山。當(dāng)輻合的偏東氣流西進(jìn)時(shí)，遇到山地的阻擋被迫上升，造成強(qiáng)烈的抬升運(yùn)動(dòng)，形成暴雨中心。

2.2 洪水過(guò)程分析

受12 號(hào)臺(tái)風(fēng)影響，8 月11—13 日，沂沭河地區(qū)南北向出現(xiàn)大片暴雨區(qū)，最大點(diǎn)雨量位于蒲旺達(dá)站435.6mm，12 日暴雨強(qiáng)度最大，13 日暴雨中心區(qū)移至沂沭河，李家莊一天降雨為295.3mm，14 日降雨逐漸停止。

暴雨造成沂河、沭河同時(shí)發(fā)生大水，且沭河洪水超過(guò)歷年。沭河大官莊站14 日出現(xiàn)洪峰，新沭河流量為4250m3/s，老沭河人民勝利堰流量為1150m3/s。老沭河新安站在上游及分沂入沭來(lái)水情況下，14 日出現(xiàn)洪峰流量為3320m3/s。沭河大官莊段還原后的洪峰流量為11100m3/s，相當(dāng)于百年一遇。

2.3 暴雨洪水特點(diǎn)

（1）前期影響雨量大。從7 月下旬開(kāi)始連續(xù)降雨，使流域土壤基本達(dá)到飽和，河內(nèi)基流很大，沭河莒縣站起漲流量為87.9m3/s（一般洪水為10m3/s 左右）。

（2）洪水過(guò)程受暴雨走向影響明顯。沭河屬山溪性河流，河道坡道大，源短流急。此次暴雨顯示了暴漲暴落的特性，但受降雨的走向影響很明顯。

沭河水系水流自北向南，與暴雨走向相反，形成下游先漲水，上游后漲水，大官莊站起漲時(shí)間為13 日2 時(shí)，而位于上游的莒縣站起漲時(shí)間為13 日6時(shí)25 分，峰型系數(shù)較往年小，洪水過(guò)程淺峰型肥胖。

（3）水利工程在本次的洪水過(guò)程中起到了重要的攔洪調(diào)洪作用。沭河大官莊站洪峰流量4250m3/s，經(jīng)還原計(jì)算最大洪峰流量11100m3/s，削減洪峰62%；莒縣青峰嶺水庫(kù)最大入庫(kù)流量3040m3/s，最大溢洪流量500m3/s，削減洪峰84%，錯(cuò)峰15 小時(shí)；小仕陽(yáng)水庫(kù)13 日16 時(shí)進(jìn)庫(kù)流量1870m3/s，最大溢洪流量為392m3/s，削減79%；莒南陡山水庫(kù)13 日14 時(shí)進(jìn)庫(kù)流量為2490m3/s，最大溢洪流量為559m3/s，削減78%，起到了巨大的攔洪調(diào)蓄作用。

3 2020 年洪水情況簡(jiǎn)介

3.1 暴雨成因分析

8 月13 日8 時(shí)，貝加爾湖地區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)大副高，流域北部邊緣為588 線北界，副高在我國(guó)東北伸出高壓脊，阻擋冷渦東移緩慢。低層切變線位于華北南部呈東北—西南向，產(chǎn)生低空急流，將南海的水汽和能量輸送至山東半島和遼東半島附近。13 日20時(shí)，華北南部的切變線逐漸南壓，雨帶隨之進(jìn)入沂沭河地區(qū)。14 日8 時(shí)切變線位于沂沭泗水系北部并保持穩(wěn)定，沂沭河地區(qū)始終處于850hPa 切變線與急流軸之間，成為強(qiáng)降雨中心。

3.2 降雨過(guò)程分析

13 日，沂沭河中上游普降暴雨到大暴雨，局部地區(qū)特大暴雨，中心為沭河支流潯河陡山水庫(kù)站，日降雨量303mm；沭河大官莊以上平均降水量129.6mm；14 日，暴雨過(guò)程繼續(xù)，暴雨中心為沭河夏莊站，日降雨量270mm；沭河大官莊以上平均降水量88.4mm；13 至14 日，沭河大官莊以上100mm降雨量籠罩面積為0.36 萬(wàn)km2，占該區(qū)間匯流面積79.5%，200mm 降雨量籠罩面積為0.5 萬(wàn)km2，籠罩了大型水庫(kù)至大官莊區(qū)間的核心區(qū)域，區(qū)間降雨量286.6mm，超過(guò)歷史上歷次降水過(guò)程雨量。

3.3 洪水過(guò)程分析

受強(qiáng)降雨影響，沂河、沭河同時(shí)發(fā)生較大洪水。沭河莒縣站14 日7 時(shí)流量992m3/s，石拉淵站14 日14 時(shí)流量3550m3/s，相應(yīng)水位78.23m。重溝站14 日19 時(shí)30 分洪峰流量5940m3/s，相應(yīng)水位59.64m；15 日0 時(shí)36 分最高水位60.26m，相應(yīng)流量5660m3/s。老沭河人民勝利堰閘14 日23 時(shí)最大泄量2800m3/s，為建閘以來(lái)最大，相應(yīng)閘上最高水位56.51m。新安站15 日12 時(shí)45 分洪峰流量2090m3/s，為1974 年以來(lái)最大，相應(yīng)水位29.04m。新沭河閘上14 日23 時(shí)最高水位56.44m，相應(yīng)泄量6490m3/s，為建閘以來(lái)最大。大興鎮(zhèn)站15 日3 時(shí)25分最大流量6300m3/s。

4 兩次洪水比較分析

4.1 降雨分布分析

兩次洪水均發(fā)生在當(dāng)年8 月中旬，當(dāng)年8 月上旬開(kāi)始流域降水充沛，土壤含水量均處于飽和狀態(tài)。

從1974 年最大三日降水量等值線圖看，整個(gè)沭河流域均在200mm 等降水量線以內(nèi)，暴雨中心位于上游莒縣段，部分地區(qū)超過(guò)400mm。

從2020 年最大三日降水量等值線圖看，中游莒縣至石拉淵區(qū)間為200mm 等降水量以內(nèi)，暴雨中心位于支流潯河上；上游青峰嶺至莒縣段莒縣降水量在100～200mm 之間；下游石拉淵以下降水梯度極大：石拉淵站降水320mm，直線距離32km 的重溝站降水為72mm，直線距離48km 的大官莊站降水僅有3mm。

4.2 洪水產(chǎn)流分析

沭河流域基本可以按縣區(qū)劃分為上中下游三個(gè)產(chǎn)流區(qū)域：莒縣段為上游產(chǎn)流區(qū)，莒南段為中游產(chǎn)流區(qū)，臨沭段為下游產(chǎn)流區(qū)。根據(jù)重溝站多年實(shí)測(cè)資料，歷次編號(hào)洪水均可分為上游型洪水、中游型洪水、下游型洪水以及其中兩型洪水的疊加型，如2012 年723 洪水為中下游疊加型洪水，2020 年第二號(hào)洪水為中游型洪水，而1974 年洪水屬于三型疊加洪水，且上游水量極大。這種三型疊加洪水是重溝站建站以來(lái)從未遇到過(guò)的洪水類型。

4.3 時(shí)段洪水量比較

由于時(shí)間跨度大，流域水利工程情況有很大不同，河底高程也有很大變化，兩次洪水的水位基本不具有一致性，故從時(shí)段洪水量的角度進(jìn)行比較分析。選取1974 年洪水的主要過(guò)程，即8 月13 日0時(shí)至17 日0 時(shí)共96 小時(shí)，每?jī)尚r(shí)為1 時(shí)段計(jì)算大官莊新沭河與老沭河的時(shí)段洪水量并進(jìn)行合成作為沭河來(lái)水量（詳見(jiàn)圖1）；同時(shí)選取2020 年洪水的主要過(guò)程，即8 月14 日0 時(shí)至18 日0 時(shí)共96 小時(shí)計(jì)算重溝站的時(shí)段洪水量作為沭河來(lái)水量（詳見(jiàn)圖2）。

圖1 沭河1974 年洪水時(shí)段洪水量圖

圖2 沭河2020 年洪水時(shí)段洪水量圖

經(jīng)調(diào)查，1974 年洪水時(shí)決口水量約為0.45 億m3，選取時(shí)段內(nèi)來(lái)水量加上決口水量共計(jì)約8.71 億m3；2020 年洪水選取時(shí)段內(nèi)的水量約6.56 億m3。1974 年洪水比2020 年洪水水量多接近1/3。從圖1、圖2 可以看出2020 年有三個(gè)時(shí)段的洪水量大于0.4 億m3，而1974 年最大時(shí)段洪水量為0.38 億m3；2020 年洪水有14 個(gè)時(shí)段的洪水量在0.2 億以上，1974 年則有17 個(gè)；大于0.1 億的時(shí)段，2020 年有20 個(gè)，1974年有27 個(gè)。受洪水波坦化變形及降水分布的不同影響，2020 年洪水上漲速度大于1974 年，高洪歷時(shí)小于1974 年，總水量也小于1974 年。

如果發(fā)生1974 年量級(jí)和分布情況的暴雨，在現(xiàn)今的水利工程及河道條件下，按照比例放大，重溝站測(cè)驗(yàn)斷面洪峰流量將達(dá)到7800～8000m3/s，最高水位將超過(guò)61.40m。

5 對(duì)超標(biāo)洪水測(cè)報(bào)預(yù)案的改進(jìn)建議

5.1 超標(biāo)洪水測(cè)報(bào)中可能遇到的困難

重溝站在測(cè)報(bào)2020 年洪水中遇到的主要困難有：

（1）河道內(nèi)有大量雜物影響測(cè)驗(yàn)：水面以下有水草雜物纏繞流速儀旋槳，導(dǎo)致流速儀無(wú)法使用；水面有網(wǎng)箱、樹(shù)木等大型雜物，經(jīng)常與ADCP 測(cè)船發(fā)生碰撞；同時(shí)網(wǎng)箱會(huì)附著在纜道中塔上，向下綿延幾十米，導(dǎo)致測(cè)船無(wú)法通航。

（2）大流速下纜道牽引測(cè)船負(fù)荷較大：重溝站水文纜道設(shè)計(jì)使用流速儀進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，但特大洪水時(shí)流速儀無(wú)法使用只能使用ADCP 測(cè)船。測(cè)船無(wú)動(dòng)力，由纜道牽引運(yùn)行，在大流速下對(duì)纜道拉力較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后纜道會(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)打滑的情況。

（3）夜間及惡劣天氣下視線不佳：重溝站高水時(shí)斷面寬度在500m 以上，纜道測(cè)流時(shí)操作者距離測(cè)驗(yàn)儀器較遠(yuǎn)，很難實(shí)時(shí)觀察儀器運(yùn)行情況。在夜間和狂風(fēng)暴雨的惡劣天氣下尤甚。

在達(dá)到甚至超過(guò)1974 年量級(jí)的洪水時(shí)，還可能遇到更多困難，例如：

（1）測(cè)站院內(nèi)地面高程為61.54m，變壓器安裝高程為62.10m，如果水位繼續(xù)上升，院內(nèi)、氣象觀測(cè)場(chǎng)、辦公樓甚至變壓器將會(huì)進(jìn)水，存在巨大安全隱患。

（2）高水時(shí)纜道很有可能受拉扯、漂浮物等影響出現(xiàn)機(jī)械故障，無(wú)法使用；大洪水時(shí)往往伴隨雷電狂風(fēng)暴雨等惡劣天氣，此時(shí)使用纜道危險(xiǎn)性極大。

（3）高水及惡劣天氣下很有可能遇到電力、通訊中斷的情況，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行測(cè)驗(yàn)或無(wú)法報(bào)送測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5.2 超標(biāo)洪水預(yù)案的改進(jìn)建議

淮河水利委員會(huì)水文局于2021 年5 月印發(fā)的《淮河水利委員會(huì)沭河重溝水文站超標(biāo)洪水測(cè)報(bào)預(yù)案》充分考慮了測(cè)站現(xiàn)有設(shè)施及可能遇到的各種問(wèn)題，制定了常規(guī)測(cè)驗(yàn)方案及多套應(yīng)急測(cè)驗(yàn)方案，并組織演練驗(yàn)證了方案的可行性。在測(cè)站硬件配置及測(cè)報(bào)預(yù)案等方面可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)以提升應(yīng)對(duì)超標(biāo)洪水的能力：

（1）豐富測(cè)驗(yàn)方法?，F(xiàn)有的流量測(cè)驗(yàn)方法，無(wú)論是流速儀、走航式ADCP 還是二線能坡法在線測(cè)量，均為接觸式測(cè)流，受河道內(nèi)雜物及流速影響較大；需要豐富諸如雷達(dá)波測(cè)流等非接觸式測(cè)驗(yàn)方法。

（2）改造測(cè)站電路。為防止辦公樓進(jìn)水，測(cè)站電路需進(jìn)行改造，一樓供電必須可以完全切斷，二樓操作室必須保證優(yōu)先獨(dú)立供電，變壓器、發(fā)電機(jī)等重要設(shè)施需提高安裝高度。

（3）配備衛(wèi)星通信設(shè)施，保證通訊暢通。

（4）確定撤離標(biāo)準(zhǔn)，建立應(yīng)急測(cè)驗(yàn)點(diǎn)。重溝站位于堤防內(nèi)側(cè)，院內(nèi)高程低于保證水位，當(dāng)水位接近院內(nèi)地面而且預(yù)見(jiàn)還會(huì)大幅上漲時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行撤離，否則測(cè)站將成為洪水中的“孤島”完全中斷與外界的聯(lián)系。此時(shí)應(yīng)當(dāng)將所有可用的流量測(cè)驗(yàn)儀器及通信設(shè)施轉(zhuǎn)移至附近地勢(shì)較高、適合開(kāi)展多種測(cè)驗(yàn)方法的地點(diǎn)，建立應(yīng)急監(jiān)測(cè)點(diǎn)。重溝站下游2.6km 處的嵐菏高速沭河大橋防洪標(biāo)準(zhǔn)高，交通便利，且橋上無(wú)路燈桿等遮擋物，可以在橋上開(kāi)展ADCP、電波流速儀等多種測(cè)驗(yàn)方案，是最理想的應(yīng)急選擇之一，需要與多個(gè)防指成員單位溝通協(xié)調(diào)，制定相關(guān)預(yù)案■