趙慶魯,劉 光,趙 若

(1.山東省聊城市水文中心,山東 聊城 252000;2.河北省衡水市水利局,河北 衡水 053000)

1 流域概況

徒駭馬頰河流域位于海河流域的東部,東臨黃河,南以黃河支流金堤河為界,西靠漳衛(wèi)南運河,流域主要河道有徒駭河、馬頰河等,邊界河道黃河、衛(wèi)運河、金堤河等,其他支流河道包括新金線河、趙王河、西新河、四新河、七里河、管氏河、趙牛河、沙河、唐公溝、德惠新河等。徒駭河、馬頰河均為獨立入渤海的河道,兩條河道流經山東腹地呈蚯蚓狀蜿蜒入海。

徒駭河發(fā)源于山東省聊城市莘縣文明寨村,流經聊城、德州、濱州三地市入渤海,流域面積13 902 km2,干流長度約436 km。馬頰河發(fā)源于河南省濮陽市金堤分水閘,經過河北省大名縣入山東省莘縣境內,在山東省流經聊城、德州、濱州入渤海,流域面積11 579 km2。徒駭馬頰河流域上游主要位于聊城市境內,區(qū)域流域面積7 532 km2,上游流域面積占徒駭馬頰河流域面積的30%左右。徒駭馬頰河流域主要河流及水文監(jiān)測站點分布見圖1。

圖1 徒駭馬頰河流域主要河流及水文監(jiān)測站點分布圖

2 區(qū)域水文條件分析

徒駭馬頰河水系水源補給主要靠大氣降水,各河道均屬雨源性河流,由于受季風氣候及地理條件的影響,降雨在時空分布上變化較大。

2.1 降水

徒駭馬頰河水系夏季受太平洋暖濕氣團的侵入和西北、西南渦的影響,以及近海的水汽輸入,容易發(fā)生大范圍的氣旋雨、臺風雨。由于受季風的影響,降雨在時空分布上變化較大,降水量在年內分配極不均勻,年內降水量多集中在汛期,年際之間變化懸殊,連豐、連枯現象十分明顯。根據截止到2019年水文數據統計,河道上游聊城多年平均降水量560.0 mm;下游德州多年平均降水量556.5 mm,濱州569.8 mm,流域上下游降水量相差不大。流域降水6-9月較為集中,該時段降水量在全年降水量中占比超過七成。

2.2 徑流

徑流主要由降雨產生,徒駭馬頰河為雨源型河流,河道流量隨季節(jié)而變化。每到汛期,暴雨集中,水勢漲落較大,但因為是平原地區(qū),漲幅較慢,且洪水歷時較長;枯水季節(jié),河道流量比較小,有時干枯斷流。流域上游馬頰河多年平均徑流深11.1 mm,徒駭河多年平均徑流深44.4 mm[1]。

3 流域暴雨洪水

3.1 流域暴雨成因

我國主要雨帶夏季北移,冷暖空氣活動頻繁,極易造成大暴雨。造成本區(qū)域暴雨的天氣系統主要有臺風、氣旋或連續(xù)氣旋、中低緯度天氣系統互相結合等,中低緯度天氣系統互相結合主要指西風帶冷空氣南下時與低緯度天氣系統如臺風外圍、南方氣旋相遇等共同影響的天氣系統。影響暴雨的天氣系統很多,且較為復雜,同一次暴雨,可能受多個天氣系統影響。根據對區(qū)域典型暴雨的天氣系統綜合分析,除上述3種影響區(qū)域暴雨的天氣系統外,中小尺度天氣系統(包括颮線、暴雨云團等)也會造成局部暴雨,其破壞力極大,易造成局部洪澇災害。

3.2 歷史暴雨洪水水文特征

3.2.1 暴雨具有豐枯年份交替的特點,短歷時暴雨變差系數較大

區(qū)域降水量的年際變化較大,并且豐、枯水周期變化比較明顯,豐水年年平均降水量可達900.0 mm以上,如1961年、1964年;枯水年年降水量低于400.0 mm,如1968年、1992年、2002年。最大年降水量約為最小年降水量的3倍。區(qū)域上游年最大24h降水量變差系數Cv值變化范圍大都在0.35～0.62之間。徒駭河中游Cv在0.5以上,上游和下游Cv在0.4左右;馬頰河Cv整體在0.4左右。

3.2.2 特大暴雨時有發(fā)生,短歷時暴雨極易形成較大洪水

受暴雨天氣系統等因素的綜合影響,汛期在徒駭馬頰水系局部地區(qū)時常有24 h點雨量超過200 mm的特大暴雨。暴雨突發(fā)性強、歷時短、強度大,河道水位上漲快,造成農田積澇多,區(qū)域防洪壓力較大,中小河流、塘壩及各種水工建筑物,也容易造成毀滅性的災害。

徒駭河、馬頰河是區(qū)域內的主要排澇河道,常發(fā)生較大洪水過程。據歷史資料統計,2020年前,徒駭河上游較大洪水有16次之多,其中重現期超過十年的有6次,超過二十年的有3次。平原地區(qū)雨源性河流洪水來自降水,且匯流較快,形成洪峰時間較短。據表1數據,徒駭河較大洪水過程基本都發(fā)生在7、8月份,僅2003年10月洪峰流量261 m3/s、 2010年9月洪峰流量399 m3/s洪水發(fā)生在9月份以后的時間。

表1 徒駭馬頰河流域上游徒駭河劉橋閘站歷史較大洪水情況表

馬頰河上游王鋪閘站歷史超過100 m3/s洪峰流量洪水共3次,均發(fā)生在1984年以前的七八月份,最大一次洪峰流量193 m3/s,發(fā)生在1971年8月。

3.2.3 歷史9、10月份偶有較大暴雨發(fā)生

根據近65 a資料統計,9月份降水量超過100 mm的年份有9年,10月份超過100 mm的2個年份均出現在2 000年以后(見表2)。

表2 徒駭馬頰河上游區(qū)域歷史9、10月份較大降水量統計

4 近兩年暴雨洪水分析

4.1 區(qū)域洪水分析

根據近兩年水文監(jiān)測資料統計,徒駭馬頰河上游劉橋閘站主要洪水有4次,其中有1次重現期超過10 a,洪水發(fā)生時間均在9月份以后,10月份有2次較大洪水過程。10月份降水前雨影響較小,土壤飽和度較七八月份低,河道峰前流量也相對較小,洪峰流量較主汛期略小,同樣降水發(fā)生在汛期或連續(xù)性降水時,洪峰量級及危害程度將大大提高。2021年9月馬頰河王鋪閘站發(fā)生洪峰流量180 m3/s洪水,這是1971年8月后馬頰河上游最大一次洪水過程,經頻率分析重現期約100 a(見表3)。

表3 近兩年徒駭馬頰河上游劉橋閘站洪水統計表

4.2 流域邊境

徒駭馬頰河流域邊界河流漳衛(wèi)南運河水系2021年出現夏秋連續(xù),作為海河流域下游主要行洪河道衛(wèi)運河承接上游漳河、衛(wèi)河來水,衛(wèi)運河上游主要控制水文站南陶站7月31日出現洪峰流量1 100 m3/s,10月10日出現洪峰流量1 220 m3/s,這是該站自1996年8月以來最大洪水過程,對徒駭馬頰河流域影響較大。根據歷史南陶站洪水統計,歷史洪峰流量超過900 m3/s洪水過程均發(fā)生在8月份,2021年卻發(fā)生與歷史周期律嚴重不一致的洪水過程,說明海河流域乃至華北地區(qū)水文環(huán)境有變化的趨勢。

4.3 暴雨分析

2021年9月降水量305.5 mm,10月73.7 mm,分別較常年同期偏多490%、142%;2022年9、10月份合計雨量171.6 mm,較歷年同期偏多109%。近兩年9、10月份降水顯著增多。2022年10月1日0時至4日0時,區(qū)域普降大到暴雨,區(qū)域中心站聊城站3日降水量達到226.0 mm,為該站10月份最大3日水量,從全年角度分析,該降水量重現期達到30 a。但進一步采用10月份雨量特征值資料分析,該降雨量重現期為3 000 a,可見本次降水的罕見性、突發(fā)性及偶然性(見圖2)。

圖2 聊城站歷史10月份 3日降水頻率

5 結語

(1)徒駭馬頰河流域暴雨洪水時有發(fā)生,到2000年以后頻率較以往更高,據以上資料,2000年以后劉橋閘較大洪水占1971年以來規(guī)模以上洪水的一半以上,尤其是近兩年洪水更為頻繁。

(2)2000年之前,暴雨洪水主要發(fā)生在主汛期的7、8月份,2003年出現了發(fā)生在10月份的暴雨洪水,2010年9月份也出現較大暴雨洪水,而近兩年暴雨洪水主要發(fā)生在9、10月份,進一步說明近20 a暴雨洪水由主要發(fā)生在主汛期往秋汛時段推移的趨勢。

(3)從近兩年較大暴雨洪水水文頻率分析來看,重現期延長,說明極端天氣發(fā)生的概率有增加的趨勢。

6 主要啟示

(1)隨著暴雨洪水從時間上有向9、10月份推移的特點,防汛工作不僅著重于歷史經驗的“七下八上”,防汛后期的工作依然不容忽視。

(2)從去年10月份降水達到千年一遇的特點,這種罕見性的突發(fā)天氣狀況,應引起更多的重視。突發(fā)性的“黑天鵝”現象造成的危害往往比較突出,從目前華北地區(qū)尤其是海河流域進入豐水期,“黑天鵝”有演變?yōu)椤盎蚁！钡目赡?加大后汛期防汛人力物資投入也非常必要。

(3)海河流域上游2021年發(fā)生超歷史暴雨,給流域下游包括徒駭馬頰河區(qū)域帶了極大的防汛壓力,在防汛調度工作中,水利防洪工程蓄滯洪區(qū)、岳城水庫等水利設施發(fā)揮了舉足輕重的作用,徒駭馬頰河流域規(guī)劃建設過程中應著重考慮實用性強、利用率高、易于調度的水利設施的建設。

(4)充分發(fā)揮水旱災害普查成果的作用,利用相關成果資料構建暴雨洪水災害時間空間分布模型,利用科學成果指導水利防汛減災規(guī)劃建設,充分發(fā)揮水文指導水利建設的基礎作用。