新萬福河“20·08”暴雨洪水預報淺析

陳碩，時延慶，齊云婷，孟翠翠

（濟寧市水文局，山東 濟寧 272000）

1 流域簡介

1.1 流域概況

1.1.1 自然地理特征

新萬福河發(fā)源于山東省菏澤市成武縣楚樓，向東流至金鄉(xiāng)縣馬廟鄉(xiāng)劉莊入濟寧市，又經魚臺、任城二縣（市）于大周注入南陽湖，全長71 km，總流域面積1 287 km2，其中在濟寧市境內長41.5 km、流域面積370 km2。新萬福河流域位于山東省西南部，東臨南四湖，北界洙趙新河流域，南靠老萬福河，西連東魚河北支，地理坐標位置在北緯35°11′～36°43′、東徑115°15′～116°40′。

該流域屬南四湖湖西平原，地面高程大多為33.5～39.0 m。37 m高程以下的地區(qū)，大都受湖水位頂托，屬于濱湖排灌范圍。37 m高程以上為旱田區(qū)，大部分在金鄉(xiāng)縣境內，地下水位一般距地面2.5～3.0 m。旱田井灌開發(fā)地下淺層水。

新萬福河孫莊站以上流域，如圖1所示。

圖1 新萬福河孫莊站以上流域

1.1.2 洪水特征

新萬福河屬南四湖湖西平原坡水河道，流域地面坡度平緩。夏季由于受副熱帶暖濕氣流影響，流域降雨集中、強度大、范圍廣，坡地和河道匯流速度慢，洪水歷時長，河道洪水峰低量大，降雨走向一般是自西向東，順水流方向形成洪峰迭加，加重了本流域的洪澇災害。另外，降雨及其匯流對地表的沖刷引起水土流失，淤積河道。

1.1.3 河道現(xiàn)狀

1971—1972年，新萬福河按照設計標準3 a一遇除澇、20 a一遇防洪進行了治理。

2016年，新萬福河復航工程開工建設，從關橋閘下400 m到入湖口全長61.3 km，河道航道規(guī)劃等級為Ⅲ級。其中，安濟河入河口—方廟橋段（樁號54+400—27+600）采用復合梯形形式，設計航道底高程29.3 m處河底寬45 m，河槽兩岸以1∶3的邊坡開挖至高程35.3 m，設寬2 m的水平戧臺，再以1∶3的邊坡開挖至原灘地高程，灘地以上河道斷面保持現(xiàn)狀不變；方廟橋閘—入湖口河段（樁號27+600—0+000）采用梯形斷面形式，設計航道底高程29.3 m處河底寬45 m，河槽兩岸以1∶3的邊坡開挖至原灘地高程，灘地以上河道斷面保持現(xiàn)狀不變。

1.1.4 測站概況

1957年6月設立金鄉(xiāng)站，1959年1月改為孫莊站。該站測驗河段順直，兩岸灘地各寬8.0 m，主槽寬34 m。新萬福河濟寧段現(xiàn)有攔河閘1座，位于河道樁號37+800處的湘子廟。上游左岸3 km有小吳河匯入、右岸4 km有大沙河匯入，兩者來水占總水量的20%。

該站采用凍結基面，其與黃?；鎿Q算關系為凍結基面（廢黃河口）-0.114＝黃?；?，單位為米。

1.2 雨水情特點

新萬福河流域多年平均年降水量696.5 mm，主要集中在汛期6—9月4個月，降雨量為497.4 mm，占全年總量的71%。該流域1 h最大雨量為48.6 mm，6 h最大雨量為154.5 mm，24 h最大雨量為190.9 mm。

由于水系的調整，流域面積變化幅度較大，最大洪水量隨之變化。水系調整前，歷史最大洪水為1957年7月17日的747 m3/s，相應最高水位為37.9 m（廢黃河口）。水系調整后，歷史最大洪水為1973年7月29日的268 m3/s，相應最高水位為36.22 m（廢黃河口）。

2 洪水預報

受副高邊緣暖濕氣流和冷空氣的共同影響，2020年8月6日6時—7日6時，濟寧市普降大暴雨，局部出現(xiàn)特大暴雨。全市平均降雨量104.7 mm，其中金鄉(xiāng)縣平均雨量為139.0 mm。該次降雨雨量等值線，如圖2所示。

圖2 2020年8月6日6時—7日6時南四湖流域降雨量等值線

2.1 前期影響雨量

截至8月7日6時，新萬福河孫莊站以上流域前期影響雨量為120 mm。

2.2 降雨統(tǒng)計

新萬福河流域采用濟寧市孫莊以及菏澤市牛小樓、章逢3站降雨量資料，利用算術平均法計算得到流域平均雨量為125.0 mm，降雨為普雨。新萬福河孫莊站以上流域降雨量統(tǒng)計，詳見表1。

表1 新萬福河孫莊站以上流域降雨量統(tǒng)計 mm

2.3 洪水預報方案確定

2.3.1 產流方案

新萬福河孫莊站預報方案選用34次洪水資料進行點繪，形成P+Pa—R關系曲線。經分析計算，方案合格率為73.5%，屬乙級方案。孫莊站降雨徑流關系，如圖3所示。

圖3 孫莊站降雨徑流關系

2.3.2 匯流方案

由于該流域為湖西平原區(qū)，溝渠交錯，采用單位線預報徑流過程困難較大，所以本方案采用徑流分配過程線方法預報徑流過程。其分析步驟如下：首先選擇有代表性的暴雨洪水樣本，其次點繪洪水過程線，再次分割基流，最后求得地面徑流過程。時段徑流量分配比計算公式為：

式中：η為時段徑流量分配比（%）；Qi為時段徑流量（m3/s）；ΣQi為時段徑流量之和（m3/s）；W為地面徑流總量（104m3）；Δt為時段長（h）。

采用式（1）計算出典型洪水的時段徑流量分配比，在此基礎上，點繪出洪水過程線即得到徑流分配過程線，如圖4所示。

圖4 孫莊站徑流分配過程線

2.4 洪水預報結果

本次洪水預報主要采用了P＋Pa—R降雨徑流相關圖法，根據各代表站雨量，采用算術平均法計算得到流域平均降水量為125.0 mm，加上流域前期影響雨量120 mm，查降雨徑流相關圖（P+Pa—R），得到該次降水形成的地面徑流深為61.0 mm。根據該次降雨的雨型，選擇適當?shù)膹搅鞣峙溥^程線。本次降雨選取4號分配過程線，以地面徑流深乘以流域集水面積F=1 199 km2，采用公式∑Q=RF/3.6Δt求得洪水總流量Q=3 386 m3/s，再乘以徑流分配過程線，得出流域出口斷面的徑流量過程，從而可以求得洪峰流量為186 m3/s。

依據洪水預報計算結果，結合經驗修正，適時做出洪水預報，預報孫莊站本次洪峰流量為140 m3/s、洪峰發(fā)生時間為7日12時。孫莊站實測洪峰流量為122 m3/s，發(fā)生時間為7日14時。本次洪峰流量預報合格率為85.2%。孫莊站實測洪峰與預報洪峰成果對照，詳見表2。

表2 孫莊站實測洪峰與預報洪峰成果對照 m3/s

3 結語

本次預報新萬福河流域孫莊站洪峰流量在預報許可誤差范圍內，但是預報洪峰值偏大，實際洪峰出現(xiàn)時間略有延遲。究其原因，主要是洪水預報作業(yè)時沒有充分考慮上游攔河閘壩的調蓄作用，無法排除降雨時閘壩放水造成的徑流值偏大，同時下游洪峰出現(xiàn)時間的確定也受很大影響。所以，在今后的預報作業(yè)中應及時掌握上游閘壩調蓄情況，同時注意積累降雨徑流關系資料，補充雨洪點據，以便提高預報精度。