達(dá)溪河“2021.10”秋季暴雨洪水特性分析

程 翀，黨喜成

（甘肅省平?jīng)鏊恼?甘肅 平?jīng)?744000）

分析中小流域局地暴雨洪水特性,對(duì)加強(qiáng)暴雨洪水預(yù)警預(yù)報(bào),提高山洪災(zāi)害防御能力,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意[1]。2021 年10 月3 日3 時(shí)至6 日14 時(shí),甘肅東部及陜北、關(guān)中地區(qū)發(fā)生了秋末大雨到暴雨的降水過(guò)程,其中涇河支流達(dá)溪河流域發(fā)生了秋末罕見(jiàn)暴雨。流域上中游的杜家川雨量站次降水量達(dá)到239.2 mm,靈臺(tái)站次降水量達(dá)190.4 mm。致使達(dá)溪河靈臺(tái)水文站發(fā)生建站以來(lái)次大洪水,屬歷史同期最大秋汛洪水,沖毀部分河段堤防工程和涉河相關(guān)設(shè)施,造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)實(shí)測(cè)暴雨和洪水資料分析其特性,以供河道綜合治理和涉河工程建設(shè)借鑒。

1 流域自然特征

達(dá)溪河是涇河水系黑河右岸的一級(jí)支流,發(fā)源于陜西省隴縣北部龍山山脈的白石里,流經(jīng)甘肅省崇信縣、靈臺(tái)縣和陜西省長(zhǎng)武縣,在長(zhǎng)武縣棗園鄉(xiāng)河川口匯入黑河。河源海拔高程約1440 m,河流全長(zhǎng)126.8 km,總流域面積2537 km2,河道平均比降5.5‰,總落差520 m。達(dá)溪河流域地處隴東黃土高原南緣,屬黃土高原溝壑區(qū),地勢(shì)西北高、東南低。河道南岸為陰濕山區(qū),降雨充足,氣候濕潤(rùn),森林覆蓋率高達(dá)35%,河道北岸日照充足,相對(duì)干燥。

達(dá)溪河流域?qū)賮啛釒О敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫8.6℃,最高氣溫35.8℃,最低氣溫-23.2℃。多年平均降水量562 mm,降雨年內(nèi)分布不均勻,主要集中在主汛期（7、8、9 三個(gè)月）,降水量占全年降水量的55.5%,水面蒸發(fā)量1080.5 mm。達(dá)溪河全流域多年平均流量為4.85 m3/s,多年平均徑流量為1.73 億m3,多年平均輸沙量為866 萬(wàn)t。

2 氣象成因

2021 年8 月下旬至10 月中旬,受短波槽東移南下和副熱帶高壓異常偏強(qiáng)、偏西共同影響,甘肅東部及陜北、關(guān)中地區(qū)（涇渭河流域）普降中到大雨,局部發(fā)生暴雨。次降雨歷時(shí)長(zhǎng)（83 h）,強(qiáng)度大（最大34.4 mm/h）,暴雨形成的主要原因：①隴東地區(qū)（平?jīng)觥c陽(yáng)、天水）在副熱帶高壓的邊緣,容易出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣；②受短波槽東移南下及冷空氣在副熱帶高壓的外圍持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),水汽充足等影響。

3 暴雨特性分析

3.1 暴雨過(guò)程與分布特征

對(duì)達(dá)溪河“2021.10”洪水降雨過(guò)程分析[2],據(jù)達(dá)溪河流域及相鄰流域雨量站監(jiān)測(cè)的本次降雨記錄過(guò)程顯示,降雨從流域上游開(kāi)始向下游移動(dòng)（自西向東）,與達(dá)溪河流向一致。從10 月3 日3 時(shí)起,流域上游的杜家川、楊新莊雨量站開(kāi)始降雨,至10 月6 日10 時(shí)結(jié)束,歷時(shí)79 h,累積降雨量分別為239.2 mm、224.4 mm,其中降雨強(qiáng)度最大的時(shí)段為3 日3 時(shí)～15 時(shí),降雨強(qiáng)度分別為13.1 mm/h、11.7 mm/h。流域中下游的靈臺(tái)站從10 月3 日4 時(shí)開(kāi)始降雨,至10 月6 日11 時(shí)結(jié)束,歷時(shí)79 h,累積降雨量為190.4 mm,其中降雨強(qiáng)度最大時(shí)段為3 日4 時(shí)～15 時(shí),11 h 累積降雨量132.6 mm,該時(shí)段平均降雨強(qiáng)度為12.1 mm/h；之后的68 h 多為小雨或中雨。達(dá)溪河流域本次暴雨時(shí)段（6 h）平均降雨量過(guò)程柱狀圖見(jiàn)圖1。

圖1 “2021.10”達(dá)溪河流域平均降雨量過(guò)程柱狀圖

3.2 暴雨特性

本次暴雨系涇渭河流域少見(jiàn)秋末長(zhǎng)歷時(shí)暴雨,降雨歷時(shí)長(zhǎng),主雨時(shí)段強(qiáng)度大,加之9 月份前期降雨較多的影響,流域坡面土壤含水率高,遇有暴雨易于產(chǎn)流形成洪水災(zāi)害。其暴雨特性主要有：①達(dá)溪河流域秋末罕見(jiàn)暴雨,流域平均降雨量達(dá)218.0 mm；②2021 年流域平均降水量達(dá)到1001.5 mm,比多年平均降水量增加了439.5 mm,增加78.4%；③2021 年9 月、10 月兩月流域平均降水量524.3mm,比多年平均（135.1 mm）增加389.2 mm,增加了近3 倍；④流域內(nèi)30 天（2021.9.15～10.15）平均降水量476.5 mm,占全年降水量的47.6%,見(jiàn)表1。

表1 2021 年達(dá)溪河流域雨量站降水量比多年平均降水量增加對(duì)照表

4 洪水特性分析

4.1 水文監(jiān)測(cè)站布設(shè)與特征

達(dá)溪河流域從上游至下游設(shè)立有百里、靈臺(tái)、張家溝3個(gè)水文站。流域最上游于1975 年1 月設(shè)立百里站,流域面積817 km2,監(jiān)測(cè)至1992 年后停測(cè),資料系列18 年,實(shí)測(cè)最大流量139 m3/s（1981 年8 月21 日）。流域設(shè)立水文站最早（1966年）的是張家溝站,流域面積2485 km2,監(jiān)測(cè)至1988 年后停測(cè),資料系列23 年,實(shí)測(cè)最大流量1010 m3/s（1978 年7 月21 日）。流域中游于1993 年1 月設(shè)立靈臺(tái)站,流域面積1502 km2,監(jiān)測(cè)至今正常監(jiān)測(cè),已積累資料系列30 年,實(shí)測(cè)最大流量834 m3/s（2010 年7 月23 日）,2021 年10 月3 日實(shí)測(cè)最大流量533 m3/s,達(dá)溪河流域水文監(jiān)測(cè)站基本情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 達(dá)溪河流域水文監(jiān)測(cè)站基本情況表

4.2 洪水過(guò)程

對(duì)達(dá)溪河靈臺(tái)水文站“2021.10”實(shí)測(cè)洪水過(guò)程[3]分析,漲水歷時(shí)11 h（3 日7:30～18:30）,流量從20.8 m3/s 漲至峰頂533 m3/s,峰頂持續(xù)1.5 h（3 日18∶30～20∶00）,經(jīng)324 h（3 日20∶00～17 日8∶00）流量從533 m3/s 回落至20.2 m3/s。洪水過(guò)程表現(xiàn)出漲水歷時(shí)短,峰頂持續(xù)時(shí)間更短,落水緩慢歷時(shí)長(zhǎng),見(jiàn)圖2。從靈臺(tái)站實(shí)測(cè)的5 次（4 月1 日、9 月23 日、10 月3 日、10 月4 日、10 月23 日）基本斷面沖淤變化情況看,河道橫斷面兩岸穩(wěn)定,沒(méi)有變化,主河槽有沖刷,但沖刷不大,各垂線均小于0.3 m,表明該河段和斷面控制良好,基本斷面穩(wěn)定。

圖2 “2021.10”達(dá)溪河靈臺(tái)水文站實(shí)測(cè)洪水過(guò)程圖

4.3 洪水特性

“2021.10”達(dá)溪河靈臺(tái)站發(fā)生最大洪峰流量533 m3/s,為建站以來(lái)第二大流量,僅次于2010 年實(shí)測(cè)的834 m3/s,接近于該站二十年一遇洪水。靈臺(tái)站近30 年實(shí)測(cè)平均流量為1.82 m3/s,平均年徑流量為0.5748 億m3；2021 年實(shí)測(cè)平均流量為8.10 m3/s,年徑流量為2.554億m3,為多年平均值的4.5倍。實(shí)測(cè)“2021.10”達(dá)溪河靈臺(tái)站、涇河干流張家山站、渭河干流咸陽(yáng)站同場(chǎng)洪水與其歷史大洪水（1954 年、1933 年）均具有同步性?！?021.10” 涇渭河干流洪水與歷史大洪水對(duì)比,見(jiàn)表3。

表3 “2021.10”涇渭河干流洪水與歷史大洪水對(duì)比表

5 結(jié)論

“2021.10”達(dá)溪河流域暴雨洪水屬該流域歷史同期最大秋汛洪水,系涇渭流域大范圍普遍暴雨洪水。其主要特性如下：

（1）達(dá)溪河流域發(fā)生秋末罕見(jiàn)暴雨,流域內(nèi)點(diǎn)暴雨量239.2 mm,屬大暴雨等級(jí)。

（2）該場(chǎng)暴雨歷時(shí)長(zhǎng)、范圍廣,為涇渭河流域普遍暴雨。達(dá)溪河流域平均降雨量達(dá)到218.0 mm；前期降雨多,流域坡面含水率高,易于產(chǎn)流形成洪水。2021 年9 月、10 月兩月流域平均降水量524.3 mm,比多年平均降雨量（135.1 mm）增加389.2 mm,增加了近3 倍。

（3）本次洪水屬達(dá)溪河歷史同期最大秋汛洪水,洪峰流量533 m3/s,重現(xiàn)期接近20 年一遇。

（4）洪水過(guò)程漲水快（11 h）,落水慢（324 h）,整個(gè)洪水過(guò)程長(zhǎng)達(dá)14 天,顯示出干旱半干旱地區(qū)中小河流秋汛洪水的特性。