2020年大伙房水庫流域暴雨洪水特征分析

(遼寧省大伙房水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113000)

2020年遼寧省氣候變化異常，進(jìn)入汛期以來持續(xù)高溫少雨，旱情嚴(yán)峻；進(jìn)入8月份后則受副熱帶高壓北抬和東北冷渦、地面低壓等天氣系統(tǒng)影響，降雨頻繁，旱澇急轉(zhuǎn)明顯；特別是8月下旬至9月上旬，僅半個月的時間里，三個臺風(fēng)接連襲擊東北，受其影響，大伙房水庫流域共發(fā)生5場大范圍強降雨過程，連續(xù)發(fā)生洪峰超過1000m3/s的洪水3次。本文依據(jù)大伙房水庫斷面，分析總結(jié)大伙房水庫流域暴雨洪水特征，為以后水庫科學(xué)調(diào)度提供借鑒。

1 流域概況

大伙房水庫位于大遼河的支流渾河中上游，坐落在遼寧省撫順市境內(nèi)，是渾河上的大(Ⅰ)型水庫。大伙房水庫按1000年一遇洪水設(shè)計，可能最大洪水校核，庫容22.68億m3，控制流域面積5437km2。大伙房水庫作為遼寧省中部防洪與供水的重要水利樞紐工程，在遼寧省的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中發(fā)揮了舉足輕重的作用。

圖1 大伙房水庫流域及水文自動測報系統(tǒng)測站分布

大伙房水庫由渾河、蘇子河、社河三條河流匯集而成。壩址以上流域多年平均降水量792mm，降雨主要集中在7—8月，此間降雨約占全年降水的48%。壩址以上流域多年平均徑流量15.0億m3。大伙房水庫流域汛期為每年的6月1日—9月20日，汛期通過大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)采集降雨數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在大伙房水庫上游流域內(nèi)共設(shè)有19個自動遙測雨量站。大伙房水庫流域及測站分布見圖1。

2 降 雨

2.1 降雨過程

2020年汛期，大伙房水庫以上流域共降雨676.5mm，比歷史同期均值多24.4%，比去年同期值多15.0%。

6月25日—9月8日受副熱帶高壓北抬和東北冷渦、地面低壓等天氣系統(tǒng)影響，大伙房水庫流域共出現(xiàn)大范圍的強降雨天氣過程11場，其中暴雨過程6場，大雨過程5場。各場次降雨主要特征值見表1。

2.2 降雨特點

2.2.1 降雨范圍廣

降雨區(qū)域籠罩整個流域5437km2，遍及水庫上游清原、新賓、撫順3縣，渾河、蘇子河、社河均出現(xiàn)強降雨。

2.2.2 主汛期降雨偏少，后汛期暴雨頻繁

主汛期內(nèi)流域降雨相對偏少，后汛期東北地區(qū)遭遇臺風(fēng)“三連擊”，流域連續(xù)出現(xiàn)5次暴雨過程，強降雨過程頻次之多、頻率之高是近幾年少有的；后汛期降雨量占汛期總雨量的65.7%，汛期降雨量分布情況見圖2。

圖2 大伙房流域2020年汛期流域旬降雨分布情況

2.2.3 降雨歷時短，單點降水強度大

汛期多次強降雨具有歷時短、單點降水強度大的特點。2020年汛期的11次強降雨中，只有4場降雨歷時超過了24h，單點最大雨量均超過50mm，其中3場降雨的最大點雨量超過了100mm，見表1。

“20831”暴雨降雨歷時15h，流域平均降水量94.3mm，流域最大點雨量為渾河干流流域大蘇河站142mm，最大雨強61mm/3h。

2.3 降雨時空分布

2.3.1 汛期降雨時空分布不均

降雨時程分布態(tài)勢為6、7月較少，8、9月相對較多，其中6、7月天氣干旱、高溫、少雨，降雨量僅占汛期總雨量的22.9%； 8月受東北冷渦及臺風(fēng)“巴威”的共同影響，頻繁出現(xiàn)大范圍的強降雨過程，降雨量占汛期總降雨的55.0%，是流域歷史同期均值的2倍；9月上、中旬受9號臺風(fēng)“美莎克”、10號臺風(fēng)“海神”及東北冷渦的共同影響，暴雨連連，降雨量占汛期總雨量的22.1%，是流域歷史同期均值的3倍，為建庫以來同期首位。

2.3.2 空間分布不均

暴雨中心在不同場次的降雨位置不同，蘇子河、社河、渾河流域均有。以本年度最大的三場降雨為例分析如下：

8月3日20時—8月5日6時，流域平均降雨量61.8mm，暴雨中心位于蘇子河流域占貝站，次降雨量為98mm，渾河干流流域平均降雨量68.9mm，兩大支流蘇子河、社河流域平均降雨量分別為56.7mm和43.7mm，整個雨區(qū)自西南向東北分布，空間分布不均。

8月31日17時—1日8時，流域平均降雨量94.3mm，暴雨中心位于渾河干流大蘇河站，次降雨量為142mm，渾河干流流域平均降雨量101mm，兩大支流蘇子河、社河流域平均降雨量分別為97.7mm和94mm，整個雨區(qū)自西北向東南分布。

9月7日13時—8日20時，流域平均降雨量66.5mm，降雨區(qū)暴雨中心位于社河流域傲牛站，次降雨量為139mm，渾河干流流域平均降雨量59.9mm，兩大支流蘇子河、社河流域平均降雨量分別為62.7mm和110mm，整個雨區(qū)自西北向東南分布，空間分布不均。

3 洪 水

3.1 洪水特征

3.1.1 洪水過程多

進(jìn)入8月后遼寧省降雨頻繁，旱澇急轉(zhuǎn)明顯；特別是8月下旬至9月上旬，大伙房水庫流域共發(fā)生5場大范圍強降雨過程，受其影響，發(fā)生5次較大的洪水過程。2020年汛期歷次入庫洪水特征值見表2。

表2 2020年汛期歷次入庫洪水特征值

3.1.2 洪水總量大

水庫汛期總來水量為16.4億m3，扣除渾江跨流域引水0.9億m3，渾河流域來水15.5億m3，比歷史同期均值多47.6%，比去年同期多73.2%，居建庫以來歷史同期值的第13位。

3.1.3 洪水集中在后汛期

主汛期內(nèi)流域發(fā)生降雨相對偏少，流域平均土壤含水量較低，平均土壤飽和率為30%，發(fā)生1次暴雨過程，并未形成較大的入庫徑流；后汛期由于受臺風(fēng)、東北冷渦、副熱帶高壓等影響，降雨集中，且土壤含水量相對較高，受此影響，由于強降雨產(chǎn)生的入庫徑流較大，入庫洪水量占整個汛期的88.1%，汛期入庫洪水在各時期所占比例見圖3。后汛期連續(xù)發(fā)生洪峰超過1000m3/s的洪水3次，入庫洪水總量達(dá)8.98億m3；其中“20831”洪水洪峰流量達(dá)3610m3/s，洪水重現(xiàn)期為10年，為2013年以來本流域最大的一次洪水。

圖3 汛期入庫洪水在各時期比例

3.2 洪水組成及頻率分析

“20831”洪水是本年度最大的洪水過程，9月1日16時水庫入庫洪峰流量達(dá)3610m3/s，干流入庫站蒼石站1日10時30分流量為1870m3/s，蘇子河入庫站占貝站1日14時流量為1360m3/s，社河南章黨站1日8時洪峰流量為346m3/s，其余為庫周區(qū)匯流；次入庫洪水總量3.83億m3。

將“20831”洪水要素特征值加入水庫壩址歷史洪水系列中，進(jìn)行頻率分析計算：“20831”洪水頻率等級為10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，洪水等級劃分為中洪水。

“20903”洪水，9月4日5時水庫入庫洪峰流量達(dá)1763m3/s，干流入庫站蒼石站3日22時42分流量為949m3/s，蘇子河入庫站占貝站4日6時流量為619m3/s，社河南章黨站3日20時36分洪峰流量為121m3/s，其余為庫周區(qū)匯流；次入庫洪水總量2.40億m3。

將“20903”洪水要素特征值加入水庫壩址歷史洪水系列中，進(jìn)行頻率分析計算：“20903”洪水頻率等級為小于5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，洪水等級劃分為小洪水。

“20907”洪水，9月9日14時水庫入庫洪峰流量達(dá)1029m3/s，干流入庫站蒼石站9日8時流量為676m3/s，蘇子河入庫站占貝站9日8時流量為386m3/s，社河南章黨站9日8時洪峰流量為113m3/s；次入庫洪水總量2.75億m3。

將“20907”洪水要素特征值加入水庫壩址歷史洪水系列中，進(jìn)行頻率分析計算：“20907”洪水頻率等級為小于5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，洪水等級劃分為小洪水。

3.3 洪水調(diào)度

由于汛前期流域干旱少雨，主汛期來水量較少，水庫一直在低水位下運行；后汛期，受臺風(fēng)和冷渦等天氣系統(tǒng)影響，暴雨頻繁，水庫來水量較多，“20831”洪水發(fā)生前，水庫水位低于汛限水位4.18m；9月1日17時出現(xiàn)洪峰3610m3/s，水庫全部攔蓄。為迎戰(zhàn)10號臺風(fēng)所帶來的新一輪強降水適當(dāng)預(yù)留防洪庫容，9月4日10時大伙房水庫開始泄洪，水庫下泄河道流量217m3/s，4日13時，下泄河道流量增至430m3/s；由于水庫水位一直居高不下，超過汛限水位，9月8日17時，水庫開始增加泄流設(shè)備泄洪，河道下泄流量565m3/s。9月10日17時下泄流量減至346m3/s；至9月12日5時，出現(xiàn)最高庫水位131.94m，持續(xù)兩個時段(共6h)；其后隨著庫水位降低，入庫量逐漸減少，9月16日9時水庫關(guān)閘停止泄洪，相應(yīng)水位131.44m，水庫累計泄洪水量4.28億m3。水庫分期蓄水情況見表3。

由于后汛期來水量較大，為建庫以來的首位，為了更好地利用雨洪資源，在確保水庫和下游防洪安全的前提下，水庫調(diào)度優(yōu)化制定調(diào)度方案，通過調(diào)節(jié)下泄流量，控制水庫水位；水庫在9月上旬及中旬雖然出現(xiàn)超汛限水位，但由于大伙房水庫作為遼寧省7座城市的供水水源地，供水任務(wù)大，水庫通過優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)了洪水資源化，保證了城市生活及工業(yè)供水，將水庫效益發(fā)揮到最大，為遼寧的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。汛期水庫調(diào)度情況見圖4。

表3 2020年汛期水庫分期蓄水情況

圖4 大伙房水庫汛期調(diào)度

4 結(jié)論與建議

2020年汛期受副熱帶高壓北抬和東北冷渦、地面低壓等天氣系統(tǒng)影響，大伙房水庫流域共出現(xiàn)大范圍的強降雨天氣過程11場，其中暴雨過程6場、大雨過程5場，主汛期降雨偏少，后汛期暴雨頻繁，降雨時空分布不均，降雨歷時短，單點降水強度大。

大伙房水庫流域8月旱澇急轉(zhuǎn)明顯；受其影響，洪水集中在后汛期，洪水總量大，8月下旬至9月中旬連續(xù)發(fā)生洪峰超過1000m3/s的洪水3次，后汛期來水量創(chuàng)下歷史極值。

近年來，極端天氣事件頻繁發(fā)生，要高度重視防汛工作，做好水情預(yù)報、防汛預(yù)案等防汛準(zhǔn)備，提高應(yīng)對極端天氣情況下暴雨洪水的決策時效，加強河道水庫優(yōu)化調(diào)度研究，充分發(fā)揮大中型水庫的防洪調(diào)蓄作用。

針對流域后汛期來水較大的特征，在水庫運行過程中，可以考慮在保證工程安全的前提下適當(dāng)提高后汛期的汛限水位及正常高水位，充分利用流域雨洪資源，使水庫的調(diào)蓄作用發(fā)揮到最大，確保人民生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水，創(chuàng)造出更大的防洪和興利效益。