大汶河流域臺(tái)風(fēng)“利奇馬”暴雨洪水分析

張春霞 張 榮 程 慧

(泰安市水文局，山東 泰安 271000)

2019年8月中旬，受第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，黃河下游最大的支流大汶河流域發(fā)生大范圍強(qiáng)降雨過(guò)程，旱澇急轉(zhuǎn)，境內(nèi)大汶河干支流發(fā)生洪水過(guò)程。本文根據(jù)流域56個(gè)雨量站、水文站、水庫(kù)站、地下水井多年水文資料對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨洪水特性進(jìn)行分析，為防洪減災(zāi)、防御自然災(zāi)害提供參考。

1 流域概況

大汶河是黃河下游的重要支流，發(fā)源于濟(jì)南市萊蕪區(qū)黃莊鎮(zhèn)臺(tái)子村，自東向西流入東平湖，全長(zhǎng)209.0km，流域面積8633km2。大汶河中游以上為牟汶河、柴汶河兩大支流，兩支流在岱岳區(qū)大汶口鎮(zhèn)匯合為大汶河干流，流域面積為5696km2。其中，支流牟汶河河長(zhǎng)119.6km，流域面積3711km2，設(shè)有萊蕪水文站、北望水文站；柴汶河河長(zhǎng)116.0km，流域面積1944km2，設(shè)有樓德水文站。大汶河經(jīng)過(guò)總控制站戴村壩水文站后進(jìn)入東平湖。

大汶河流域?qū)儆跍貛Т箨懶园霛駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，降雨時(shí)空分布不均，多年平均降雨量為709.0mm。流域地處魯中山區(qū)。魯中山區(qū)地勢(shì)自東北向西南傾斜，境內(nèi)擁有多種地貌類型，如山地、丘陵、平原、洼地、湖泊等。特殊的自然地理環(huán)境致使流域內(nèi)長(zhǎng)期遭受洪、澇、旱等自然災(zāi)害，而近幾年，6—9月的臺(tái)風(fēng)天氣是主要致害因素之一，因此對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨洪水特性進(jìn)行分析研究具有重要意義。

2 臺(tái)風(fēng)路徑

2019年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”于2019年8月4日14時(shí)在菲律賓東部海域上空生成，生成后向西偏北方向移動(dòng)，逐漸逼近東南沿海，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)。10日1時(shí)45分在浙江省溫嶺市沿海登陸，登陸時(shí)級(jí)別為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)?！袄骜R”經(jīng)過(guò)浙江省、江蘇省兩省及黃海海域，11日8時(shí)，“利奇馬”北移逐漸影響大汶河流域，受泰山山脈阻擋、地形摩擦作用和動(dòng)量下傳作用，造成11日白天泰山周邊區(qū)域出現(xiàn)8級(jí)以上大風(fēng)，局部地區(qū)達(dá)到12級(jí)。11日20時(shí)50分在山東省青島市黃島區(qū)沿海第2次登陸，之后“利奇馬”繼續(xù)向北移動(dòng)，在山東半島略有回旋，而后移入渤海并進(jìn)一步減弱為熱帶低壓，影響減弱。臺(tái)風(fēng)“利奇馬”具有登陸強(qiáng)度強(qiáng)、陸上滯留時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)雨強(qiáng)度大、北上影響范圍廣、災(zāi)情重的特點(diǎn)。

3 暴雨特性分析

受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，8月10—13日，大汶河流域自東向西普降大暴雨，局地特大暴雨，流域平均降雨量174.1mm。本次選用流域內(nèi)的56個(gè)雨量站等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.1 暴雨過(guò)程及時(shí)空分布

受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”外圍云系影響，8月10日10時(shí)，大汶河流域開(kāi)始出現(xiàn)降雨；至10日16時(shí)，上游局部地區(qū)大雨，流域普降小到中雨；10—11日受臺(tái)風(fēng)過(guò)境影響，雨強(qiáng)逐漸增大，強(qiáng)降雨過(guò)程覆蓋全流域，10日16時(shí)至11日12時(shí)整個(gè)大汶河流域出現(xiàn)較大強(qiáng)度降雨，11日20時(shí)伴隨臺(tái)風(fēng)北移，降雨強(qiáng)度逐漸減小，至13日降雨基本結(jié)束。

此次暴雨中心位于流域上游地區(qū)，最大點(diǎn)雨量出現(xiàn)在上游的保安莊站，為301.0mm。流域內(nèi)降雨量分別為：萊蕪區(qū)234.3mm、新泰市241.8mm、岱岳區(qū)152.2mm、泰山區(qū)125.9mm、寧陽(yáng)縣108.2mm、肥城市83.1mm、東平縣40.2mm。

3.2 短歷時(shí)暴雨分析

此次臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的暴雨呈現(xiàn)雨強(qiáng)大，總量大，覆蓋面廣，自上游向下游逐漸減少的特點(diǎn)。本次降雨最大1h、最大2h、最大3h降雨量均出現(xiàn)在流域上游的保安莊雨量站，分別為72.5mm、73.5mm、73.5mm；最大6h、最大12h、最大24h降雨量均出現(xiàn)在譚家樓雨量站，分別為124.5mm、196.0mm、259.5mm。大汶河流域國(guó)家基本水文站代表站短歷時(shí)暴雨量統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1。

表1 大汶河流域代表站短歷時(shí)暴雨量及出現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)情況

3.3 暴雨特性

3.3.1 暴雨量大

暴雨主要集中在8月10—11日，其中24h降雨量超250mm達(dá)到特大暴雨級(jí)別的有2個(gè)站點(diǎn)，分別為牟汶河上游的譚家樓雨量站和柴汶河上游的關(guān)山頭雨量站；降雨量在100～250mm之間達(dá)到大暴雨級(jí)別的有39個(gè)站點(diǎn)，位于柴汶河流域和大汶河中、上游流域；降雨量在50～100mm之間達(dá)到暴雨級(jí)別的有9個(gè)站點(diǎn)，位于大汶河流域中游的泰山區(qū)以及肥城市和岱岳區(qū)的部分地區(qū)；其余6個(gè)站點(diǎn)均達(dá)到大雨級(jí)別，位于大汶河下游的東平縣和肥城市的部分地區(qū)。

3.3.2 暴雨籠罩面積大

本次暴雨過(guò)程影響了整個(gè)大汶河流域，暴雨中心覆蓋面積較廣。降雨量超200mm的區(qū)域覆蓋面積為3164km2,占全流域面積的36.7%；降雨量超100mm的區(qū)域覆蓋面積為7097km2,占全流域面積的82.2%；降雨量超50mm的區(qū)域覆蓋面積為7882km2,占全流域面積的91.3%。

3.3.3 暴雨中心雨強(qiáng)大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

本次暴雨不僅籠罩面積大，雨強(qiáng)也大，中心主要集中在萊蕪區(qū)及新泰市。同時(shí)，暴雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，10日16時(shí)至11日16時(shí)，全流域有44個(gè)站點(diǎn)的降雨量超過(guò)100mm，占所有雨量站點(diǎn)的78.0%。

4 洪 水

4.1 河流水情分析

受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”強(qiáng)降雨影響，大汶河干支流及下游的大清河發(fā)生洪水過(guò)程。受降雨影響，大汶河入東平湖水量2.80億m3。大汶河主要水文控制站洪水特征見(jiàn)表2。

表2 大汶河干支流控制站洪水特征

4.2 洪水特點(diǎn)

4.2.1 漲洪歷時(shí)短、落水較緩慢

由于大汶河系雨源性山區(qū)河流，山高坡陡，源短流急，導(dǎo)致洪水具有漲水迅速、落水較緩慢的特點(diǎn)。

北望水文站8月11日10時(shí)起漲，11日21時(shí)到達(dá)峰值，漲洪歷時(shí)11.0h，最大1h漲幅140m3/s；樓德水文站8月10日17時(shí)開(kāi)始上漲，起漲時(shí)流量為20.9m3/s，至11日15時(shí)30分流量達(dá)到峰值，漲洪歷時(shí)22.5h，最大1h漲幅為102.0m3/s; 大汶口水文站8月11日0時(shí)起漲時(shí)流量為221.0m3/s，12日1時(shí)到達(dá)峰值，漲洪歷時(shí)25.0h，最大1h漲幅185.0m3/s；戴村壩水文站8月12日5時(shí)起漲，8月12日10時(shí)實(shí)測(cè)洪峰流量為1710.0m3/s，漲洪歷時(shí)5.0h，最大1h漲幅710.0m3/s，退水歷時(shí)166.0h。

4.2.2 前期干旱、洪峰不大

近年來(lái)，為提高河道蓄水、涵養(yǎng)水源的能力，緩解水資源供需緊張的矛盾，地方政府在大汶河上建設(shè)84 座攔河壩，打造層層攔蓄、梯級(jí)開(kāi)發(fā)的河道。此次臺(tái)風(fēng)暴雨前，流域降雨偏少，經(jīng)歷秋旱春旱，小水庫(kù)、塘壩干涸，部分河段斷流；臺(tái)風(fēng)暴雨后，旱澇急轉(zhuǎn)。此次暴雨雨量雖大，但受下滲、水利工程攔蓄等影響，暴雨產(chǎn)生的洪峰并不大，大汶河干支流發(fā)生中小洪水。牟汶河北望站洪峰流量為1220m3/s；柴汶河樓德站洪峰流量為1130m3/s；大汶河干流大汶口站洪峰流量為2100m3/s；大清河戴村壩站洪峰流量為1710m3/s。統(tǒng)計(jì)歷史系列資料分析可知，洪峰重現(xiàn)期為4～5年，均為一般洪水。

5 水庫(kù)調(diào)蓄情況

5.1 水庫(kù)蓄水情況

臺(tái)風(fēng)暴雨給流域內(nèi)大中小型水庫(kù)帶來(lái)了豐沛的水量。黃前水庫(kù)至14日8時(shí)，水位漲幅5.88m，來(lái)水總量2541萬(wàn)m3；光明水庫(kù)10日20點(diǎn)開(kāi)始起漲至14日8時(shí)，水位漲幅2.04m，庫(kù)容增加1301萬(wàn)m3；東周水庫(kù)至14日8時(shí)，入庫(kù)水量為3481萬(wàn)m3，累計(jì)出庫(kù)水量2759萬(wàn)m3。受臺(tái)風(fēng)暴雨影響，有5個(gè)大中型水庫(kù)達(dá)到汛限水位開(kāi)閘泄洪，泄洪水量為4830萬(wàn)m3。全流域22座大中型水庫(kù)蓄水量比降雨前增加11403萬(wàn)m3。

5.2 水庫(kù)蓄洪削峰情況

流域大中型水庫(kù)通過(guò)攔蓄洪水，削減進(jìn)入下游河道的洪峰流量，發(fā)揮了巨大的蓄洪削峰作用，最大程度地減輕了洪澇災(zāi)害損失,有力地保障了下游地區(qū)人民群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全。其中，黃前水庫(kù)實(shí)測(cè)入庫(kù)洪峰流量為317m3/s，出口流量為0.994m3/s，削峰率為99.7 %；光明水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量為306m3/s，最大下泄流量為0.239m3/s，削峰率為99.9 %；東周水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量為688m3/s，最大下泄流量為232.000m3/s，削峰率為66.3%。

6 淺層地下水影響分析

受此次臺(tái)風(fēng)暴雨影響，地下水量得到有效補(bǔ)充，淺層地下水位顯著抬升。根據(jù)流域內(nèi)30眼省級(jí)地下水井監(jiān)測(cè)信息分析，9月初比8月初的淺層地下水位平均抬升0.97m。受各地區(qū)降雨大小不同影響，各縣、市、區(qū)地下水位漲幅不一，其中泰山區(qū)0.68m，岱岳區(qū)0.99m，新泰市2.06m，寧陽(yáng)縣0.56m，東平縣0.36m，肥城市1.21m。地下水位抬升幅度最大的為新泰宮里鎮(zhèn)，達(dá)5.01m，其次是肥城市邊院鎮(zhèn)的4.18m。地下水位平均埋深圖見(jiàn)圖1。

圖1 大汶河流域各縣(市、區(qū))淺層地下水埋深變化

7 災(zāi) 情

根據(jù)臺(tái)風(fēng)發(fā)展情況，8月10日9時(shí)35分啟動(dòng)重大氣象災(zāi)害(臺(tái)風(fēng))Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，8月10日11時(shí)30分發(fā)布臺(tái)風(fēng)藍(lán)色預(yù)警信號(hào)，8月10日15時(shí)發(fā)布暴雨橙色預(yù)警信號(hào),8月10日16時(shí)40分升級(jí)為重大氣象災(zāi)害(臺(tái)風(fēng))Ⅱ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，8月11日5時(shí)20分升級(jí)為暴雨紅色預(yù)警。

8月10—13日受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，流域內(nèi)各縣、市、區(qū)受災(zāi)人口達(dá)39萬(wàn)，緊急轉(zhuǎn)移安置人口797人，倒塌118戶283間房屋，農(nóng)作物受災(zāi)面積3.377萬(wàn)hm2，成災(zāi)面積2.173萬(wàn)hm2，造成直接經(jīng)濟(jì)損失3.3億元。其中農(nóng)業(yè)損失2.16億元，基礎(chǔ)設(shè)施損失1.06億元，公益設(shè)施損失11.30萬(wàn)元，家庭財(cái)產(chǎn)損失671.76萬(wàn)元。

8 建 議

大汶河流域已連續(xù)2年遭受臺(tái)風(fēng)影響，臺(tái)風(fēng)是造成暴雨洪水的主要災(zāi)害因素，給流域造成嚴(yán)重的災(zāi)害。目前，臺(tái)風(fēng)運(yùn)行路徑預(yù)測(cè)還達(dá)不到精準(zhǔn)，只能在臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)的可能路徑做好預(yù)防。氣象部門(mén)密切監(jiān)視臺(tái)風(fēng)走向，水利部門(mén)在臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前提前放水降低水庫(kù)庫(kù)容，為臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)留庫(kù)容，減輕對(duì)下游河道的行洪壓力。密切加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)非工程措施建設(shè)，水利、氣象、水文、應(yīng)急等部門(mén)聯(lián)合分析研判形勢(shì)變化，提前發(fā)布預(yù)報(bào)預(yù)警信息；有效加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)防控，采取有效措施消除隱患、排除險(xiǎn)情，確保重要工程設(shè)施度汛安全；突出抓好水利工程調(diào)度管理，提升防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急能力建設(shè)，最大限度減輕災(zāi)害影響和損失。