濮陽(yáng)金堤河流域“8·18”暴雨洪水分析

李永革，潘曉丹

（1.河南省濮陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局，河南 濮陽(yáng) 457000；2.濟(jì)源黃河河務(wù)局，河南 濟(jì)源 459000）

0 引言

金堤河系黃河的一條支流， 發(fā)源于豫北滑縣耿二莊，流向東北，經(jīng)河南省新鄉(xiāng)、鶴壁、安陽(yáng)、濮陽(yáng)和山東省聊城5 地市的12 個(gè)縣，在河南省臺(tái)前縣張莊匯入黃河，干流河長(zhǎng)為158.6 km。金堤河流域呈狹長(zhǎng)的三角形，上寬下窄，海拔西南高、東北低，流域面積為5 047 km2， 其中濮陽(yáng)境內(nèi)流域面積約1 750 km2，占比約為34.7%。

金堤河流域位于中緯度地帶，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候， 夏季受西太平洋副熱帶高壓控制，雨量多且集中； 冬季和春季受西伯利亞冷高壓控制，雨雪稀少，風(fēng)多干冷。 流域多年平均降水量為556 mm，多年平均徑流量為2.67 億m3，降水年內(nèi)分配不均，主要集中在汛期（5～9 月），年際變化也較大。

金堤河洪水屬暴雨型，所形成的洪水過(guò)程為肥胖型，一次洪水歷時(shí)一般在8 d 以上，遇兩次洪水過(guò)程，歷時(shí)可達(dá)13 d 以上。 一般年份，金堤河洪水多呈單峰出現(xiàn)；豐水年份，一般為雙峰型洪水。 2018 年8 月17日～19 日，濮陽(yáng)金堤河流域出現(xiàn)大到暴雨，局部地區(qū)出現(xiàn)大暴雨［1］。 筆者在調(diào)查此次暴雨洪水痕跡和分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上［2］，探討了其發(fā)生原因、發(fā)展過(guò)程和雨洪特點(diǎn)， 以期為金堤河水文預(yù)報(bào)方案的修正提供依據(jù)，為編制“十四五”水文發(fā)展規(guī)劃提供參考。

1 暴雨特征分析

1.1 暴雨成因

金堤河流域在濮陽(yáng)市境內(nèi)的主要支流有回木溝、三里店溝、五星溝、董樓溝、胡狀溝、房劉莊溝、濮城干溝、孟樓河等，其中孟樓河是最大的支流。 流域內(nèi)設(shè)有濮陽(yáng)站、范縣站2 處水文站和大韓、賈垓、石樓3 處中小河流水文巡測(cè)站，還設(shè)雨量站35 處。

2018 年7 月22 日～8 月19 日，西太平洋和南海共有4 個(gè)臺(tái)風(fēng)（10 號(hào)“安比”、12 號(hào)“云雀”、14 號(hào)“摩羯”、18 號(hào)“溫比亞”）影響河南省?！皽乇葋啞闭Q生于全年西南季風(fēng)最強(qiáng)時(shí)，且此時(shí)臺(tái)風(fēng)“貝碧嘉”“摩羯”“麗琵”相繼消散，西南季風(fēng)水汽主力全部歸它。 一般臺(tái)風(fēng)登陸后，由于下墊面摩擦增大、水汽輸送減小等不利條件，其強(qiáng)度急速衰減。 “溫比亞”登陸后，與西風(fēng)帶系統(tǒng)結(jié)合，加上良好的季風(fēng)水汽輸送，其在河南省境內(nèi)完成了減速、停滯、拐彎轉(zhuǎn)向的過(guò)程，然后又頑強(qiáng)北上，與冷空氣結(jié)合，掀起了新一輪強(qiáng)降雨［3］。

河南省“8·18”暴雨自8 月17 日3 時(shí)開(kāi)始至19日22 時(shí)結(jié)束，共經(jīng)歷兩個(gè)階段：第一階段為8 月17日3 時(shí)～18 日3 時(shí)，該階段降雨主要是受臺(tái)風(fēng)“溫比亞” 外圍云系影響所致； 第二階段為8 月18 日3時(shí)～19 日22 時(shí)，該階段降雨主要是臺(tái)風(fēng)“溫比亞”進(jìn)入河南省造成的。受“溫比亞”臺(tái)風(fēng)影響，濮陽(yáng)金堤河流域8 月17 日～19 日出現(xiàn)大到暴雨過(guò)程。

1.2 暴雨過(guò)程及降雨量

2018 年8 月17 日， 金堤河流域普降小到中雨，18 日降雨轉(zhuǎn)為暴雨及大暴雨，19 日降雨強(qiáng)度逐漸減弱。 2018 年8 月，金堤河流域濮陽(yáng)市境內(nèi)總降雨量為171.6 mm，比歷史同期平均降雨量（117.5 mm）增加了46.0%，充分體現(xiàn)了該次降雨強(qiáng)度大的特點(diǎn)［4］。流域35處雨量站中有22 處雨量站時(shí)段累計(jì)降雨量大于150 mm， 占比達(dá)到62.9%。 這說(shuō)明降雨強(qiáng)度大且覆蓋面廣。 降雨量主要集中在18 日， 流域面平均降雨量為112.9 mm，占降雨過(guò)程流域面平均雨量（163.8 mm）的68.9%，最大1 d 降雨量為孔村雨量站（184.5 mm）。

累計(jì)降雨量由南向北逐漸減小， 沿金堤河流域分布2 個(gè)超200 mm 的暴雨中心， 分別為孔村站（226.0 mm）和吳壩站（227.0 mm），暴雨帶呈西南-東北向，累計(jì)降雨量為100～150 mm 的降雨主要分布在金堤河中游。該區(qū)具體降雨量分布如表1 所示，面雨量如圖1 所示。

表1 濮陽(yáng)金堤河流域2018 年8 月17 日～19 日降雨量統(tǒng)計(jì)情況Tab.1 Rainfall statistics of Jindi river basin of Puyang from August 17 to 19， 2018

圖1 金堤河流域“8·18”暴雨面雨量圖Fig.1 Hyetograph of “8·18” rainstorm of Jindi river basin

1.3 暴雨時(shí)空分布

統(tǒng)計(jì)此次暴雨過(guò)程的降雨量， 最大1 h 降雨量分別發(fā)生在19 日5 時(shí)的孔村（21.5 mm）、19 日9 時(shí)的劉拐（21.5 mm）及19 日12 時(shí)的吳壩（43.0 mm），即雨強(qiáng)隨暴雨中心轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移， 具體演進(jìn)方向?yàn)榛h孔村—濮陽(yáng)縣劉拐—臺(tái)前縣吳壩。

此次降雨量空間分布基本均勻，上下游略多；暴雨過(guò)程主雨時(shí)段為8 月18 日3 時(shí)～19 日23時(shí)，時(shí)長(zhǎng)約44 h，具體時(shí)間分布如表2 和圖2 所示。

由表2 和圖2 可知， 此次金堤河流域的暴雨歷時(shí)長(zhǎng)、范圍廣、強(qiáng)度高且時(shí)段集中［5］。

1.4 暴雨頻率分析

選取暴雨區(qū)內(nèi)有長(zhǎng)系列資料的王辛莊、 徐鎮(zhèn)、濮城和馬樓4 處雨量站，統(tǒng)計(jì)各站歷史暴雨資料（各站資料的系列長(zhǎng)度分別為：1955～2017 年、1962～2017年、1959～2017 年、1963～2017 年），采用國(guó)內(nèi)水文行業(yè)通用的“P-III”型水文頻率分析軟件進(jìn)行頻率分析，確定“8·18”強(qiáng)降雨重現(xiàn)期，結(jié)果如表3 所示。 由表3 可以看出， 各站短歷時(shí)降雨重現(xiàn)期均不超過(guò)5 年一遇，24 h 降雨量為10 年一遇，48 h 降雨量為20 年一遇。

2 洪水分析

2.1 洪水發(fā)生時(shí)間和特點(diǎn)

由于高強(qiáng)度、大范圍的暴雨，金堤河干支流水位均出現(xiàn)不同程度的上漲，說(shuō)明此次洪水發(fā)生范圍廣。金堤河干流主要控制站大韓站、濮陽(yáng)站、范縣站、賈垓站的水位上漲時(shí)間均為8 月18 日，分別歷經(jīng)48 h、52 h、110 h、114 h，水位漲到最高，對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的洪峰水位分別為50.22 m、49.68 m、44.22 m、42.44 m，漲幅分別為1.77 m、1.49 m、1.71 m、1.3 m［6］。 金堤河支流孟樓河控制站石樓站水位起漲時(shí)間是8 月17 日，歷時(shí)9 h 出現(xiàn)洪峰水位43.40 m，漲幅為0.05 m［7］。各水文站點(diǎn)實(shí)測(cè)最高水位及最大流量如表4 所示，金堤河主要水文站來(lái)水過(guò)程如圖3 所示。

表2 濮陽(yáng)市金堤河流域2018 年8 月18 日～19 日時(shí)段降雨量統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Rainfall statistics of Jindi river basin in Puyang from August 18 to 19， 2018

圖2 濮陽(yáng)金堤河流域暴雨區(qū)主要雨量站時(shí)程分布圖Fig.2 Time history distribution of main rainfall stations in rainstorm area of Jindi river basin of Puyang

表3 王辛莊、徐鎮(zhèn)、濮城和馬樓4 處雨量站時(shí)段最大降水量重現(xiàn)期統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistics of return period of maximum rainfall at Wangxinzhuang， Xuzhen， Pucheng and Malou rainfall stations

選取具有長(zhǎng)系列歷史特征值的濮陽(yáng)站和范縣站，對(duì)此次洪峰特征值進(jìn)行分析。 濮陽(yáng)站實(shí)測(cè)洪峰流量為34.6 m3／s，相當(dāng)于20 年一遇洪水［8］；范縣站實(shí)測(cè)洪峰流量為82.6 m3／s，相當(dāng)于30 年一遇洪水［9］。

由表4 和圖3 可知，“8·18” 洪水級(jí)別不是特別高，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。由于上游洪水演進(jìn)過(guò)程中存在明顯的坦化現(xiàn)象［10］，下游范縣站洪水過(guò)程出現(xiàn)兩次洪峰。由于支流洪水與區(qū)間來(lái)水遭遇，造成干流洪峰流量沿河遞增，支流洪水洪峰及流量偏小。洪水歷時(shí)較長(zhǎng)，干流上游洪水呈現(xiàn)單峰過(guò)程，峰型尖瘦，下游洪水呈現(xiàn)復(fù)峰過(guò)程，峰型偏胖。

2.2 洪水來(lái)源

2018 年8 月， 金堤河洪水主要由強(qiáng)降雨形成。濮陽(yáng)水文站的洪水主要來(lái)源于17～19 日的降雨，范縣水文站洪水主要來(lái)源于17～19 日的降水及上游金堤河干支流洪水，賈垓水文巡測(cè)站流量最大，洪水主要來(lái)源于上中游干支流洪水及區(qū)間降雨［11］。

表4 金堤河流域各站最高水位及最大流量統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Highest water level and maximum discharge of each station of Jindi river basin

圖3 金堤河流域“8·18”暴雨主要水文站洪水來(lái)水過(guò)程Fig.3 Inflow process of main hydrologic stations of “8·18” rainstorm of Jindi river basin

3 結(jié)語(yǔ)

（1）2018 年，受18 號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫比亞”影響，濮陽(yáng)金堤河流域8 月17～19 日出現(xiàn)了大范圍的大到暴雨過(guò)程。 全流域35 處雨量站時(shí)段累計(jì)降雨量大于150 mm 的有22 處，占總數(shù)的62.9%。 18 日流域面平均降雨量為112.9 mm，占降雨過(guò)程流域面平均雨量（163.8 mm）的68.9%，最大1 d 降雨量發(fā)生在孔村雨量站（184.5 mm）。降水量空間分布基本均勻，上下游略多。暴雨特點(diǎn)為歷時(shí)較長(zhǎng)、覆蓋面廣、總量大、強(qiáng)度高且時(shí)段集中。

（2）2018 年8 月， 金堤河洪水主要由強(qiáng)降雨形成。由于支流洪水與區(qū)間來(lái)水遭遇，造成洪峰流量沿河遞增，支流洪水洪峰、洪量偏小。洪水覆蓋面廣、漲幅大、歷時(shí)較長(zhǎng)，干流上游洪水呈現(xiàn)單峰過(guò)程，峰型尖瘦，下游洪水呈現(xiàn)復(fù)峰過(guò)程，峰型偏胖。

（3）由于水文巡測(cè)站缺乏長(zhǎng)系列的水文資料，本文對(duì)金堤河干流洪水的研究仍需進(jìn)一步完善。

（4）此次洪水級(jí)別雖然不是特別高，但在測(cè)洪過(guò)程中，由于設(shè)備老化、環(huán)境惡劣，導(dǎo)致部分站點(diǎn)無(wú)法測(cè)流或測(cè)流不及時(shí)，故在“十四五”水文發(fā)展規(guī)劃中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)流域測(cè)流設(shè)備的改善及測(cè)流斷面的修整。