梅江流域“16.1”枯水期暴雨洪水分析

高玉丹

(廣東省水文局梅州水文分局，廣東 梅州 514000)

1 流域概況

梅江發(fā)源于陸豐縣與紫金縣交界的烏突山七星崠，沿蓮花山脈西北側(cè)，自西南向東北流至五華琴江口匯入琴江，至水寨河口(以上稱琴江)匯入五華河后稱梅江，至三河壩匯入汀江進韓江[1]。梅江橫山水文站控制流域面積為12 624 km2，河長為270 km。梅江流域為廣東省降雨量低值區(qū)，相對于廣東省內(nèi)其他流域來講，風化層較厚，包氣帶最大容水量較大，徑流系數(shù)較小。梅江流域水系及各主要水文(位)站點分布如圖1所示。

圖1 梅江流域水系及各主要水文(位)站點分布示意

2016年1月28—29日，梅江流域在枯水期發(fā)生了罕見的暴雨洪水，按照以往經(jīng)驗及洪水預報方案進行洪水預報，誤差較大，其洪水特征明顯與以往洪水特征不一樣。作者對該場洪水進行分析，期望獲得一些有意義的參數(shù)，為今后有可能發(fā)生的相似洪水的預報提供參考。

2 降雨分析

2.1 天氣形勢

2016年1月23日，蒙古高壓爆發(fā)，超強冷空氣影響廣東，廣東省啟動防凍應急響應，高海拔地區(qū)日最低氣溫下降到0℃以下，全省普降凍雨和雨夾雪，24日中午，廣州市區(qū)罕見地降了零星小雪。后續(xù)氣溫回升不明顯，冰凍天氣持續(xù)。26—28日，副熱帶高壓西進北抬，梅州地區(qū)處于副高西側(cè)，東南暖濕氣流活躍，并與西風槽輻合于梅州市上空。而前期冷空氣持續(xù)，使地面溫度偏低。28—29日，梅州低空層有明顯的水汽輻合，為暴雨提供充沛的水汽條件和冷暖空氣交綏的不穩(wěn)定條件[2]，梅江境內(nèi)尤其是梅江干流區(qū)域普降大暴雨。

2.2 暴雨過程

2016年1月28日9：00—29日5：00，梅江流域出現(xiàn)了一次覆蓋全流域、從上游到下游降雨量逐漸遞減的大暴雨過程，降雨總歷時20 h，全流域面平均降雨量為89.6 mm。其中，尖山水文站以上流域面平均降雨量為115 mm，尖山站至水口站區(qū)間流域為110 mm，水口站至梅縣站區(qū)間流域為 90 mm，梅縣站至橫山站區(qū)間流域為85 mm，橫山站至三河壩站區(qū)間流域為80 mm?！?6.1”暴雨(28日9：00—29日5：00)累積降雨量分布見圖2。

圖2 “16.1”暴雨累積降雨量分布示意

2.3 雨情特點

1) 就發(fā)生時間來看，本次暴雨及形成的洪水，發(fā)生在枯水期，在這個月份發(fā)生這種強度的持續(xù)降雨極為少見[3]。梅州市梅江流域的降雨主要集中在4—10月，而在1月出現(xiàn)全流域大暴雨的可能性極小，這次受西南氣流和低層切變線影響發(fā)生的冬季暴雨洪水在梅州市實屬罕見。

2) 降雨覆蓋范圍廣[4]，降雨量從上游到下游逐漸遞減。降雨覆蓋了整個梅江流域，全流域平均降雨量為89.6 mm，降雨量超過100 mm的共有75個站點，降雨量較大的站點主要集中在上中游地區(qū)。整個降雨過程總歷時20 h，全流域降雨強度大且降雨開始時間和結(jié)束時間相同，為少見的全流域性的大暴雨。

3 洪水分析

3.1 洪水過程

2016年1月26—27日，梅江流域剛經(jīng)歷一場小范圍降雨，河道水位有少許上漲；據(jù)統(tǒng)計分析，流域前期影響雨量為67.90 mm。

1月28日9：00梅江流域開始大范圍降雨；受強降雨影響，梅江干流各站點于中午開始，水位陸續(xù)上漲，梅江干流中下游站點均超過警戒水位，成為梅江枯季最大洪水。

梅江河上游水文站尖山站于29日10：00出現(xiàn)洪峰水位13.31 m，接近警戒水位，相應洪峰流量為478 m3/s；水口(二)站于29日13：00出現(xiàn)洪峰水位80.15 m，相應洪峰流量為2 280 m3/s；梅縣(四)站于29日17：00出現(xiàn)洪峰水位76.44 m，超過警戒水位(76.00 m)0.44 m；橫山(二)站于29日19：00出現(xiàn)洪峰水位51.91 m，超過警戒水位(50.00 m)1.91 m，相應洪峰流量為4 230 m3/s；三河壩(三)站于29日18：00出現(xiàn)洪峰水位43.57 m，超過警戒水位(42.00 m)1.57 m，相應洪峰流量為5 600 m3/s。梅江干流主要站點水情見表1。

表1 梅江干流主要站點水情統(tǒng)計 m

3.2 洪水特點

1) 洪水產(chǎn)流時間快，徑流系數(shù)大。從28日9：00開始降雨到各站點水位起漲用時范圍在1～5 h之間，產(chǎn)流速度較快(較同量級降雨量)；通過分析計算，此次洪水的降雨徑流系數(shù)高達0.51，是枯水期多年平均徑流系數(shù)的3.6倍，成為歷史實測場次洪水徑流系數(shù)的最大值。

2) 洪水上漲快，下游洪水漲幅大[5]。受全流域大范圍強降雨影響，各水文站點洪水暴漲，梅縣(四)站從28日11：00 71.56 m起漲，至29日17：00出現(xiàn)洪峰水位76.44 m，最大1 h漲幅0.32 m，30 h漲幅達4.88 m；橫山(二)站從28日12：00 46.46 m起漲，至29日19：00出現(xiàn)洪峰水位51.91 m，最大1 h漲幅0.53 m，31 h漲幅5.45 m；三河壩(三)站從28日10：00 36.94 m起漲，至29日18：00出現(xiàn)洪峰水位43.57 m，最大1 h漲幅0.52m，32 h漲幅6.63 m。

3) 下游洪水宣泄快[6]，傳播時間縮短。本次洪水過程中，由于降雨較大的站點主要集中在梅江上游，加上下游站點本身的起漲水位偏低，導致下游部分站點傳播速度加大，洪峰坦化較大。

3.3 與歷史洪水對比分析

1) 與歷史枯水期[7]洪水對比

梅江流域位于廣東省的東部，暴雨(日雨量大于等于50 mm)多發(fā)生于4—6月，汛期早發(fā)年份，在3月也會出現(xiàn)暴雨日，10月、2月偶有暴雨發(fā)生，其余月份基本無暴雨發(fā)生。1983年2月14—15日，梅江流域經(jīng)歷了一段長歷時的大規(guī)模降雨，橫山(二)站以上流域48 h面平均降水量105.5 mm，為枯水期歷史實測最大暴雨值，橫山(二)站于2月16日出現(xiàn)53.42 m洪峰水位，洪峰流量3 550 m3/s，超過警戒水位1.42 m；通過統(tǒng)計計算，“83.2”洪水的前期影響雨量為81.83 mm，洪水過程徑流系數(shù)為0.32 。

2) 與歷史洪水對比[8]

① 2007年6月7日至6月10日，梅州市普降大暴雨到特大暴雨，降雨范圍廣、雨量大、強度大，且暴雨中心從流域的上游到下游，梅江出現(xiàn)了雨隨水走的“追峰雨”型“水雨”結(jié)合，使得梅江流域雪上加霜[9]；經(jīng)統(tǒng)計，橫山(二)站以上流域72 h面平均降水量224 mm，橫山(二)站于6月10日出現(xiàn)洪峰水位55.94 m，為該站建站以來實測最大水位值，相應流量為6 580 m3/s，超過警戒水位3.94 m；通過統(tǒng)計計算，“07.6”洪水的前期影響雨量為76.68 mm，過程徑流系數(shù)為0.41。

② 2006年5月26日至6月2日，梅州市由于受高空槽和切變線等天氣系統(tǒng)的影響,韓江流域普降大到暴雨、局部大暴雨，梅江支流的過程平均降雨量為182 mm，橫山(二)站在6月2日5時出現(xiàn)53.20 m洪峰水位，相應流量為4 880 m3/s，超過警戒水位3.94 m；通過統(tǒng)計計算，“06.6”洪水的前期影響雨量為100.86 mm，過程徑流系數(shù)為0.34。

通過與以上3場歷史洪水的對比可得，“16.1”暴雨雖然前期影響雨量最小、暴雨量級小，但其降雨歷時短、雨強大、損失小、產(chǎn)流快、匯流集中，導致該場洪水的徑流系數(shù)竟高達0.51，產(chǎn)流率極高。梅江河流域“2016.1”洪水與歷史洪水對照見表2。

表2 梅江河流域“16.1”洪水與歷史洪水對照(橫山(二)站)

3.4 “16.1”洪水徑流系數(shù)較大的成因分析

造成梅江流域“16.1”暴雨洪水成為枯水期最大洪水的原因有以下幾個方面：一是全流域大范圍降雨，雨強大造成梅江干流各站點的區(qū)間產(chǎn)流普遍較大；二是主要受極端寒潮天氣影響，“16.1”暴雨洪水發(fā)生期間，梅州多地夜間溫度低于0℃，最低溫度為-6℃，白天陰雨天升溫也不大，造成下墊面凍結(jié)，下滲能力降低，產(chǎn)流能力增強，徑流系數(shù)增大。

在飽和供水條件下，土壤水的下滲率與水的運動粘滯系數(shù)成反比[10]，而水的運動粘滯系數(shù)對溫度極為敏感，水的運動粘滯系數(shù)隨著溫度的降低而快速增大，5℃時水的運動粘滯系數(shù)是20℃時的約1.5倍，當?shù)陀?℃ 時，地面凍結(jié)，下滲率為0。這就對表2作了很好的解析，由于溫度很低下滲率變小或不下滲，雖然“16.1”暴雨洪水的Pa是最小的，但下墊面最大蓄水容量Wm還沒有滿足(Pa

4 結(jié)語

梅江屬于山區(qū)性河流，支流多，地形復雜，洪水陡漲陡落[11]，通過對“16.1”暴雨洪水的分析，可進一步認識梅江流域的洪水特性，尤其是枯水期梅江的洪水特性。

水文預報的準確性能防災減災，減少人力財力的損失[12]。近年來極端天氣頻發(fā)，在進行枯水期洪水預報時，氣溫也是需要考慮的參數(shù)，制作有別于汛期(高氣溫)的不同的預報方案，以提高預報精度，更好地為防災減災、減少人民生命財產(chǎn)損失做好服務。