龍虎水文站“03.5”與“12.5”暴雨洪水特性分析對比

葉文生

廣東省水文局梅州水文分局，廣東梅州 514021

1 流域概況

1.1 程江概況

程江是韓江一級(jí)支流，發(fā)源于江西省尋烏縣藍(lán)峰，在廣東省平遠(yuǎn)縣石正鎮(zhèn)富石水庫流入梅州，龍虎圩水發(fā)源于梅縣石坑鎮(zhèn)龍鳳村流經(jīng)梅縣梅西鎮(zhèn)龍虎水文站，于梅縣梅西鎮(zhèn)龍崗岌匯石正河流入梅西水庫，于南口東陂匯南口水后，在梅城烏廖沙流入梅。程江有集水面積718km2，河長94km，平均坡降0.268‰，流域植被較好，坡降陡，天然落差大，水力資源豐富。程江在梅州市境內(nèi)有集水面積708km2，河長84km，在程江河興建了富石水庫和梅西水庫，這兩座水庫都屬于中型水庫。為提高程江沿河防洪標(biāo)準(zhǔn)，于1970年、1974年分別在長灘、程江兩處進(jìn)行了人工裁彎取直的沿河該道工程，縮短河道3.3km。該革開放后，為配合城市規(guī)劃建設(shè)，提高梅州市區(qū)抗御洪澇災(zāi)害的能力，1989年在程江口處對老百花洲河段進(jìn)行裁彎取直，新開挖人工河道500m，將程江原出口上移至現(xiàn)在的烏廖沙。具體見圖1程江流域圖。

1.2 龍虎水文站

龍虎水文站位于韓江流域梅江水系程江河龍虎圩水，集水面積102km2，屬小流域暴雨徑流分析為主的站點(diǎn)。龍虎水文站設(shè)立于1967年，主要觀測項(xiàng)目為水位、流量、雨量、蒸發(fā)量的觀測和整編，以及對屬下雨量站富石、石正、紅衛(wèi)、澄坑、均田、龍虎、梅西等7個(gè)雨量站的管理，以及協(xié)助梅州水文分局水質(zhì)分中心做好程江河流域的水質(zhì)段面的監(jiān)測工作。龍虎水文站自設(shè)站到現(xiàn)在已收集了46年的水文、氣象資料數(shù)據(jù)，為水利防洪減災(zāi)做出了一定的成績。主要流域特征值見表1。

表1 程江河流域特征值

2 “03.5”與“12.5”暴雨成因

表2 龍虎水文站流量特征值

受高空槽，西南低壓和切變線的共同影響，2003年5月17日，程江河紅衛(wèi)雨量站24小時(shí)降雨量142.5mm，72小時(shí)238.5mm。澄坑雨量站24小時(shí)降雨量163.1mm，72小時(shí)降雨量269.6mm。均田雨量站24小時(shí)降雨量137.5mm，72小時(shí)降雨量224.0mm。龍虎站出現(xiàn)了超歷史上范圍最廣，影響最大，水位最高，損失最嚴(yán)重的暴雨洪水和強(qiáng)對流天氣過程。24小時(shí)最大降雨量187.8mm，72小時(shí)最大降雨270.8mm。2012年5月28日同樣受高空槽，西南低壓和切變線的共同影響，紅衛(wèi)雨量站24小時(shí)降雨量133.2mm，72小時(shí)降雨量165.3mm。澄坑雨量站24小時(shí)降雨量85.3mm，72小時(shí)降雨量110.8mm。均田雨量站24小時(shí)降雨量142.1mm，72小時(shí)降雨量164.6mm。龍虎水文站24小時(shí)最大降雨量120.7mm，72小時(shí)最大獎(jiǎng)雨量138.8mm。出現(xiàn)兩場超歷史的大洪水，當(dāng)水位超過6.78m時(shí)，右岸出現(xiàn)漫灘現(xiàn)象，當(dāng)水位超過7.25m時(shí)，左岸也出現(xiàn)漫灘現(xiàn)象，面積突然增大，灘地流速減小。主要特征值見表2。

圖1 程江流域圖

3 兩場洪水的特性

3.1 漫灘導(dǎo)致水位高流量反而減小

“03.5”洪水所測的水位～流量關(guān)系與“12.5”洪水所測的水位～流量關(guān)系顯示，當(dāng)水位高流量反而減小。具體原因是左右兩岸出現(xiàn)漫灘現(xiàn)象，和下游150m處有一座鐵山公路拱橋，橋分兩孔，高度3.3m，寬度4.2m，當(dāng)出現(xiàn)高水位時(shí)橋孔過水能力減小，使流量偏小?！?3.5”洪水屬二十年一遇，“12.5”洪水屬十年一遇的大洪水。本站高水采用纜道施測流量，低水采用涉水使用懸桿施測流量，全年使用水位～流量關(guān)系曲線（臨時(shí)曲線）推流。具體公式如下：其中：Q為流量；A為面積；為平均流速。

3.2 產(chǎn)匯流分析

1）本流域地處廣東省東部梅縣的西部地區(qū)，植被良好、雨量充沛、地下水豐富。

圖2 龍虎水文站起點(diǎn)距～流速分布圖

2）龍虎水文站基本水尺兼流速儀測流斷面以上1km處建有一個(gè)低水頭的小型水電站，當(dāng)水位低于4.20m時(shí)，本站的水位受到電站頻繁發(fā)電的影響很大，流量測驗(yàn)較困難。當(dāng)水位高于4.20m以上時(shí)，河流恢復(fù)天然流態(tài)，水位～流程量關(guān)系不受電站的影響，流量施測比較好布設(shè)，水位～流量關(guān)系曲線較好，如圖2為龍虎水文站起點(diǎn)距～流速分布圖。

3）龍虎圩水從發(fā)源地到龍虎水文站河長23km，流域內(nèi)植被良好，因本站屬于山區(qū)性河流，水位漲落很快，變幅較大。產(chǎn)匯流時(shí)間只有3.5小時(shí)左右，一般情況下峰頂水位歷時(shí)很短，只有20分鐘左右，最長的峰頂水位歷時(shí)不超過1小時(shí)，漲水時(shí)漂浮物很多，在這種情況下給流量施測帶來較大的困難。

4）在漫灘時(shí)，流速曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，如圖3所示。出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的主要原因是面積突然增大，而灘地上的流速因糙率大而相對減小。因此，河床流速與河灘流速的差別是隨流量的增大而減小，隨河灘寬度的增加而增加。

圖3 漫灘流速曲線

圖4 龍虎水文站歷年關(guān)系曲線

5）2003年龍虎水文站的推流方法:當(dāng)水位在4.04m以下采用連實(shí)測流量過程線法推流，當(dāng)水位在4.04m以上時(shí)采用水位～流量關(guān)系曲線推流。低水位以下在基本水尺斷面以上300m處施測流量，中高水位以上在基本水尺斷面兼流速儀測流斷面施測流量。見圖3龍虎水文站歷年關(guān)系曲線

6）因近幾年河床比較穩(wěn)定，自2009年至2012年全年在基本水尺斷面兼流速儀測流斷面施測流量，全年采用水位～流量關(guān)系曲線推流。

4 結(jié)語

2003年梅江河流域梅雨異常，入梅季節(jié)早，梅雨期間長，流域暴雨過程多，間隔短、強(qiáng)度大、范圍廣，期中程江河地區(qū)降雨特別大，龍虎水文站出現(xiàn)了歷年有水文資料以來所罕見的大洪水。龍虎圩水龍虎水文站水位高、流量大，洪峰歷時(shí)較短，峰頂水位歷時(shí)只有50分鐘左右，產(chǎn)匯流時(shí)間只有3.5小時(shí)左右。2003年5月17日的洪峰水位7.87m為歷年最高水位，2012年5月28日的洪峰水位7.83m為歷年第二高水位低于“03.5”的洪峰水位0.04m。2003年5月17日的洪峰流量135m3/s小于2012年5月28日的洪峰流量155m3/s。“12.5”的洪峰流量為歷年最大流量。

通過對這場暴雨的成因、時(shí)空分布特征，以及洪水的發(fā)生發(fā)展特性進(jìn)行分析比較，對進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和掌握該流域的暴雨洪水的變化規(guī)律具有重要意義。

[1]湖北省水利學(xué)校.水文資料整編[M].北京：水利電力出版社

[2]李添榮,張洪清.豐良河流域“07.6”暴雨洪水特性分析[J].廣東水利水電報(bào),2008，(2)