無定河流域2017年“7·26”暴雨洪水特征分析

盧壽德 盧廣毓 鞏琳

摘要：2017年7月25-26日，黃河中游支流無定河流域普降特大暴雨，暴雨強(qiáng)度大、歷時(shí)短、突發(fā)性強(qiáng)。受此影響，大理河青陽岔、綏德兩站和無定河白家川站出現(xiàn)建站以來最大洪水，綏德縣遭受重大財(cái)產(chǎn)損失。此次特大暴雨的降雨特征為：①暴雨中心降雨總量大;②暴雨中心降雨強(qiáng)度大;③降雨空間分布梯度大。分析了干支流洪水來源及組成情況，提出了相關(guān)建議：①加大黃河流域水文站網(wǎng)建設(shè)力度;②從黃河防洪、生態(tài)及經(jīng)濟(jì)建設(shè)等多方面考慮，利用水保及防洪措施控制當(dāng)?shù)厮亮魇В瑫r(shí)減少河道中的泥沙量;③加強(qiáng)退耕還林還草工作。

關(guān)鍵詞：暴雨;含沙量;洪水特征;“7·26”洪水;無定河流域

中圖分類號(hào)：TV856;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

2017年7月26日，黃河中游山陜區(qū)間中北部大部地區(qū)降大到暴雨，黃河支流無定河流域普降暴雨到大暴雨，個(gè)別站特大暴雨，降雨量大于100mm的籠罩面積為7562km²。據(jù)水文、氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，此次暴雨中心主要集中在無定河支流大理河流域，其中李家坬站日雨量為256.8mm、朱家陽灣站日雨量為234.8mm。受此影響，大理河青陽岔、綏德兩站出現(xiàn)建站以來最大洪水。同時(shí)，暴雨導(dǎo)致丁家溝水文站在7月26日凌晨4時(shí)48分出現(xiàn)了流量為1600m³/s的洪峰（自1994年以來最大流量，建站以來洪水排名第7位）。白家川水文站最大洪峰流量為4500m³/s，最高水位為11.71m（凍結(jié)基面），超過設(shè)站以來實(shí)測(cè)最大流量。洪水演進(jìn)至龍門水文站，27日1時(shí)6分出現(xiàn)流量為6010m³/s的洪峰，超過當(dāng)?shù)鼐淞髁浚?000m³/s），為黃河2017年第1號(hào)洪峰。暴雨造成位于大理河子洲縣城上游的清水溝水庫發(fā)生潰壩，綏德縣四十里鋪鎮(zhèn)降雨量最高達(dá)247.3mm，同時(shí)大理河流域強(qiáng)降雨使得綏德站出現(xiàn)流量為3160χ²/s的洪峰，無定河與大理河洪水在綏德縣城遭遇，造成綏德縣城被洪水圍困，人民生命財(cái)產(chǎn)遭受重大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至8月6日16時(shí)，“7·26”特大洪災(zāi)造成綏德縣6人死亡，169263人受災(zāi)，72971人緊急轉(zhuǎn)移，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到42.32億元（數(shù)據(jù)來源于當(dāng)?shù)卣ぷ鲌?bào)告）。

1 流域概況

無定河是黃河中游右岸的一條多沙支流，發(fā)源于陜西省白于山北麓，流經(jīng)陜西靖邊、橫山、榆林、米脂、綏德等縣，于陜西省清澗縣河口村匯入黃河，全長491km，流域面積30261km²。流域內(nèi)多年平均降水量為409.1mm，年均徑流量為15.3億m³，年均輸沙量超過2.17億t，輸沙總量僅次于渭河，是中游河龍區(qū)間（河口鎮(zhèn)—龍門區(qū)間）的主要產(chǎn)沙區(qū)。流域內(nèi)不同地區(qū)多年平均氣溫為7.8～9.6℃，多年平均水面蒸發(fā)量為1700～2000mm。該流域暴雨集中，土質(zhì)松散，地表覆被較少，土壤侵蝕和水土流失情況嚴(yán)重。

2 降水特征

受高空槽底部冷空氣與副高外圍暖濕氣流共同影響，從7月25日20時(shí)起至26日6時(shí)結(jié)束，以無定河流域?yàn)橹行牡膮^(qū)域突降特大暴雨，根據(jù)雨量觀測(cè)設(shè)備及流域內(nèi)各雨量站觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，暴雨中心位于李家坬。李家坬站報(bào)汛系統(tǒng)觀測(cè)降雨量為256.8mm，超過2013年有記錄以來的歷史降雨量。本次暴雨過程中，李家坬站時(shí)段降雨量與累計(jì)降雨量見圖1和圖2。

從降雨資料可以得出，此次暴雨事件主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）暴雨中心降雨總量大。黃河流域大部分地區(qū)處于季風(fēng)氣候區(qū)，降雨的季節(jié)分配很不均勻。夏季降雨量占全年降雨量的40%～66%，連續(xù)最大4個(gè)月（6-9月）的比例可達(dá)58%～75%。李家坬站11h累計(jì)降雨量為256.8mm，平均雨強(qiáng)為23.3mm/h。該站最大1h降雨量為66.6mm （7月25日22：00-23：00）;最大6h降雨量為232.8mm，時(shí)間為降雨階段前6h，均超過歷史同時(shí)段最大降雨量，總降雨量為2013年以來李家坬站最大值。無定河流域多年平均降雨量為409.1mm，降雨以汛期為主，主要其中在7-8月。汛期降雨量約占全年降雨量的75%，而極端最大月降雨量可達(dá)年降雨量的70%。本次降雨充分說明了這一點(diǎn)，位于暴雨中心的李家孤站11h降雨量達(dá)256.8mm，占全流域年平均降雨量的62%。該場(chǎng)暴雨與"94·8”暴雨比較，降雨總量要明顯大于“94·8”暴雨（159.7mm）[1]。

（2）暴雨中心降雨強(qiáng)度大。黃河中游地區(qū)汛期暴雨的另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是降雨量大且歷時(shí)短。本次降雨過程從25日20：00開始至次日6：00結(jié)束，歷時(shí)11h。小理河流域李家坬站降雨量為全流域最大。同時(shí)，臨近的朱家陽灣站降雨量為234.8mm，李家河站降雨量為224.0mm。降雨強(qiáng)度均超過20mm/h。從圖2可以看出，李家坬站25日22時(shí)至次日2時(shí)累計(jì)降水量變化劇烈，對(duì)應(yīng)該時(shí)段降雨強(qiáng)度較大。李家坬站雨強(qiáng)最大的兩個(gè)時(shí)段分別為25日23時(shí)（66.6mm/h）和26日2時(shí)（63.4mm/h）（見圖1），并且有3個(gè)時(shí)段雨強(qiáng)超過45mm/h，降雨強(qiáng)度同樣超過“94·8”暴雨的降雨強(qiáng)度。由此可見，暴雨中心部分短時(shí)段雨強(qiáng)可達(dá)2mm/min以上。

（3）降雨籠罩范圍小，空間分布梯度大。由圖3可知：李家坬站和朱家陽灣站附近為本次降雨的暴雨中心;降雨比較集中，暴雨中心面積較小，降雨空間分布梯度大。

3 洪水和產(chǎn)沙

3.1 支流洪水來源及組成

7月25日21時(shí)開始降雨，位于無定河支流馬湖峪河的馬湖峪站受降雨影響，河道開始漲水，起漲流量為1.38m³/s;26日4時(shí)10分洪峰出現(xiàn)，最大洪峰為164m³/s，最高水位為61.00m（凍結(jié)基面）;26日13時(shí)流量落平，退水流量為7.91m³/s。河道最大含沙量為351kg/m³。

李家河站起漲時(shí)間為7月25日23時(shí)，起漲水位為13.00m（凍結(jié)基面），相應(yīng)流量為0.328m³/s;峰現(xiàn)時(shí)間為7月26日5時(shí)00分，峰頂水位為18.39m（凍結(jié)基面），相應(yīng)流量為997m³/s，實(shí)測(cè)最大含沙量為260kg/m³。

曹坪站起漲時(shí)間為7月25日21時(shí)42分，起漲水位為903.47m（黃?；妫鄳?yīng)流量為1.25m³/s;峰現(xiàn)時(shí)間為7月26日7時(shí)12分，峰頂水位為906.70m，相應(yīng)流量為307m³/s，實(shí)測(cè)最大含沙量為141kg/m³。

青陽岔站位于大理河上游，集水面積為1260km²。該站洪水主要由陰家溝、高臺(tái)溝、大水溝、高石崖溝、中清灣等大面積暴雨洪水形成，持續(xù)時(shí)間較長，25日20時(shí)起漲，流量僅為0.450m³/s。洪水于26日4時(shí)到達(dá)峰頂，洪峰流量為1840m³/s，峰型為鋸齒峰，暴漲暴落，為建站以來最大洪峰。河道初始水位為73.78m（凍結(jié)基面），最高達(dá)80.34m（凍結(jié)基面），水位落差為6.56m。洪峰出現(xiàn)4h后，含沙量達(dá)最大值（620kg/m³），見圖4（a）。

綏德站于26日0時(shí)流量起漲，從初始流量3.46m3/s漲至洪峰流量3 160m³/s，丁家溝站出現(xiàn)洪峰后17min流量達(dá)到峰頂，5h內(nèi)漲了近1000倍。水位從811.8m升至823.1m（假定基面），水位落差11.3m。該場(chǎng)暴雨導(dǎo)致綏德站出現(xiàn)建站以來最大洪峰，見圖4（b）。

3.2 干流洪水來源及組成

無定河干流丁家溝站于7月26日0時(shí)30分起漲，起漲流量為64.3m³/s，受上游支流來水及區(qū)間降雨影響，26日4時(shí)丁家溝站流量達(dá)1200m³/s，4時(shí)48分出現(xiàn)本次降雨的洪峰，流量為1600m³/s，洪峰歷時(shí)6min。本次洪峰是丁家溝站自1994年以來的最大流量，建站以來洪水排名第7位。起漲水位為3.94m（凍結(jié)基面），最高水位為8.07m（凍結(jié)基面），水位落差達(dá)4.13m。最高含沙量為362kg/m³，錯(cuò)后洪峰2h。丁家溝站于9時(shí)18分出現(xiàn)第二次洪峰，流量為1210m³/s，但第二次沙峰則提前洪峰40min來到，含沙量為329kg/m³。洪水峰型為鋸齒復(fù)式峰，漲坡急劇，落坡緩慢，見圖5（a）。

大理河支流洪水經(jīng)青陽岔、馬蹄溝演進(jìn)至綏德，洪水匯入無定河干流，此支流洪水與來自干流丁家溝站的洪水匯合，演進(jìn)至干流下游白家川站。白家川站7月26日4時(shí)42分水位開始上漲，起漲水位為4.78m（凍結(jié)基面），相應(yīng)流量為50.0m³/s;峰現(xiàn)時(shí)間為7月26日10時(shí)12分，峰頂水位為11.71m（凍結(jié)基面），相應(yīng)流量為4500m³/s（為1975年建站以來最大）;實(shí)測(cè)最大流量為4310m³/s，相應(yīng)水位11.66m（凍結(jié)基面）;實(shí)測(cè)最大含沙量為980kg/m³，沙峰較洪峰提前出現(xiàn)，見圖5（b）。

在河道沖淤方面，丁家溝站河道斷面沖刷較大，主河槽左岸部分沖刷較大;右岸部分沖刷小于左岸部分，左、右岸岸上部分淤積較大。白家川站斷面河道兩側(cè)沖刷較大，河道底部淤積變化較小。青陽岔站河道沖淤變化較小。本次洪水丁家溝站次洪水量為6497萬m³，輸沙量為1165萬t。大理河控制站綏德站次洪水量為11093萬m³，輸沙量未測(cè)得，由上游3個(gè)測(cè)站輸沙量之和近似代替，大理河水沙情況見表1。無定河干流下游白家川站次洪水量為15800萬m³，輸沙量為7250萬t。無定河流域內(nèi)其他各站洪水水沙情況見表2。

4 問題與建議

（1）黃河流域水文站網(wǎng)發(fā)展較緩。在水資源管理和調(diào)度方面，有不少河流處于完全空白區(qū)（沒有任何水文測(cè)站），并且有相當(dāng)部分站網(wǎng)缺乏流域機(jī)構(gòu)的監(jiān)控。目前除干流外，有些支流水文測(cè)站較少，還不能完全控制各河道的水沙變化，尤其是在強(qiáng)侵蝕地區(qū)。另外，隨著水利工程的修建，有些測(cè)站已不能發(fā)揮應(yīng)有的功能。這些問題應(yīng)該引起有關(guān)部門的注意。

（2）“7·26”暴雨降雨總量大、歷時(shí)短、雨強(qiáng)大，并且覆蓋范圍小。對(duì)流域內(nèi)水利工程以及城鎮(zhèn)造成了一定程度的財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)，洪水總量小，洪峰流量大且含沙量高，使得洪水在演進(jìn)過程中產(chǎn)生淤積，進(jìn)一步減弱了河道行洪能力。由于黃河流域水保措施在特大暴雨中的減水減沙作用特別明顯，因此應(yīng)從黃河防洪、生態(tài)及經(jīng)濟(jì)建設(shè)等多方面考慮，利用水土保持措施及一定的防洪措施適當(dāng)減少當(dāng)?shù)厮亮魇?，同時(shí)減少河道中的泥沙量[2]。研究表明，風(fēng)沙的治理對(duì)控制河道中粗泥沙來源以及減少粗泥沙數(shù)量具有重要意義，這對(duì)黃河中游粗沙區(qū)水土流失的治理同樣不容忽視[3]。

（3）黃河中游流經(jīng)黃土高原，每遇暴雨往往造成嚴(yán)重的水土流失，大量泥沙通過千溝萬壑匯入黃河。退耕還林還草是防治水土流失的一項(xiàng)重要措施，具有顯著的減蝕減沙作用[4]。黃土高原河流發(fā)育較好，流域內(nèi)很多河道已下切至基巖，地表坡度較大。同時(shí)，植被可以增加水流的延阻力，延長水體的滯留和下滲時(shí)間，對(duì)坡面侵蝕具有一定的防治作用。因此，建議加大退耕還林還草力度，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在恢復(fù)綠水青山的同時(shí)，有效地促進(jìn)黃河流域的治理工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勝利.“94·8”暴雨對(duì)無定河流域產(chǎn)流產(chǎn)沙影響的調(diào)查研究[J].人民黃河，1995，17（5）：24-27.

[2]顧文書.無定河流域水土保持措施在“94·8”特大暴雨中的減水減沙作用[J].中國水土保持，1995（11）20-23.

[3]許炯心.無定河粗泥沙產(chǎn)沙量的變化及其原因[J].中國水土保持科學(xué)，2007，5（6）：1-7.

[4]白志剛.從無定河流域“94·8·4”暴雨洪水看林草措施的減蝕作用[J].中國水土保持，1997（7）：17-19.