2017年第二松花江流域暴雨洪水分析

薛 梅，曹艷秋

（水利部松遼水利委員會(huì)，吉林長春 130021）

2017年7月中旬至8月上旬，第二松花江流域接連發(fā)生3場主要降水過程，降水主要位于白五豐區(qū)間、溫德河、飲馬河等地，降水強(qiáng)度突破歷史極值。受降水影響，松花江接連出現(xiàn)2017年第1號(hào)、第2號(hào)洪水，其中第二松花江干流豐滿水庫發(fā)生超5年一遇洪水，水庫3 d洪量到11 d洪量均以白豐區(qū)間洪水為主，尤以白五豐區(qū)間洪水為主；溫德河連續(xù)發(fā)生2次超100年一遇特大洪水，漂河、輝發(fā)河支流、金沙河發(fā)生超50年一遇特大洪水，飲馬河發(fā)生近20年一遇大洪水。

1 流域概況

第二松花江發(fā)源于長白山天池，是吉林省最大的一條江河，從吉林省的東南流向西北。第二松花江長958 km，流域面積為7.34×104km2。從源頭天池以下至吉林市為上游段，長292 km，河流穿行于高山峽谷間，河谷多呈V字型，谷寬為500～1 000 m，河道比降較陡，平均在0.3%。吉林市至長濱線鐵路橋?yàn)橹杏味危缮角饏^(qū)向松嫩平原的過渡段，河谷寬400～800 m，比降為0.14‰～0.45‰，河彎、江汊、澆灘時(shí)有出現(xiàn)。長濱線鐵路至三岔河為下游段。流域內(nèi)水系比較發(fā)達(dá)，豐滿水庫以上的主要支流有頭道松花江、二道松花江、輝發(fā)河等。豐滿水庫以下的主要支流有溫德河、牛亡牛河、鰲龍河、團(tuán)山子河、沐石河、飲馬河等河流。

2 暴雨分析

2.1 天氣背景

2017年汛期（6—9月）500 hPa平均位勢高度場和距平場上，北半球極渦呈繞極型分布，極渦附近有明顯的負(fù)距平，表明極渦較常年同期偏強(qiáng)；中高緯度環(huán)流呈4波型分布，亞洲大陸受“兩槽一脊”的環(huán)流型控制，兩支高空槽系統(tǒng)分別位于巴爾喀什湖西部和亞洲東北部；西太平洋副熱帶高壓在整個(gè)汛期勢力強(qiáng)大，強(qiáng)度偏強(qiáng)，面積偏大，脊線位置偏南，西伸脊點(diǎn)偏西。7月13日和7月19日至20日兩場降水過程天氣背景相似，亞洲中高緯地區(qū)環(huán)流為“兩槽一脊”型，遠(yuǎn)東南部地區(qū)和西西伯利來地區(qū)分別存在冷渦，貝加爾湖以西則存在高壓脊。位于遠(yuǎn)東地區(qū)的冷渦分裂出短波槽東移南下，與西太平洋副高西北側(cè)沿松遼平原北上的低空急流匯合，加之長白山山脈的阻擋抬升作用下系統(tǒng)移動(dòng)緩慢，從而產(chǎn)生持續(xù)性強(qiáng)降水；8月2日至4日，主要是受10號(hào)臺(tái)風(fēng)“海棠”殘留云系和高空槽共同影響產(chǎn)生的降水。

2.2 暴雨過程及分布

2017年，第二松花江流域發(fā)生3場主要降水過程，分別為7月13日、7月19日至20日、8月2日至4日。

7月13日，受低空切變和暖濕氣流共同影響，第二松花江中游暴雨、大暴雨，局地特大暴雨。暴雨區(qū)主要覆蓋白山-五道溝-豐滿區(qū)間（以下簡稱白五豐區(qū)間）、支流溫德河以及飲馬河上游，暴雨中心為吉林永吉縣六家子站294.2 mm，過程累計(jì)降水量大于50 mm、100 mm的籠罩面積分別為2.2×104km2、1.0×104km2，其中降水量大于50 mm的籠罩面積占第二松花江流域面積的1/3。

7月19日至20日，受切變和暖濕氣流共同影響，第二松花江上中游出現(xiàn)長歷時(shí)、高強(qiáng)度、大范圍強(qiáng)降水過程。暴雨區(qū)主要覆蓋二道松花江、白五豐區(qū)間、支流溫德河以及飲馬河、伊通河上游。暴雨中心為吉林永吉縣白家村409.4 mm，過程累計(jì)降水量大于50 mm、100 mm的籠罩面積分別為3.6×104km2、1.7×104km2，其中降水量大于50 mm的籠罩面積占第二松花江流域面積的1/2。

8月2日至4日，受10號(hào)臺(tái)風(fēng)“海棠”殘留云系和高空槽共同影響，第二松花江中下游再次出現(xiàn)強(qiáng)降水過程。暴雨區(qū)主要覆蓋白五豐區(qū)間、支流溫德河以及第二松花江下游。暴雨中心為吉林樺甸市地局子站235.4 mm，過程累計(jì)降水量大于50 mm、100 mm的籠罩面積分別為2.9×104km2、1.0×104km2，其中，降水量大于50 mm的籠罩面積占第二松花江流域面積的40%。

2.3 降水特點(diǎn)

1）降水高值區(qū)重復(fù)。3場降水高值區(qū)主要位于白五豐區(qū)間、溫德河、飲馬河等地，見表1。

表1 降水高值區(qū)統(tǒng)計(jì)表（2017年）mm

2）降水強(qiáng)度大，突破歷史極值。7月13日，最大點(diǎn)雨量發(fā)生在吉林永吉縣六家子站294.2 mm，突破永吉縣日降雨量歷史極值（243.3 mm）。7月19日至20日，最大點(diǎn)雨量為吉林永吉縣白家村409.4 mm，其中最大日降水量達(dá)254.6 mm，突破永吉縣歷史極值（243.3 mm）。

3）局地強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間長。降水過程主雨區(qū)強(qiáng)降水持時(shí)間長，白五豐區(qū)間、溫德河流域強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間分別長達(dá)12～30 h、18～36 h。

3 洪水分析

受降水影響，松花江接連出現(xiàn)2017年第1號(hào)、第2號(hào)洪水，其中第二松花江干流豐滿水庫發(fā)生超5年一遇洪水，溫德河連續(xù)發(fā)生2次超100年一遇特大洪水，漂河、輝發(fā)河支流金沙河發(fā)生超50年一遇特大洪水，飲馬河發(fā)生20近年一遇大洪水。

3.1 主要洪水過程

3.1.1 干流洪水

受降水影響，第二松花江干流吉林水文站發(fā)生2次超警戒水位洪水，豐滿水庫先后發(fā)生了3次洪水。

豐滿水庫：7月14日5時(shí)，豐滿水庫3 h最大入庫流量9 590 m3/s，為松花江2017年第1號(hào)洪水，7月21日2時(shí)，豐滿水庫3 h最大入庫流量10 400 m3/s，為松花江2017年第2號(hào)洪水；8月3日8時(shí)，豐滿水庫3 h最大入庫流量4 531 m3/s。

吉林水文站：7月14日4時(shí)，洪峰水位190.06 m，超警戒水位（189.39 m）0.67 m，相應(yīng)流量4 200 m3/s，重現(xiàn)期近5年，流量列1954年有資料以來第7位；7月20日7時(shí)，洪峰水位189.76 m，超警戒水位（189.39 m）0.37 m，相應(yīng)流量4100 m3/s。

3.1.2 支流洪水

溫德河洪水。溫德河是第二松花江左岸支流，其控制站口前水文站先后出現(xiàn)3次洪水過程。第1次洪峰出現(xiàn)在7月14日0時(shí)，洪峰水位228.05 m，相應(yīng)流量3 350 m3/s，超過保證水位（224.20 m）3.85 m，重現(xiàn)期超200年，流量列1957年有實(shí)測資料以來第1位（歷史最大流量3 120 m3/s，2010年7月28日）。第2次洪峰出現(xiàn)在7月20日5時(shí)15分，洪峰水位226.80 m，相應(yīng)流量2 480 m3/s，超過保證水位（224.20 m）2.60 m，重現(xiàn)期近100年，流量列1957年有實(shí)測資料以來第2位。第3次洪峰出現(xiàn)在8月3日8時(shí)，洪峰水位223.98 m，相應(yīng)流量942 m3/s，超過警戒水位（223.00 m）0.98 m，重現(xiàn)期10年。

飲馬河洪水。飲馬河是第二松花江左岸最大的支流，其控制站德惠水文站于7月25日8時(shí)出現(xiàn)洪峰，洪峰水位156.33 m，相應(yīng)流量631 m3/s，重現(xiàn)期近20年，水位列2003年有實(shí)測資料以來第2位（歷史最大流量為676 m3/s，2010年8月1日）。

漂河洪水。漂河為第二松花江右側(cè)支流，其控制站橫道子水文站先后出現(xiàn)3次洪水過程。第1次洪峰出現(xiàn)在7月14日8時(shí)，洪峰水位279.80 m，超警戒水位（279.41 m）0.39 m，相應(yīng)流量242 m3/s，重現(xiàn)期為5年。第2次洪峰出現(xiàn)在7月21日3時(shí)30分，洪峰水位281.40 m，超保證水位（280.61 m）0.87 m，相應(yīng)流量736 m3/s，重現(xiàn)期近50年，流量列1958年有實(shí)測資料以來第2位（歷史最大流量為768 m3/s，2010年7月28日）。第3次洪峰出現(xiàn)在8月3日14時(shí)，洪峰水位279.35 m，相應(yīng)流量209 m3/s，重現(xiàn)期近5年。

輝發(fā)河支流洪水 金沙河是輝發(fā)河左岸支流，其控制站民立水文站主要出現(xiàn)2次洪水過程。第1次洪峰出現(xiàn)在7月14日3時(shí)，洪峰水位272.31 m，超警戒水位（271.97 m）0.34 m，相應(yīng)流量978 m3/s，重現(xiàn)期近10年。第2次洪峰出現(xiàn)在7月21日1時(shí)，洪峰水位273.63 m，超保證水位（272.82 m）0.81 m，相應(yīng)流量1 960 m3/s，重現(xiàn)期近50年，流量列1958年有實(shí)測資料以來第2位（歷史最大流量為2 980 m3/s，2010年7月28日）。

3.2 豐滿水庫洪水重現(xiàn)期分析

豐滿水庫洪水漲水歷時(shí)2～3 d，洪峰持續(xù)時(shí)間12 h左右，落水歷時(shí)5～8 d，因此采用豐滿水庫最大12 h入庫流量作為洪峰流量。

豐滿水庫最大12 h入庫流量還原用下式計(jì)算：

式中：Q豐，還——豐滿水庫12 h入庫還原流量；Q豐，入——豐滿水庫12 h入庫流量；Q白（t-6）,入——白山水庫6 h入庫流量；Q白（t-6）,出——白山水庫6 h出庫流量；Q紅（t-3）,入——紅石水庫 3 h 入庫流量；Q紅（t-3）,出——紅石水庫3 h出庫流量。

經(jīng)還原計(jì)算，7月13日20時(shí)至7月14日8時(shí)，豐滿水庫最大12 h入庫流量6 770 m3/s；7月20日20時(shí)至7月21日8時(shí)，豐滿水庫最大12 h入庫流量8 910 m3/s，重現(xiàn)期超5年；8月3日2時(shí)至8月3日14時(shí)，豐滿水庫最大12 h入庫流量3 540 m3/s。

3.3 洪水組成

經(jīng)對(duì)白山水庫、紅石水庫及豐滿水庫逐日還原計(jì)算，分析豐滿水庫最大3 d、7 d、11 d洪量的洪水組成。

3.3.1 豐滿水庫逐日天然入庫流量還原

豐滿水庫日平均入庫流量還原用下式計(jì)算：

式中：Q豐，還——豐滿水庫入庫日平均還原流量；Q豐，入——豐滿水庫入庫日平均流量；Q白，入——白山水庫入庫日平均流量；Q白，出——白山水庫出庫日平均流量；Q紅，入——紅石水庫入庫日平均流量；Q紅，出——紅石水庫出庫日平均出庫流量；Q白～豐——白山～豐滿水庫區(qū)間日平均流量；Q白～紅——白山～紅石水庫區(qū)間日平均流量；Q紅～豐——紅石～豐滿水庫區(qū)間日平均流量。

3.3.2 豐滿水庫洪水組成

從2017年的3場洪水的組成來看（見表2），豐滿水庫3 d洪量到11 d洪量均以白山-豐滿水庫區(qū)間（以下簡稱白豐區(qū)間）洪水為主，尤以白五豐區(qū)間洪水為主，且區(qū)間來水所占比重隨時(shí)間的增加而減少，其中第1場洪水白豐區(qū)間洪量占豐滿水庫的68%～85%，白五豐區(qū)間占豐滿水庫的64%～82%，第2場洪水白豐區(qū)間洪量站豐滿水庫的60%～71%，白五豐區(qū)間占豐滿水庫的54%～66%，第3場洪水白豐區(qū)間洪量站豐滿水庫的63%～75%，白五豐區(qū)間占豐滿水庫的53%～68%。

表2 2017年豐滿水庫洪量組成表108m3

4 結(jié)論

1）2017年，第二松花江流域發(fā)生3場主要降水過程，高值區(qū)主要位于白五豐區(qū)間、溫德河、飲馬河等地；降水具有過程累計(jì)量大、集中降水持續(xù)時(shí)間長、降水強(qiáng)度大和極端性高的特點(diǎn)。

2）2017年，第二松花江流域特大洪水只發(fā)生在部分中小河流，經(jīng)大型水利工程調(diào)蓄后，第二松花江干流吉林站站只發(fā)生小洪水，

3）2017年的3場洪水豐滿水庫3d洪量到11d洪量均以白豐區(qū)間洪水為主，尤以白五豐區(qū)間洪水為主。