石門河流域“2010·8·18”特大暴雨洪水調(diào)查分析

□朱玉祥(河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測局)

1.暴雨成因及洪水情況

受副熱帶高壓和西風槽云系的共同影響，2010年8月18日至20日，新鄉(xiāng)市北部山區(qū)遭特大暴雨襲擊，共產(chǎn)主義渠合河水文站以上（石門河、黃水河）流域平均降雨量179.9mm，降雨較大的遙測站點分布于兩河上游區(qū)的輝縣市西北部山區(qū)，其中新村478mm、韓口380mm、后莊379mm、丁莊357.5mm、石門299.5mm、黃水口278.5mm。受降雨影響，石門水庫于18日22時15分蓄滿并開始啟閘泄洪，23時50分達到最大泄洪流量617m3/s，總泄洪時間120h，其中泄洪流量＞40m3/s的時間達50h以上。共產(chǎn)主義渠合河水文站于18日20時開始起漲，21日2時洪峰流量106m3/s。

2.水量平衡分析

石門河屬衛(wèi)河支流之一，發(fā)源于山西省陵川縣東南進頭窯村，南流至輝縣上八里鄉(xiāng)松樹坪村西北進入新鄉(xiāng)市境內(nèi)。流經(jīng)輝縣的上八里、洪洲、趙固、冀屯、占城等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在占城鎮(zhèn)蔡旗營村東南與黃水河匯流，后進入新鄉(xiāng)市鳳泉區(qū)，于合河鄉(xiāng)后村北入共產(chǎn)主義渠。河道全長57km，其中新鄉(xiāng)市境內(nèi)長42km。流域面積385.3km2，其中新鄉(xiāng)市境內(nèi)流域面積317.6km2。1970年在其上的輝縣上八里鄉(xiāng)修建了石門水庫，控制流域面積132km2，水庫壩高90.2m，壩頂長291m，總庫容3084萬m3,興利庫容2795萬m3。攔蓄洪水、削減洪峰，減免下游洪水災(zāi)害。

黃水河發(fā)源于輝縣黃水鄉(xiāng)滴水寨，于黃水鄉(xiāng)河西村出山，流經(jīng)黃水、洪洲、高莊、趙固、北云門、占城六鄉(xiāng)鎮(zhèn)，于占城鎮(zhèn)蔡旗營村東南匯入石門河，全長45km，流域面積260km2，南北走向，本河道無大型控制性工程。

2010年8月18日8時石門水庫已蓄滿至汛限水位，受強降雨影響，庫水位迅速超過汛限水位，于8月18日22時15分開始啟閘泄洪，至24日0時關(guān)閘止共下泄洪水2.6×107m3。石門水庫流域面積132km2，8月18日至20日庫區(qū)以上山區(qū)降水量為310mm，總降水量為4.1×107m3，由此可推算出該流域山區(qū)本次降雨徑流系數(shù)為0.638，從石門、黃水兩河流域圖上測算出兩河總流域面積為805.0km2，其中山區(qū)流域面積353.0km2，丘陵平原區(qū)面積452.0km2，丘陵平原區(qū)降雨徑流系數(shù)按經(jīng)驗值選為0.30，其流域產(chǎn)水量計算如下：山區(qū)：310×0.638×353.0÷105=0.6982（108m3）平原：150×0.30×452.0÷105=0.2034（108m3）總產(chǎn)水量：0.6982+0.2034=0.9016（108m3）

共產(chǎn)主義渠合河水文站于18日20時開始起漲，21日2時達到洪峰流量106m3/s，至8月30日12時水位落平。經(jīng)點繪水位流量關(guān)系曲線，由水位過程計算出實測流量過程，點繪洪水要素過程線，分割基流，然后計算出凈峰流量為：2.6×107m3。

洪水行進過程中，被流域攔蓄的洪量：

0.9016 -0.2648=0.6368（108m3）

石門河、黃水河平原區(qū)流域面積：452km2，根據(jù)8月10日至9月10日地下水變化情況分析，地下水平均上升3.45m，地下水增加蓄水量：

丘陵平原區(qū)降雨入滲系數(shù)按經(jīng)驗值選為0.23，則平原區(qū)降水入滲量為：

表1 石門河流域水量平衡要素表（單位：108m3）

由石門河流域水量平衡要素表可以看出，流域蓄水量與地下水增蓄量基本相等，說明水量平衡分析計算中，參數(shù)選擇適當，分析計算正確。

3.降雨量大下游洪水小成因分析

根據(jù)水文規(guī)律，在一特定流域內(nèi)，降雨和徑流、徑流和洪峰流量及洪水過程在相對穩(wěn)定的時段內(nèi)存在著一定的相關(guān)關(guān)系。降雨量大則徑流量就大，降雨量小則徑流量就?。唤涤陱姸却髣t洪峰流量就大，洪水過程陡峭，反之，降雨強度小則洪峰流量就小，洪水過程平坦。但這種關(guān)系并非固定不變的，其他因素的變化也會對這種相關(guān)關(guān)系產(chǎn)生重要影響，其中以下墊面的變化影響最大。例如，在同等降雨條件下，植被豐茂的地方洪水過程平坦，植被稀疏的地方洪水過程陡峭。并且由于地形地貌的差異，不同的下墊面因素所造成的滲透、截留、填洼都會對洪峰流量和洪水過程產(chǎn)生重要影響。都隨著時間的流逝，曾經(jīng)的大水年份逐漸遠去，流域下墊面因素也會發(fā)生漸變，例如流域內(nèi)大小水庫的擴建、封山育林、種植結(jié)構(gòu)改變、修建高速公路改變流域特征、各種大大小小的引水工程灘區(qū)的增多、行洪灘區(qū)日益增多的違障建筑、人為的向行洪河道傾倒垃圾、河床淤積而得不到及時的疏浚等等。隨著流域下墊面因素的逐漸變化，必然會造成降雨和徑流、徑流和洪峰流量及洪水過程的相關(guān)關(guān)系發(fā)生偏移。

2010年8月，位于石門河流域山前沖積扇上的南水北調(diào)渠正在開挖施工，因修建比渠底還要更深的倒虹吸，施工過程中疏干了地下水，開成了區(qū)域性漏斗區(qū)，石門水庫下泄洪水出山后，沖入剛開挖好的南水北調(diào)渠內(nèi)，使地下水漏斗區(qū)很快得以回補，后又造成石門河與黃水河貫通，石門河水經(jīng)南水北調(diào)渠竄入黃水河，因兩河同期漲水，石門河奪南（水北調(diào)渠）入黃（水河）后更增加了黃水河下游段的排水壓力，致使黃水河發(fā)生了多處決口與漫堤。漫堤洪水在行進過程中灌注到大、小沙窩村挖沙后留下的大坑內(nèi)，泛濫區(qū)面積達15km2，到處堆積如山的卵石和深坑極大的削減了洪水運行速度，并使水量大量滯留并回補地下水，減小了下游的洪水威脅。

4.結(jié)論

這次洪水最明顯的特點是形成這次洪水的暴雨強降水量大、出山口處流量峰高量大。而到達入河口處的流量變小且過程平緩，洪峰向下游推進速度慢，持續(xù)時間長，大部分水量在行進過程中被消耗掉，這給我們最明顯的啟示是：人類活動在加速下墊面的變化，改變洪水運動規(guī)律。如今社會在飛速發(fā)展，人類活動也在加速地進行發(fā)展，通過修建各種水利和水土保持工程措施，如水庫、淤地壩、水窖等蓄水工程，攔蓄地表徑流、消減洪峰流量、調(diào)節(jié)徑流過程。整地措施通過減緩原地面的坡度、截短坡長、增加地表糙率，從而增加了下滲量，延長了匯流時間，消減洪峰，使流量過程線變得平緩。通過植樹造林，增加森林覆蓋率，利用森林保持水土、涵養(yǎng)水源、增加枯水徑流來對徑流起到調(diào)節(jié)作用。

但是，不合理的人類活動也同樣會伴隨出現(xiàn)，如過度地開荒種地、特別是在行洪河道內(nèi)開荒，隨著時間增長，幾乎使主河槽消失；另外是在沒有任何保護措施的大面積開采地下各種資源，如挖沙，不但破壞河道和堤岸，而且還存在沙土被挖走后留下各種大小的卵石被無規(guī)則地堆積在主河槽內(nèi)，使洪水無法行進；還有，工業(yè)廢棄物的任意排放、生活垃圾的大量增加，使河道成為了垃圾傾倒場，不但嚴重污染了水質(zhì)，而且還阻礙洪水行進。這些人為活動對流域造成的影響不可忽視。因此，作為水利工作者，我們必須熟悉流域內(nèi)下墊面的各種變化情況，做好測報和管理工作，對洪水的未來走向做出正確的判斷。