甘河“2021·06·21”暴雨洪水分析

周 炫，牛立強(qiáng)

（松遼水利委員會(huì)水文局（信息中心），吉林長(zhǎng)春130021）

2021年6月14日至19日，嫩江甘河流域連降暴雨，6月21日14時(shí)甘河柳家屯水文站出現(xiàn)了自1951年有實(shí)測(cè)資料以來的第1位大洪水，實(shí)測(cè)洪峰流量達(dá)到3 170 m3/s，為超20年一遇大洪水。全面分析此次暴雨洪水特性，有助于進(jìn)一步探究甘河流域產(chǎn)匯流規(guī)律，提高洪水預(yù)報(bào)成果精度，為防汛決策提供更有力的技術(shù)支撐。

1 流域概況

甘河發(fā)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂倫春自治旗甘河鎮(zhèn)甘源村以北雉雞場(chǎng)山西麓，流域地處大興安嶺東坡，地勢(shì)總體趨勢(shì)為西北高，東南低。西部及西北部群山起伏，地勢(shì)陡峻，森林覆蓋率高，東南部以丘陵區(qū)為主，地面坡度變小，剝蝕作用強(qiáng)烈。甘河自西北流向東南，流域上游植被良好[1]。甘河流經(jīng)鄂倫春自治旗、莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗，于莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗額爾和鄉(xiāng)馬家窩棚附近匯入嫩江。

甘河河長(zhǎng)501 km，流域面積1.967萬(wàn)km2，河道平均比降0.185%，流域多年平均年降雨量510 mm，多年平均年徑流量40.7億m3。甘河屬降雨補(bǔ)給型河流，洪水主要為暴雨洪水，多發(fā)生在6至9月。甘河流域內(nèi)設(shè)立了4處河道水文站和18處雨量站，水文站情況見表1。本文以甘河河源至吉文站為上游段，吉文站至加格達(dá)奇站為中游段，加格達(dá)奇站以下為下游段。

表1 甘河主要水文站情況一覽表

2 暴雨分析

2.1 暴雨成因

6月中旬，北半球500 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)和距平場(chǎng)上，極渦呈單極型分布，極渦附近有明顯的負(fù)距平，表明極渦較常年同期偏強(qiáng)。中高緯度環(huán)流呈經(jīng)向型分布，烏拉爾山和鄂霍次克海附近各有一個(gè)高壓脊，較常年同期均偏強(qiáng)，貝加爾湖至我國(guó)東北地區(qū)有深厚的高空槽，極地冷空氣不斷沿烏拉爾山高壓脊前偏北氣流向我國(guó)東北地區(qū)輸送，且受鄂霍次克海阻塞高壓阻擋，冷空氣不斷在我國(guó)東北地區(qū)堆積，發(fā)展成東北冷渦，影響甘河流域。甘河流域內(nèi)馬蹄型和峰林地形有利于水汽的抬升和滯留，保證水汽流動(dòng)穩(wěn)定[2]，為暴雨形成創(chuàng)造了有利條件，致使甘河流域在6月14至19日連降暴雨甚至大暴雨。

2.2 暴雨過程

據(jù)觀測(cè)，此次強(qiáng)降雨過程點(diǎn)雨量超過200 mm的站有1個(gè)，點(diǎn)雨量在100～200 mm之間的站有13個(gè)，最大點(diǎn)降雨量（庫(kù)爾濱（尼）站）為299.0 mm，位于甘河上游。此次強(qiáng)降雨過程6月14日開始，至19日結(jié)束，歷時(shí)約6 d，累計(jì)面平均降雨量為123.6 mm。

從空間分布上看，降雨在流域內(nèi)的分布自西北向東南推進(jìn)，與流域水系走向基本相同，降雨主要集中在流域上中游，以大到暴雨為主，局地大暴雨。從時(shí)間分布上看，降雨過程：第一階段為6月14日14時(shí)至15日20時(shí)，暴雨中心位于甘河上游，流域累計(jì)面雨量達(dá)57.7 mm；第二階段為6月16日8時(shí)至17日8時(shí)，暴雨中心仍位于甘河上游，但雨強(qiáng)稍有減弱，流域累計(jì)面雨量為42.2 mm；第三階段為6月18日20時(shí)至19日20時(shí)，雨強(qiáng)較前兩階段明顯減弱，流域累計(jì)面雨量為18.9 mm。

2.3 暴雨特點(diǎn)

1）暴雨發(fā)生時(shí)間早。甘河流域主雨期一般為7，8月，此次降雨過程為1998年以來首次在6月發(fā)生同等量級(jí)的暴雨過程。

2）降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。此次降雨過程持續(xù)6 d，連續(xù)降雨更易使流域土壤含水量迅速上升直至飽和，流域產(chǎn)流能力更強(qiáng)。

3）雨區(qū)范圍廣，暴雨中心集中。3個(gè)階段的降雨均覆蓋甘河全流域，且暴雨中心始終在流域上游。

4）降雨強(qiáng)度大。暴雨中心區(qū)最大3 h降雨量達(dá)57.0 mm，最大日降雨量達(dá)122.0 mm。

3 水情分析

3.1 洪水的形成與演進(jìn)

在前兩階段降雨結(jié)束后，甘河上中游及支流相繼出現(xiàn)明顯漲水，至第三階段降雨結(jié)束前，甘河上中游的阿里河（二）站、吉文站相繼出現(xiàn)洪峰。6月18日10時(shí)10分，阿里河（二）水文站出現(xiàn)洪峰，洪峰流量為601 m3/s，水位累計(jì)漲幅2.00 m，水位漲勢(shì)迅猛段在17日8時(shí)，漲率達(dá)到3.96 cm/h，漲洪歷時(shí)約98 h；6月19日0時(shí)，吉文水文站出現(xiàn)洪峰，洪峰流量1 710 m3/s，水位累計(jì)漲幅2.72 m，水位漲勢(shì)迅猛段在18日8時(shí)，漲率達(dá)到4.17 cm/h，漲洪歷時(shí)112 h；前兩階段降雨強(qiáng)度大、雨量集中，使流域土壤含水量迅速達(dá)到飽和，第三階段降雨雨強(qiáng)雖不大，但流域產(chǎn)流能力更強(qiáng)，同時(shí)上游干支流先后出峰形成洪水疊加，使甘河中游加格達(dá)奇站6月19日20時(shí)出現(xiàn)洪峰，洪峰流量2 400 m3/s，水位累計(jì)漲幅2.26 m，在17日20時(shí)至18日0時(shí)水位漲勢(shì)迅猛，平均漲率達(dá)到4.69 cm/h，漲洪歷時(shí)132 h。

降雨基本結(jié)束后，甘河上游洪水開始傳播至下游，使甘河下游柳家屯站出現(xiàn)明顯漲水，同時(shí)疊加加格達(dá)奇至柳家屯區(qū)間洪水，柳家屯站水位迅速上漲，并在6月21日17時(shí)30分出現(xiàn)洪峰，實(shí)測(cè)洪峰流量3 170 m3/s，水位累計(jì)漲幅4.47 m，在20日8時(shí)至14時(shí)水位漲勢(shì)迅猛，平均漲率達(dá)到16.67 cm/h，漲洪歷時(shí)約177 h，水位、流量為該站自1951年有實(shí)測(cè)資料以來的第1位大洪水，洪水量級(jí)超20年一遇。自6月21日以后，流域未出現(xiàn)明顯降雨過程，甘河主要干支流洪水均開始回落，至7月1日8時(shí)，此次洪水過程基本結(jié)束，此次暴雨洪水的產(chǎn)流系數(shù)約為0.453。甘河流域主要水文站洪水過程見圖1，甘河流域主要水文站水情統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 甘河流域主要水文站水情統(tǒng)計(jì)表

圖1 甘河流域主要水文站洪水過程線

綜合以上分析可知，暴雨中心區(qū)產(chǎn)流能力更強(qiáng)，因此洪水主要以上中游來水為主，下游洪水洪

注：洪量統(tǒng)計(jì)時(shí)段為6月14日8時(shí)至7月1日8時(shí)；洪峰流量歷史排位均采用有實(shí)測(cè)資料的歷史系列量大、漲勢(shì)猛；在洪水傳播時(shí)間上，漲水階段的洪水傳播速度更快，傳播時(shí)間較正常狀態(tài)時(shí)縮短1～2 d；在退水階段，洪水退卻速度相對(duì)較慢，洪水從起漲到回落歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)17 d[3-5]。

3.2 洪水特點(diǎn)

1）洪水發(fā)生時(shí)間早。甘河流域在入汛不久即發(fā)生如此量級(jí)的洪水，這在歷史上是極為罕見的，類似的歷史大洪水年份為1998年（2 230 m3/s，6月26日）。

2）洪水與暴雨中心對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯。暴雨中心區(qū)產(chǎn)流能力更強(qiáng)，加格達(dá)奇以上流域面積占全部流域的48.7%，而產(chǎn)流量占全部流域產(chǎn)流量的69.5%。

3）洪水峰高量大，洪峰傳播速度快，洪水歷時(shí)長(zhǎng)。流域地勢(shì)狹長(zhǎng)，隨著洪水向下游演進(jìn)，造成下游控制站洪峰高，洪水量級(jí)大，同時(shí)洪水陡漲緩落，匯流時(shí)間長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

2021年6月14日至19日，歷時(shí)長(zhǎng)、強(qiáng)度大、范圍廣的連續(xù)暴雨導(dǎo)致嫩江支流甘河發(fā)生超歷史大洪水，此次洪水具有洪水發(fā)生時(shí)間早，洪水歷時(shí)長(zhǎng)，暴雨中心區(qū)的產(chǎn)流能力強(qiáng)，洪水傳播速度更快等特點(diǎn)。分析研究此次暴雨洪水特點(diǎn)，為今后的甘河流域洪水預(yù)報(bào)提供了參考依據(jù)。