南洛河洛南“20.08”暴雨洪水的思考

高 恒

（陜西省商洛水文水資源勘測(cè)中心,陜西 商洛 726000）

1 前言

2020 年8 月3 日到8 月8 日,商洛市洛南縣發(fā)生了長(zhǎng)歷時(shí)、大范圍、高強(qiáng)度的降雨過程,致使南洛河干、支流出現(xiàn)高水位洪水,洪峰造成了麻坪河、石門河、南洛河河堤多處決口,洛南縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)淹沒受災(zāi)。本次暴雨洪水造成的災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失超過20 億元。

本次致災(zāi)降雨過程從8 月5 日15 時(shí)開始,6 日5 時(shí)基本結(jié)束,降雨歷時(shí)14 h左右。最大6 h降雨主要集中在8 月5 日20 時(shí)~6 日2 時(shí),該時(shí)段降雨主要分布在南洛河上游及左岸支流,大于150 mm特大暴雨中心位于張坪、保安、麻坪河上游斜嶺、石門河上游黃龍鋪一帶,暴雨中心軸向?yàn)槲髂现翓|北方向,西北以秦嶺山脊為邊界。特大暴雨200 mm的籠罩范圍在麻坪河斜嶺村、石門河黃龍鋪、太白岔村上游區(qū)域,位于特大暴雨中心的斜嶺、黃龍鋪站降雨總量分別為254.8 mm、205 mm,最大12 h降雨量分別為254.8 mm、203.2 mm,最大6 h降雨量分別為237.8 mm、184 mm。

此次暴雨引發(fā)流域干支流河水猛漲。據(jù)統(tǒng)計(jì),支流石門河實(shí)測(cè)洪峰流量達(dá)317 m3/s,南洛河干流靈口水文站2020 年8 月6 日6 時(shí)20 分實(shí)測(cè)洪峰流量2790 m3/s（為歷史實(shí)測(cè)次大洪水）,洪水頻率為30年一遇 。致災(zāi)較為嚴(yán)重的南洛河二級(jí)支流麻坪河孤山川斷面調(diào)查洪水最大流量為747 m3/s,洪水重現(xiàn)期為100 年一遇;南洛河一級(jí)支流石門河皓灣村斷面調(diào)查洪水最大流量1030 m3/s, 洪水重現(xiàn)期為50 年一遇。

2 南洛河流域概況

2.1 流域自然地理

南洛河位于東徑109°40 '~110°40 '、北緯33°50 '~34°30' 的區(qū)域范圍,地處秦嶺東部山地,北踞華山山脈,南有莽嶺山地,洛南盆地居中,地勢(shì)西高東低。南洛河發(fā)源于秦嶺主脊海拔2028.4 m的龍風(fēng)山東南側(cè)的木岔溝腦,由西北偏東南的方向流經(jīng)洛南縣保安、白洛、尖角、官橋、柏峪寺、黃坪、靈口等鄉(xiāng)鎮(zhèn),于王嶺蘭草河口進(jìn)入河南省。

2.2 水文特性

南洛河在陜西境內(nèi)的河段長(zhǎng)129.8 km,流域面積為3145.7 km2,流域多年平均降雨量為712 mm,多年平均徑流量為8.83 億m3。南洛河上游從河源到蘭草河口,高差914.2 m,比降為7.04%。其中文峪河以上高差為608.1 m,河長(zhǎng)32.4 km,比降為18.7%,文峪河以下高差304.1 m,河長(zhǎng)91.4 km,比降為3.13%。南洛河流域降雨年內(nèi)分布不均,一般集中6 月~10 月,7 月~9 月易發(fā)生洪水,最大輸沙率一般發(fā)生在每年的最大洪峰期,含沙量年初大于年末。

2.3 水文站網(wǎng)及水利工程分布

南洛河上游流域內(nèi)有陜西省水文機(jī)構(gòu)于2015 年設(shè)的防汛專用水文站3 處,分別為南洛河支流縣河上設(shè)立的洛南水文站,控制面積47.6 km2；支流石坡河上設(shè)立的石坡水文站,控制面積317 km2；支流中沙河上設(shè)立的古城水文站,控制面44.9 km2?；舅恼? 處,一處是陜西省水文機(jī)構(gòu)于1959 年10 月在南洛河干流洛南縣靈口鎮(zhèn)焦家村設(shè)立靈口水文站,該站集水面積2476 km2,至河口距離356 km；另一處為黃河水利委員會(huì)1956 年在南洛河一級(jí)支流石門河設(shè)立的石門峪水文站,該站集水面積156 km2,至河口距離4.6 km,其中石門峪水文站在這次暴雨區(qū)域內(nèi)。流域內(nèi)水文站網(wǎng)密度511.6 km2/站。

截止2020 年,陜西省水文機(jī)構(gòu)在南洛河流域設(shè)有雨量站50 處,防汛部門設(shè)有山洪災(zāi)害雨量站21 處。黃龍鋪、麻坪、張坪、斜嶺、東坪這些雨量站均在降雨中心區(qū)域內(nèi)。流域內(nèi)雨量站網(wǎng)密度達(dá)36.03 km2/站。

（1）引水工程

截至2014 年底,洛南縣累計(jì)建設(shè)引水工程410 處。主要用于農(nóng)田灌溉的有177 處,灌溉面積12811.5 畝；用于解決人畜飲水的有233 處,解決飲水困難人口34.79 萬人。1995 年以前建成232 處（農(nóng)業(yè)灌溉105 處,解決人畜飲水127 處）,1995 年~2014 年建成178 處（農(nóng)業(yè)灌溉68 處,解決人畜飲水110 處）?？h域境內(nèi)有著名的洛南洛惠渠灌區(qū)引水工程,該工程始建于1958 年,干渠由長(zhǎng)、寬1.7 m構(gòu)成,總長(zhǎng)度85.8 km,支斗渠108 條,長(zhǎng)度162 km。位于洛南縣城以西, 灌區(qū)范圍涉及保安、衛(wèi)東、永豐、四皓、城關(guān)5 個(gè)鎮(zhèn),54 個(gè)行政村,375 個(gè)村民小組,耕地面積5.3 萬畝,其中設(shè)施灌溉面積面積3.78 萬畝,有效灌溉面積2.28 萬畝,占耕地面積的43%,洛惠渠由保安鎮(zhèn)的張坪埡口引水,穿越22.5 km的崇山峻嶺,進(jìn)入梁塬后,分南北兩個(gè)干渠,北干渠在穿越梁塬、北塬后通入南洛河；南干渠繞永豐川之后,一路通入丹江,全長(zhǎng)58 km。建成后灌溉面積可達(dá)6 萬多畝,解決了保安、永豐、城關(guān)以及衛(wèi)東等10 多萬人的生產(chǎn)生活用水。是商洛市最大的,灌溉面積最多的水利工程,同時(shí)也是商洛最大的自流引水工程。

（2）蓄水工程

截至2014 年底,洛南縣共建塘壩157 座,蓄水能力70.37 萬m3,設(shè)施灌溉面積2520 畝,有效灌溉面積1435 畝。

（3）水庫

截至2017年底,共建成水庫24座,其中中型水庫1座、?。ㄒ唬┬?座、小（二）型17座。其中對(duì)防洪影響較大的為華州區(qū)麻家邊水庫和洛南張坪水庫 。

（4）提水工程

據(jù)2012年水利普查資料顯示,截至2014年底,全縣共有機(jī)井1121眼,當(dāng)年灌溉面積11.21萬畝。

3 暴雨洪水分析

3.1 暴雨分析

本次暴雨降落區(qū)域的雨量站資料共計(jì)61 站；經(jīng)過對(duì)收集的雨量資料進(jìn)行審查：一是剔除個(gè)別在降雨過程中故障站點(diǎn)的降雨資料；二是經(jīng)過面雨量對(duì)照分析,對(duì)不合理的個(gè)別測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行了插補(bǔ)和修正；三是暴雨中心斜嶺站8 月5 日23 時(shí)之后雨量信息中斷,采用暴雨中心區(qū)域的雨量站資料,勾劃次雨量等值線,插補(bǔ)斜嶺雨量站次雨量。見暴雨中心區(qū)域雨量等值線圖,見圖1。

圖1 8月5日08時(shí)至8月6日06時(shí)暴雨中心雨量等值線圖

根據(jù)《商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算方法和有關(guān)查算圖表,計(jì)算出暴雨中心區(qū)域的設(shè)計(jì)暴雨值,與暴雨中心內(nèi)雨量站實(shí)測(cè)6 h、12 h暴雨量對(duì)比分析,最終計(jì)算確定6 h、12 h暴雨中心量級(jí)的重現(xiàn)期均為200 年一遇暴雨。此致災(zāi)暴雨主要呈現(xiàn)以下幾方面特點(diǎn):集中性致災(zāi)降雨歷時(shí)較短,暴雨從開始到結(jié)束主要集中在12 h之內(nèi);暴雨強(qiáng)度較大,暴雨中心最大3 h黃龍鋪站127.2 mm,最大6 h黃龍鋪站184 mm,最大12 h為203.2 mm;籠罩范圍較小,暴雨中心大于200 mm的籠罩面積只有一個(gè)站點(diǎn)代表的區(qū)域,大于100 mm以上的籠罩面積770.7 km2,暴雨在降雨期以黃龍鋪為降雨中心穩(wěn)定降雨;暴雨致災(zāi)較嚴(yán)重,暴雨造成本次暴雨洪水致使洛南縣麻坪鎮(zhèn)、石門鎮(zhèn)等15 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)178 個(gè)村1167 個(gè)組28044 戶85228 人受災(zāi),此次暴雨洪水造成的災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失超過20 億元。

此次暴雨的形成,南洛河流域洛南縣境內(nèi)受副高外圍暖濕氣流影響;處于低層切變線的南側(cè),西南暖濕氣流強(qiáng)盛;地面受暖低壓控制。不穩(wěn)定能量較強(qiáng),CAPE高達(dá)1157。下午到晚上強(qiáng)對(duì)流天氣爆發(fā),在洛南西北角有對(duì)流云系發(fā)展,由于地形輻合和阻擋作用,使得對(duì)流云系維持,造成持續(xù)性局地暴雨過程。

3.2 洪水分析

此次強(qiáng)降雨引發(fā)靈口水文站、石門峪水文站出現(xiàn)建站以來實(shí)測(cè)第二次大洪水。經(jīng)實(shí)地踏勘調(diào)查,南洛河干流靈口水文站以上洪水主要來源二級(jí)支流麻坪河和一級(jí)支流石門河暴雨中心降雨產(chǎn)流匯集演進(jìn)而成。

1）洪峰流量計(jì)算:由于麻坪河調(diào)查河段內(nèi)未設(shè)立水文站,本次洪峰流量推求選取孤山村作為河道洪水調(diào)查斷面,根據(jù)調(diào)查河段實(shí)測(cè)斷面資料,采用水力學(xué)法計(jì)算流量,計(jì)算公式如下：

式中：Q為過水?dāng)嗝媪髁?m3/s;A為過水?dāng)嗝婷娣e,m2；R為水力半徑（過水?dāng)嗝婷娣e/濕周,m）；I為洪水水面比降；n為河床糙率。

表1 麻坪河孤山村斷面洪峰流量計(jì)算表

2）調(diào)查斷面孤山村洪水頻率:麻坪河孤山村調(diào)查斷面洪水頻率采用綜合參數(shù)法、匯水面積法對(duì)無實(shí)測(cè)資料調(diào)查斷面洪水頻率進(jìn)行分析計(jì)算比選之后,綜合確定出孤山村斷面洪水重現(xiàn)期為100年一遇洪水。

表2 麻坪河孤山村斷面洪水頻率成果表

3）同理,由于石門河調(diào)查河段內(nèi)未設(shè)立水文站,本次洪峰流量推求選取皓灣村作為河道洪水調(diào)查斷面,根據(jù)調(diào)查河段實(shí)測(cè)斷面資料,采用水力學(xué)法計(jì)算流量。結(jié)果見表3。

表3 石門河皓灣村斷面洪峰流量計(jì)算表

4）調(diào)查斷面皓灣村洪水頻率:石門河皓灣村調(diào)查斷面洪水頻率采用綜合參數(shù)法、匯水面積法對(duì)無實(shí)測(cè)資料調(diào)查斷面洪水頻率進(jìn)行分析計(jì)算比選之后,綜合確定出皓灣村斷面洪水重現(xiàn)期為50 年一遇洪水。

5）洪水特點(diǎn):次洪水過程及演進(jìn)主要呈現(xiàn)以下幾方面特點(diǎn),一是峰高量大、漲落急劇,洪水過程持續(xù)歷時(shí)短。靈口水文站從8 月6 日3 時(shí)起漲,至6 時(shí)20 分到達(dá)峰頂,流2790 m3/s, 6 日21 時(shí)流量回落至287 m3/s,整個(gè)過程僅持續(xù)18 h,在靈口水文站的歷史洪水中較為少見。二是中小河流洪峰流量大,重現(xiàn)期長(zhǎng)。麻坪河孤山斷面出現(xiàn)747 m3/s洪峰流量,為100 年一遇洪水；石門河皓灣村斷面洪峰流1030 m3/s,重現(xiàn)期為超50 年一遇洪水。三是洪水過程峰型尖瘦。近10 年（2010 年~2019 年）靈口水文站年最大流量在167 m3/s~1390 m3/s之間,2011 年最大1390 m3/s,2018 年最小167 m3/s；10 年之中有2 年發(fā)生超過1000 m3/s的超警戒流量洪水。與2003 年8 月該站實(shí)測(cè)最大流量3080 m3/s相比,本次實(shí)測(cè)最大流量?jī)H比2003 年小290 m3/s,2003 年起漲至峰頂用時(shí)3 小時(shí)12 分,本次起漲至峰頂僅有2 小時(shí)12 分,1000 m3/s以上洪水過程持續(xù)4小時(shí)12分而2003年1000 m3/s以上洪水持續(xù)時(shí)間13小時(shí)42分,充分說明本次洪峰過程尖廋。四是本次洪水造成的災(zāi)害嚴(yán)重。由于短歷時(shí)暴雨匯流時(shí)間短,加之地處山區(qū)河床比降大,洪水演進(jìn)速度快,石門河、麻坪河等多條支流洪水上漲,百余座橋梁損毀,多處房舍、河堤、道路和農(nóng)作物沖毀或被淹,給沿河兩岸生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。

4 結(jié)語

1）通過對(duì)本次暴雨致災(zāi)的洛南縣雨洪及災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析:一是洛南縣重點(diǎn)防洪對(duì)象主要在洛源鎮(zhèn)、保安鎮(zhèn)、麻坪鎮(zhèn)、石門鎮(zhèn)、石坡鎮(zhèn)、巡檢鎮(zhèn)、寺耳鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、柏峪寺鎮(zhèn)、靈口鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)、三要鎮(zhèn)、高耀鎮(zhèn)等。根據(jù)歷史洪水規(guī)律,區(qū)域內(nèi)洪水多由暴雨或連陰雨產(chǎn)生,特別是南洛河上游北岸石坡河以上的源頭支流（保安河、文峪河、麻坪河、石門河、石坡河）河系發(fā)達(dá),流域面積較大、源遠(yuǎn)流長(zhǎng),水流湍急。同時(shí)也是局部暴雨易發(fā)區(qū),洪水預(yù)見期短,出現(xiàn)強(qiáng)降雨時(shí),一般4 h~6 h會(huì)到達(dá)靈口水文站斷面,而且來勢(shì)猛,易形成局部暴雨洪水災(zāi)害,歷史上2003 年8 月28 日洪水和2020 年8 月6 日洪水,暴雨中心均發(fā)生該范圍內(nèi)；相較來說南洛河上游南岸支流源短流小,暴雨洪水發(fā)生的機(jī)率較少。

2）流域下墊面水利工程較多。南洛河靈口以上流域內(nèi)有大小水庫24 座。水庫總共控制流域面積299.83 km2,占靈口水文站以上流域總面積的12.1%。水庫數(shù)量較多,其中張坪水庫和麻家邊水庫控制面積較大,占流域內(nèi)水庫水總面積的75.6%,對(duì)洪水調(diào)節(jié)有一定的影響；其它22 個(gè)水庫控制流域面積0.6 km2~17.3 km2之間,占流域內(nèi)水庫水總面積的24.4%。這些小型水庫雖對(duì)本流域防洪有一定調(diào)節(jié)作用,由于局地暴雨且洪水多發(fā)生在中小河流,這些中小水庫蓄滯洪作用明顯不足。另一方面中小河流上橋梁數(shù)目眾多,加上設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低,過水能力有限,遇到洪水往往成為礙水建筑物,進(jìn)而形成壅水垮塌效應(yīng),中下游造成峰高浪急,水災(zāi)害進(jìn)一步加重。

3）南洛河上游流域?yàn)楸┯旮哳l高值區(qū),“五年一小災(zāi),十年一大災(zāi)”,中小河流洪水預(yù)警預(yù)報(bào)十分重要。一方面認(rèn)真研究,科學(xué)制定中小河流預(yù)警預(yù)報(bào)方案,實(shí)現(xiàn)一河一策,有的放矢;另一方面進(jìn)一步完善山區(qū)河段預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè),制定切實(shí)可行的防搶預(yù)案并嚴(yán)格落實(shí)防汛責(zé)任制。當(dāng)發(fā)生洪水災(zāi)害時(shí),執(zhí)行預(yù)案,提前預(yù)警,組織有力,防搶撤及時(shí),以最大程度減少洪澇災(zāi)害造成的人民生命財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)要不斷完善群控群防制度,凡是涉河工程須按照相關(guān)規(guī)范要求,提前做好防洪影響評(píng)價(jià)或洪水影響評(píng)價(jià),以保證建筑物滿足防洪標(biāo)準(zhǔn),確保水流暢通。每年汛前由地方組織進(jìn)行一到兩次河道清淤工作,把危險(xiǎn)地段阻礙行洪的建筑垃圾及兩岸有倒塌的樹木清理掉,確保行洪暢通。其次要做好平時(shí)的山川河流特別是險(xiǎn)工險(xiǎn)段的排查摸底工作,遇到特殊雨水情時(shí),第一時(shí)間通知到所有人,做到有序防搶撤預(yù)案有效執(zhí)行。