南村站洪水預報方案修訂過程中的“850821”特殊洪水分析

孫楠思 李春俊 盛茂剛

南村站洪水預報方案修訂過程中的“850821”特殊洪水分析

孫楠思 李春俊 盛茂剛

一、流域概況

大沽河發(fā)源于煙臺市轄招遠市的阜山，流經(jīng)萊西、平度、即墨、膠州及城陽等市（區(qū)），于膠州市碼頭村入海。干流長度179.9km，流域面積6131.3km2。南村站位于大沽河中下游的平度市南村鎮(zhèn)，系大沽河干流控制站，于1951年7月設立，河道干流長度145.5 km，距河口62 km，集水面積3724 km2。南村站以上有小沽河、潴河、五沽河等較大支流。

流域內(nèi)深山區(qū)約占1%，淺山區(qū)約占19%，主要分布在干支流上游地帶；丘陵平原區(qū)約占80%，主要分布在干支流下游地區(qū)。

該流域?qū)倥瘻貛О霛駶櫦撅L氣候區(qū)，降水量比較豐沛，但年際變化較大，且有連豐連枯的規(guī)律。降水量年內(nèi)分配不均勻，約有80%集中在6～9月，尤以7～8月最多，約占汛期降水量的70%，年降水天數(shù)一般不足90天。據(jù)45年（1956～2000年）資料分析，多年平均降水量679.2mm，最大年降水量1472.4mm（1964年），最小年降水量358.5mm（1981年），年際最大變率4.1倍。

南村站自設站以來，觀測到的最高水位為17.92m，最大流量為3360m3/s，均出現(xiàn)在1955年7月17日。

從1958～1971年，大沽河南村站以上集水面積內(nèi)，先后建成了產(chǎn)芝、尹府兩座大型水庫及高格莊、勾山、城子、北墅、廟埠、黃桐、堤灣7座中型水庫（其中堤灣水庫1993年恢復為滯洪區(qū)）。水庫總控制面積1676.5 km2（庫套庫重復面積不計）。大中型水庫以下至南村站區(qū)間內(nèi)，小型水利工程控制面積123.5 km2。

自1965～2007年，大沽河干支流共攔河建閘、壩9處，其中南村站以上流域6處，分別為龍虎山、姜家莊、后沙灣莊、袁家莊、移風店和崖頭，閘壩總蓄水量1550×104m3。

二、預報方案情況

產(chǎn)流預報：采用降雨徑流（P+Pa～R）經(jīng)驗相關(guān)的方法。

匯流預報：主要采用洪峰流量經(jīng)驗公式及綜合經(jīng)驗單位線等方法。

洪峰出現(xiàn)時間預報：根據(jù)南村站凈峰流量、暴雨中心位置及最大兩小時雨量終止至南村站洪峰出現(xiàn)時間，以暴雨中心位置為參數(shù)，繪制凈峰流量（Qm凈）～暴雨中心位置～最大兩小時雨量終止至南村站洪峰出現(xiàn)時間（τ）相關(guān)圖。

水庫放水時的預報措施：將水庫放水過程用華水匯流系數(shù)演算至南村站，再與預報的區(qū)間相應流量過程疊加即可預報出南村站的各水文要素。

三、“850821”特殊洪水分析

在方案修訂過程中，發(fā)現(xiàn)p+pa～R關(guān)系圖上，“850821”洪水點據(jù)明顯偏離點群中心（見圖1）。

本次降雨232.5mm，Pa=100mm，徑流深查圖值為129mm，而實測徑流深僅74mm，預報誤差為55mm，遠遠大于許可誤差14.8mm，產(chǎn)流明顯偏小。下面以水量平衡原理為基礎對產(chǎn)流偏小原因進行分析。

（一）降雨及徑流情況

“850821”暴雨洪水是由“8509”號臺風引起的。這次強臺風生成于1985年8月16日，18日1時先在江蘇啟東登陸，19日10時許在青島市西部膠南市再次登陸，穿越山東半島進入東北大連等地。“8509”號臺風是青島有史記載直接登陸的第二次臺風，青島的風力達10級，陣風強達12級以上，同時給青島帶來了大暴雨，19日、20日兩天雨量達254.6mm。

從8月19日6時至21日14時，南村站以上流域平均降水量232.5mm。降雨中心在小沽河上游北墅、黃桐以及大沽河上游產(chǎn)芝水庫一帶，降雨時段集中在19日6～14時、20日21時～21日8時，各時段流域平均降水量及占總降水量的比例分別為84.6mm、36.4%，85mm、36.6%，兩個時段總降水量169.6mm，占總降水量的72.9%。

由于降水量較大，從8月18日11時開始，上游的高格莊水庫、黃桐水庫及北墅水庫先后開閘泄洪。其中高格莊水庫泄洪時間為18日11時至24日10時，溢洪水量2776.4×104m3，最大溢洪流量298 m3/s；黃桐水庫泄洪時間為19日6時至22日6時，溢洪水量1077×104m3，最大溢洪流量798 m3/s；北墅水庫泄洪時間為19日15時至21日19時，溢洪水量4869×104m3，最大溢洪流量880 m3/s；本次洪水過程南村站上游水庫共溢洪8722×104m3。

（二）徑流偏小原因分析

1.前期連年干旱，降雨入滲量較大

從1980～1984年，大沽河流域年降水量分別為628.5mm、330.6mm、559.5mm、467.8mm、552.3mm，與多年平均降水量693.8mm（1951～2009年系列）相比，分別偏少9.4%、52.3%、19.4%、32.6%、20.4%，降水量明顯偏少，屬連續(xù)枯水年。1980年南村站最大流量為60.6m3/s，從1980年8月15日～1982年8月10日，南村站連續(xù)斷流天數(shù)達725天，1982年僅在8月10～14日河道來水，最大流量45.7 m3/s，從1982年8月15日～1985年8月19日，南村站連續(xù)斷流達1099天，為有資料記錄以來的最長斷流天數(shù)。因為連年枯水，青島市用水告急，從1979年開始，開辟大沽河地下水源地，采取疏干性開采，往青島市區(qū)供水。地下水位急劇下降，1980～1985年8月19日的地下水位累計降幅為4.5～5m，大沽河地下水源地幾乎成了一座空的地下水庫?！?509”號臺風帶來的暴雨洪水，使大沽河水源地地下水位急劇上升。

表1 “850821”洪水前后大沽河地下水位變化統(tǒng)計表

本次降水前后大沽河地下水源地水位變化情況詳見表1。

從表1可以看出，由于前期連年干旱，加上本次過程時間長，雨強小，過程緩，降雨入滲量較大，因此產(chǎn)流量較小。從大沽河水源地降雨前后的水位變化情況來看，降雨后地下水位平均比雨前升高了2.23m，以0.171的砂層給水度來計算，雨后地下水儲存量增加了16054×104m3。

2.小沽河部分河段發(fā)生決口

1985年9月7 日，大沽河洪水調(diào)查組到冷戈莊鄉(xiāng)大朱毛村東小沽河決口河段實地勘察，估算出8月21日9時至22日12時決口水量1220×104m3。

3.水量平衡分析

本次降雨過程，南村站斷面實測地面徑流總量15159×104m3，補給地下水量為16054×104m3，小沽河決口水量1220×104m3。三項合計為32433×104m3，扣除上游水庫溢洪量8722×104m3，南村站區(qū)間實際產(chǎn)流量為23711×104m3，相當于115.8mm徑流深，與查線值129mm差值為13.2mm，小于許可誤差14.8mm，適線合格。

四、結(jié)語

由于前期連年干旱，降水入滲量較大，河道行洪時河水對大沽河地下水庫的補給量較大，加上小沽河上游出現(xiàn)決口，因此南村站“850821”洪水實測徑流深比查圖值明顯偏小。

大沽河地下水源地為青島市的重要水源地，因持續(xù)開采，地表水和地下水聯(lián)系密切。在前期連續(xù)干旱的情況下，由于疏干性開采，地下水源地實際上成為空的地下水庫，河道初次行洪時地表水對地下水的補充量較大。在今后的洪水預報中應綜合考慮地表水和地下水之間的水力聯(lián)系，充分考慮地下水庫的攔蓄作用，以提高預報精度

青島市水文水資源勘測局 266071）