爛泥湖水系暴雨洪水特性及遭遇分析

廖小紅，羅 雷，王維俊，賀方舟，黎昔春

（湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長沙 410007）

1 水系及水文站網(wǎng)情況

爛泥湖水系位于洞庭湖十一個(gè)重點(diǎn)堤垸的爛泥湖垸內(nèi)，位于湘資水尾閭，東臨湘水及其支流湘水西支，南接湘江一級(jí)支流溈水，西靠雪峰山麓的丘陵地帶，北隔資水干流及其東支毛角口河與長春垸、民主垸、湘濱南湖垸隔江相望。全垸東西寬約42 km，南北長約48 km，總集雨面積1 584 km2，其中丘陵區(qū)面積734.6 km2，平原區(qū)面積849.4 km2。爛泥湖垸及周邊現(xiàn)有水文（位）站有桃江、益陽、沙頭、楊堤、湘潭、湘陰等水文（位）站，氣象站主要有益陽、湘陰、寧鄉(xiāng)站。水系及水文氣象站網(wǎng)分布詳見圖1。

圖1 爛泥湖水系及水文氣象站網(wǎng)分布圖

2 降雨特性

根據(jù)益陽、湘陰、寧鄉(xiāng)站雨量資料，爛泥湖水系全年平均降雨量為1 451.7 mm，5 月降雨量最大，為202.2 mm，占年降雨量的13.9%，12 月降雨量最小，為48.5 mm，僅占年降雨量的3.3%。爛泥湖水系降雨主要集中在4—6 月，各月降雨量均占年降雨的10%以上，累計(jì)降雨接近年降雨總量的41.1%，見表1。

表1 爛泥湖水系月降雨量特征表

爛泥湖水系益陽、湘陰、寧鄉(xiāng)站不同時(shí)段暴雨（表2）可以看出，最大1 日暴雨大多出現(xiàn)在3—9 月，其中最多的是6 月，出現(xiàn)48 站次，占比27.1%，6—8 月出現(xiàn)113 站次，占比63.8%；最大3 日暴雨出現(xiàn)在3—11 月，其中出現(xiàn)最多的是6 月，出現(xiàn)47 站次，占比26.6%，5—7 月110 站次，占比62.1%；最大15 日暴雨出現(xiàn)在2—11 月，其中出現(xiàn)最多的6 月，出現(xiàn)46 站次，占比26.0%，4—6 月出現(xiàn)112 站次，占比63.3%。最大1、3 和15 日暴雨出現(xiàn)在6 月141 站次，占比26.6%，其次為5月，出現(xiàn)90 站次。寧鄉(xiāng)、益陽、湘陰站不同時(shí)段暴雨包含關(guān)系見表3，年最大1 日暴雨發(fā)生在年最大3 日暴雨之中的次數(shù)為105 次，占比59.3%；年最大1 日暴雨發(fā)生在年最大15 日暴雨之中的次數(shù)為95 次，占比53.7%；年最大3 日暴雨發(fā)生在年最大15 日暴雨之中的次數(shù)為123 次，占比69.5%，其中完全包含的次數(shù)為114 次，占比64.4%，過程包含的次數(shù)為9 次，占比5.1%。

表2 爛泥湖水系不同時(shí)段暴雨月分布情況統(tǒng)計(jì)表

表3 暴雨歷時(shí)長包短頻次統(tǒng)計(jì)

3 外河水位特性

根據(jù)水文資料統(tǒng)計(jì)分析，益陽、沙頭、楊堤、湘陰4 站的多年平均月均最高水位均出現(xiàn)在7 月，分別為31.95 m、31.74 m、31.16 m 和31.01 m，益陽站、沙頭站和楊堤站6 月次之，湘陰站8 月次之；益陽站年最高水位主要出現(xiàn)在6、7 月，計(jì)37 次，占62.7%；沙頭站年最高水位主要出現(xiàn)在6、7 月，計(jì)44次，占74.6%，其中7 月出現(xiàn)27 次，占45.8%；楊堤站年最高水位出現(xiàn)在7 月的次數(shù)最多，達(dá)31 次，占比52.5%；湘陰站年最高水位出現(xiàn)在7 月的次數(shù)最多，達(dá)35 次，占比59.3%，見表4。

表4 爛泥湖水系外河年最高水位月分布情況統(tǒng)計(jì)表

據(jù)歷年洪水資料統(tǒng)計(jì)分析，湘陰站和湘潭站18 年同步出現(xiàn)洪水,占比30.5%，湘陰站和楊柳潭站44 年同步出現(xiàn)洪水，占比74.6%，說明湘陰站的洪水主要受南洞庭湖洪水的影響；益陽站和桃江站51年同步出現(xiàn)洪水，占比86.4%，益陽站和楊柳潭站13年同步出現(xiàn)洪水，占比22.0%，說明益陽站的洪水主要受資水洪水的影響；沙頭站和桃江站39 年同步出現(xiàn)洪水，占比66.1%，沙頭站和楊柳潭站26 年同步出現(xiàn)洪水，占比44.1%，說明沙頭站的洪水主要受資水洪水的影響；楊堤站和楊柳潭站40 年同步出現(xiàn)洪水，占比67.8%，說明楊堤站的洪水主要受南洞庭湖洪水的影響。

4 雨洪遭遇分析

益陽站最大3 日暴雨和沙頭站最高3 日平均水位遭 遇 或 過 程 遭 遇 的 年 份 為1969，1977，1983，1994，1995，2009，2012，2013 和2017 年，占15.3%，且年最大3 日暴雨起始日均早于最高3 日水位起始日；其余年份益陽站出現(xiàn)最大3 日暴雨相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的沙頭站3 日平均水位比當(dāng)年最高3 日平均水位低0.60～6.30 m；外河沙頭站出現(xiàn)最高3 日平均水位時(shí)，益陽站只有30 年出現(xiàn)降雨，而且僅1983，1993，1994，2011，2013，2016，2017 年大于50.0 mm；益陽站出現(xiàn)最大3 日暴雨時(shí)外河沙頭站3 日平均水位為28.11～35.46 m、多年平均31.26 m，沙頭站3 日最高水位28.49～37.28 m、多年平均31.92 m。益陽站最大15 日暴雨和沙頭站最高15 日平均水位遭遇或過程遭遇的年份共計(jì)23 年，占39.0%，其中益陽站年最大15 日暴雨起始日早于沙頭站最高15 日水位起始日的占86.7%；其余年份益陽站出現(xiàn)最大15 日暴雨時(shí)段沙頭站15 日平均水位比年最高15日平均水位低0.5～5.3 m。沙頭站出現(xiàn)最高15 日平均水位時(shí)段，益陽站15 日累計(jì)降雨比最大15 日累計(jì)降雨低25.5～433.5 mm；益陽站出現(xiàn)最大15 日暴雨時(shí)沙頭站15 日平均水位28.64～35.00 m、多年平均31.12 m，15 日最高水位29.45～38.06 m、多年平均32.94 m。

湘陰站最大3 日暴雨和最高3 日平均水位遭遇或過程遭遇的年份為1987 年和2007 年，占比3.4%；其余年份出現(xiàn)最大3 日暴雨相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的3 日平均水位比當(dāng)年最高3 日平均水位低0.90～9.70 m；外河出現(xiàn)最高3 日平均水位時(shí)，只有19 年出現(xiàn)降雨，且僅1982 年（25.4 mm）、1987 年（138.9 mm）、1993 年（60.7 mm）降雨量大于20.0 mm；出現(xiàn)最大3 日暴雨時(shí)外河3 日平均水位22.24～34.30m、多年平均28.79m，3 日最高水位22.82～34.90 m、多年平均29.18 m。湘陰站最大15 日暴雨和外河最高15 日平均水位遭遇或過程遭遇的年份共11 年，占比18.6%，且年最大15 日暴雨起始日均早于最高15日水位起始日；其余年份出現(xiàn)最大15 日暴雨時(shí)段15日平均水位比年最高15 日平均水位低1.20～7.70 m。外河出現(xiàn)最高15 日平均水位時(shí)段15 日累計(jì)降雨比最大15 日累計(jì)降雨低46.3～366.2 mm；出現(xiàn)最大15 日暴雨時(shí)外河15 日平均水位24.83～34.06 m、多年平均29.02 m，15 日最高水位26.51～36.23 m、多年平均30.60 m。

5 結(jié)論與建議

爛泥湖水系最大1 日、3 日、15 日暴雨大多出現(xiàn)在6 月，分別占比27.1%、26.6%、26.0%。年最大1 日暴雨發(fā)生在年最大3 日暴雨之中（3 包1）的占比59.3%；年最大3 日暴雨發(fā)生在年最大15 日暴雨之中（15 包3）的次數(shù)為123 次，占比69.5%，其中完全包含的次數(shù)為114次，占比64.4%，過程包含的次數(shù)為9 次，占比5.1%。

爛泥湖水系益陽、沙頭、楊堤、湘陰等水文站的多年平均月均最高水位均出現(xiàn)在7 月；益陽站年最高水位主要出現(xiàn)在6、7 月；沙頭站年最高水位主要出現(xiàn)在7 月；楊堤站年最高水位主要出現(xiàn)在7 月；湘陰站年最高水位主要出現(xiàn)在7 月。湘陰站的洪水主要受南洞庭湖洪水的影響, 益陽站的洪水主要受資水洪水的影響,沙頭站的洪水主要受資水洪水的影響, 楊堤站的洪水主要受南洞庭湖洪水的影響。

益陽站最大3 日暴雨和沙頭站最高3 日平均水位遭遇或過程遭遇的年份占比15.3%；不遭遇年份益陽站出現(xiàn)最大3 日暴雨相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的沙頭站3 日平均水位比當(dāng)年最高3 日平均水位低0.60～6.30 m；沙頭站出現(xiàn)最高3 日平均水位時(shí)，益陽站只有30 年出現(xiàn)降雨，而且只有7 年同期的降雨量大于50.0 mm。益陽站最大15 日暴雨和沙頭站最高15 日平均水位遭遇或過程遭遇的年份占比39.0%；不出現(xiàn)遭遇年份益陽站出現(xiàn)最大15 日暴雨時(shí)段沙頭站15 日平均水位比年最高15 日平均水位低0.5～5.3 m。

爛泥湖水系外河水位變化特性既受湘、資水的影響，又和洞庭湖的水位變化密切相關(guān)，6—8 月外河一直處于高水位狀態(tài)，而同時(shí)期內(nèi)本地區(qū)暴雨存在“長包短”現(xiàn)象，由于不同時(shí)段暴雨之間的包含關(guān)系，在短歷時(shí)暴雨前后，均有較長較大的暴雨過程，使土壤含水量接近飽和，產(chǎn)水量增加，使需要調(diào)蓄或外排的水量增加，致使本地區(qū)在現(xiàn)狀排澇條件下出現(xiàn)洪澇災(zāi)害的幾率大大增加，2016 年、2017 年就出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。在分析研究爛泥湖水系暴雨洪水特性及遭遇的基礎(chǔ)上，對(duì)本區(qū)域的洪澇災(zāi)害形成的機(jī)理及管控對(duì)策進(jìn)行深入研究是非常必要的。