深圳市龍崗河短歷時強降水特性研究

張 悅 張媚青

（深圳市龍崗河坪山河流域管理中心，廣東深圳 518000）

1 流域概況

1.1 基本情況

（1）地理位置及水系情況。

龍崗河位于深圳龍崗區(qū)的北部，屬東江水系，為淡水河一級支流，發(fā)源于梧桐山北麓，流經(jīng)龍崗區(qū)橫崗、園山、龍城、龍崗、坪地五個街道及坪山區(qū)坑梓街道，在坑梓街道嚇陂村附近進入惠州市境內(nèi)，為深圳市和惠州市的界河。流域總面積約408 km2，深圳境內(nèi)流域面積約302 km2，惠州境內(nèi)約106 km2。流域內(nèi)共有流域面積大于1 km2的河流43條，其中干流1條（即龍崗河），一級支流18條，二、三、四級支流共計24條。

（2）地形和地貌。

龍崗河流域地勢西南高東北低，水系分布在低山丘陵地帶和臺地地區(qū)，干流河谷地貌以寬窄相間的串珠狀為特色，寬處形成盆地，窄處形成卡口。蒲蘆陂以上為低山丘陵區(qū)，中下游屬臺地，地形相對平緩[1]。

（3）氣候條件及水資源特征。

龍崗河流域位于北回歸線以南，屬于南亞熱帶季風氣候區(qū)，夏長冬短，氣候溫和，光照充足，雨量豐沛。夏季多受季風低壓、熱帶氣旋所影響，高溫多雨，降雨時空分布不均，易形成暴雨和洪澇災(zāi)害。

據(jù)流域內(nèi)的清林徑雨量站多年觀測統(tǒng)計結(jié)果，流域多年平均降雨量為2 122.29 mm，雨量年內(nèi)分配不均，主要集中在4～9月，約占全年雨量83.63%，歷史最豐年份為1994年，降雨量3 286.2 mm；最枯年份為1963年，降水量1 017.1 mm。

（4）經(jīng)濟社會發(fā)展。

龍崗河流域包括龍崗區(qū)的橫崗、龍城、龍崗、坪地、園山和寶龍6個街道和坪山區(qū)的坑梓、龍?zhí)锝值?個街道。根據(jù)《龍崗區(qū)2018年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《坪山新區(qū)2018年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》和統(tǒng)計年鑒等數(shù)據(jù)，截至2018年末，龍崗河流域人口約140.56萬，屬于人口高度集中的地區(qū)。龍崗區(qū)作為深圳市重要經(jīng)濟增長極，已成長為計算機、通信和電子設(shè)備制造業(yè)先進工業(yè)生產(chǎn)基地。

（5）水利工程概況。

目前，龍崗河全河段按100年一遇防洪標準完成堤防的整治與加固，已實現(xiàn)100%旱季截污。按照7 mm/場、降雨歷時1.5 h的截流標準，在沿河兩岸行洪斷面內(nèi)修建設(shè)計流量26.38～32.07 m3/s，尺寸（5～5.5）m×3 m的箱涵19.9 km，確保深惠交接斷面水質(zhì)達標，在有條件的地方設(shè)置車行或人行通道共計35個，以滿足日常巡河和市民汛期逃生需要。

1.2 流域洪水內(nèi)澇概況

（1）歷史洪水情況。

根據(jù)《94年防洪潮規(guī)劃》對龍崗河1943年、1964年兩次洪水的調(diào)查結(jié)果，嚇陂站1964年實測洪峰流量為842 m3/s，對應(yīng)水位為27.97 m；1943年調(diào)查洪峰流量為1 220 m3/s，調(diào)查水位為29.16 m。

（2）近年來流域內(nèi)澇情況。

1997年7月19日龍崗河發(fā)生特大暴雨洪災(zāi)，梧桐山脈100 km2范圍突然發(fā)生特大暴雨，導(dǎo)致山洪暴發(fā)，130多處山體滑坡；深惠、深汕高速公路中斷10 h，橫坪公路全線癱瘓；有144個自然村受災(zāi)，600多家工廠、商店受水浸；山洪摧毀多宗水利工程。

2008年6月13～14日，深圳市普降暴雨，龍崗北部降雨量普遍在250 mm以上，暴雨重現(xiàn)期超過100年一遇，造成龍崗區(qū)多處水浸、房屋倒塌、人員被困，受災(zāi)群眾達11萬人，直接經(jīng)濟損失約4億元。

2014年，龍崗區(qū)連續(xù)遭受特大暴雨影響，龍崗區(qū)過程雨量達221 mm，造成平湖街道等多個社區(qū)受淹。

2018年8月28日～9月1日，受8月罕見的季風低壓影響，深圳市出現(xiàn)連續(xù)三天暴雨到大暴雨降雨過程，全市約150處內(nèi)澇積水，分別集中在羅湖、寶安、龍崗、光明等區(qū)，積水水深0.1～0.6 m不等，發(fā)生局部河堤坍塌10起，大小山體滑坡37起，圍墻倒塌3起。

2 數(shù)據(jù)來源與設(shè)計暴雨分析

根據(jù)《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》（SL44—2006）選取清林徑雨量觀測點1978～2017年共35年的降水量序列資料，進行設(shè)計暴雨分析。

2002年前資料來源為《深圳市水文年鑒》，2003～2016年降水數(shù)據(jù)由惠州水文分局提供，測站符合國家標準，資料可靠性、代表性和一致性較好。通過采用P-Ⅲ型理論曲線，計算得到清林徑雨量站年最大10、20、30、45min和1、2、3、6 h雨量點設(shè)計暴雨參數(shù)。

清林徑雨量站年各雨量點設(shè)計暴雨參數(shù)如表1所示。

表1 清林徑雨量站年各雨量點設(shè)計暴雨參數(shù)

3 暴雨雨型分析

降雨過程（降雨強度隨時間的分配）稱為降雨模式（暴雨雨型），不同的降雨模式對內(nèi)澇的形成有重要影響。根據(jù)28場典型內(nèi)澇事件的影響，分析引發(fā)28場典型內(nèi)澇的暴雨雨型，分析暴雨雨型與內(nèi)澇之間的關(guān)系。

3.1 雨型分類

有國外學(xué)者研究了降雨強度突出的歐洲部分西北地區(qū)敖維爾氣象站的降雨，將每場雨的總歷時分為10等份（相當于降雨總歷時的10%），求出每等份的降水量，以全部降雨總降雨量的百分數(shù)計。通過此方法分析800場以上的降雨以后，歸納出7種降雨進程，如圖1所示。

圖1 雨型分類模式

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為單峰雨型，雨峰分別在前、后和中部；Ⅳ為大致均勻雨型；Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ為雙峰雨型。

本文根據(jù)以上降雨分類，采用模糊識別法對清林徑雨量站附近引發(fā)內(nèi)澇的降雨事件進行分析，得出其暴雨雨型分類情況。

3.2 模糊識別法

模糊識別法根據(jù)時段雨量所占總雨量的百分比例，定量說明該場降雨的雨型指標，組建7種雨型的模式矩陣，根據(jù)每場實際降雨與7種模式相比較，采用擇近原則，最終確定該場降雨的雨型。

3.3 雨型識別結(jié)果

根據(jù)深圳市25場次典型內(nèi)澇事件的發(fā)生時間及地點，有3次典型內(nèi)澇事件附近雨量站為清林徑雨量站，分析清林徑雨量站當天的暴雨雨型模式，具體結(jié)果如表2所示。

表2 典型洪澇事件降雨模式

由上表可知，雨型Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ在清林徑雨量站的各發(fā)生了一次，造成龍崗河內(nèi)澇的降雨類型大多是單峰型，其次是均勻型。由于單峰降雨雨量集中，易引起較大量積水，對城市、機場等區(qū)域性排水影響較大。因此，在設(shè)計暴雨防御方案時，應(yīng)重點考慮單峰雨型對內(nèi)澇的影響。

4 結(jié)語

本文對1973～2016年龍崗河流域短歷時強降水資料進行統(tǒng)計，通過小波分析法和模糊識別法等統(tǒng)計學(xué)方法，分析得出其暴雨特性。

（1）暴雨年際變化。深圳市龍崗河年10、20、30 min及6 h最大降雨量近年來變化不明顯，年最大45 min、1 h、2 h、3 h降雨量增加趨勢較為明顯。

（2）年內(nèi)分布特點。龍崗河流域年最大30 min降雨量和年最大1 h降雨量均主要發(fā)生在5、6、8月。

（3）短歷時強降水周期性。清林徑雨量站最大0.5 h降雨量存在2年、4年、6～8年、10～12年、14～16年五個不同時間尺度的周期；最大1 h降雨量存在2年、4～6年、8～11年兩個周期；最大3 h降雨量存在4～6年、8～12年兩個較為顯著的周期。

（4）暴雨雨型。造成龍崗河內(nèi)澇的降雨類型大多是單峰型，其次是均勻型。單峰降雨雨量集中，易引起較大量積水，對城市、機場等區(qū)域性排水影響較大，在內(nèi)澇防治方面應(yīng)采取適當措施以規(guī)避此種降雨帶來的內(nèi)澇風險。