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第三章 松花江洪水
第一节 概 述
松花江流域位于中国东北地区,流域面积54.6万km2。松花江有南北两源:北源为嫩江,南源为第二松花江(见图3-1)。 北源嫩江流域属寒温带季风气候区,多年平均年降水量400~500mm,其上游属山地丘陵区,发源于黑龙江省大兴安岭伊勒呼里山,海拔高程1030m,河流由北向南流。嫩江右岸为大兴安岭山脉,纳入多布库尔河、甘河、诺敏河、阿伦河、雅鲁河、绰尔河、洮儿河及霍林河等支流;左岸为松嫩平原,有门鲁河、科洛河、讷谟尔河、乌裕尔河、双阳河等支流注入。嫩江河道全长1370km,流域面积为28.3万km2。南源第二松花江发源于吉林省长白山脉,从东南流向西北,河道长度为847km,流域面积为7.8万km2。 嫩江与第二松花江于三岔河汇合后,折向东流称为松花江干流。松花江干流长939km,在黑龙江省同江县注入黑龙江,流域面积为18.5万km2。松花江流域是我国重要的粮食和石油基地,沿岸有齐齐哈尔、哈尔滨、佳木斯等重要城市。 1998年汛期,受东北低涡的长时间影响,松花江北源嫩江流域降水明显多于往年,嫩江流域平均降雨量达643mm,比常年同期偏多72.1%。受其影响,嫩江流域、松花江干流发生超过历史记录的特大洪水,嫩江干流江桥水文站最大实测洪峰流量26400m3/s,洪水重现期480年;松花江干流哈尔滨水文站最高水位120.89m,超过历史最高水位(1957年,120.05m)0.84m,实测洪峰流量16600m3/s,为1898年建站以来实测最大洪峰流量,洪水重现期约100年。
第二节 暴雨洪水特点
一、暴雨特点
1998年嫩江流域发生的暴雨有如下几个特点。
(1)降雨量大。汛期降雨总量一般在440~1140mm之间,降雨量比常年同期偏多3成至1.9倍,嫩江流域平均降雨量达643mm,比常年同期偏多7成。6~8月,嫩江流域平均降雨575.8mm,是历年同期均值(322.3mm)的1.8倍。整个松花江流域平均降雨492.3mm,是历年同期均值(357.4mm)的1.4倍。1998年的大范围长历时强降雨实属有实测记录以来历史罕见。 (2)雨区稳定少动。由于1998年特殊的大气环流形势,鄂霍茨克海阻塞高压势力强大且稳定,导致降雨系统无法东移,西来系统又频繁不断,致使主雨区一直绯徊在嫩江流域。 (3)降雨场次多,降雨过程连续,降雨强度大。从6月中旬开始,嫩江流域便开始降雨, 自此以后西风带系统异常活跃,降雨一场接一场,常常是前一场降雨过程还未结束,后一场降雨便已开始,汛期3次大的降雨过程,实际是由很多场降雨形成的。 (4)降雨日数多。正常年份嫩江、松花江流域汛期的降雨日数为40天左右,1998年从6月中旬第一场大的降雨开始便连续降雨,直到8月末,降雨日数竟多达70余天,降雨日数明显比常年多。
二、洪水特点
1998年嫩江流域、松花江干流洪水呈现出如下特点。
(1)发生时间早。6月中下旬嫩江上游干支流就发生了大洪水,比正常年份提前一个月左右。 (2)洪水次数多。嫩江右侧支流甘河、诺敏河、雅鲁河、绰尔河先后出现了3~4次洪峰;洮儿河出现8次洪峰;嫩江干流连续发生3次大洪水,一般年份嫩江、松花江通河以上多为单峰。 (3)洪水峰高量大。由于洪水持续叠加出现,造成了洪水峰高量大的特点,嫩江支流诺敏河、阿伦河、雅鲁河、绰尔河、洮儿河等河流控制站1998年最大洪峰流量为历史实测最大洪峰流量的1.6~2.7倍;江桥水文站第三次洪水的洪峰流量为历史实测最大洪水(1969年)洪峰流量的2.5倍;大赉水文站在第三次洪水过程中,虽然上游堤防多处溃口跑水,但实测洪峰流量仍达到16100m3/s,是历史实测最大洪水(1969年)洪峰流量的1.83倍;大赉水文站1天、3天、7天、15天、30天、60天洪量与1969年相比,分别是1969年的1.76、1.62、1.69、1.63、1.76、2.05倍。哈尔滨站实测最大7天、15天、30天、60天、120天洪量也比1957年大40%~50%。 (4)高水位持续时间长。嫩江江桥水位超过警戒水位49天,超过历史最高水位24天,洪峰水位持续了13小时;大赉站水位超过警戒水位89天,超历史最高水位18天。松花江下岱吉、哈尔滨、通河超警戒水位天数为50~60天,超历史最高水位天数为10~15天,哈尔滨洪峰水位持续了31小时。 (5)松花江洪水单独来自嫩江。根据过去水文资料统计,松花江以往的较大 洪水,哈尔滨以上都是由嫩江、第二松花江、拉林河洪水组合而成,哈尔滨以下由上游干流来水和牡丹江等支流来水遭遇形成。而1998年松花江特大洪水则完全是由嫩江洪水单独造成的,第二松花江、拉林河、牡丹江等河流水量很少。
第三节 暴雨洪水发展过程
一、暴雨发展过程
1998年汛期,位于蒙古东部到我国内蒙古东部的高空低涡异常活跃,低涡东南部从渤海到内蒙古东部盛行偏南气流,而低涡东北部鄂霍茨克海高压的西南部盛行偏东气流,这两支气流分 别从渤海和日本海向我国东部源源不断地输送大量的水气,同时偏南气流和偏东气流之间形成持续强烈的气流上升运动,再加上气流不稳定,三者共同作用,形成了1998年嫩江流域连续的、高强度的降雨天气。 汛期嫩江流域先后有三次大的降雨过程。 第一次降雨过程发生在6月18~24日,嫩江上游干流及支流多布库尔河、甘河、诺敏河降中到大雨,局部暴雨,降雨中心为鄂伦春旗阿里河镇(内蒙古),次降雨量在69~132mm之间,平均降雨量107mm。小二沟站(内蒙古鄂伦春旗)一日最大降雨69mm,次雨量126mm。古城子站(黑龙江甘南)和吉文站(内蒙古鄂伦春旗)的次雨量都为132mm。 第二次降雨发生在7月15~28日,嫩江中游齐齐哈尔至大赉段及右岸支流雅鲁河、绰尔河 、洮儿河、霍林河流域普降大雨,局部暴雨至大暴雨,暴雨中心在内蒙古呼盟扎兰屯市及兴 安盟科右前旗与科右中旗之间。流域次雨量在115~340mm之间,平均降雨量202mm。雅鲁河五公里站(内蒙古扎兰屯)、扎兰屯站(内蒙古)和霍林河吐列毛都站(内蒙古科右中旗 )一日最大降雨分别为186mm、110mm和114mm,次降雨量分别为340mm、292mm和328mm。文得根站(内蒙古扎赉特旗)降雨量为325mm。 第三次降雨过程发生在8月1~14日,嫩江全流域出现大范围的强降雨过程,降雨中心在呼盟扎兰屯市和阿荣旗,次雨量在105~442mm之间,平均降雨量240mm。其中黑龙江甘南音河次雨量426mm;内蒙古呼盟扎兰屯站8月9日日雨量98mm,次雨量442mm;五公里站次雨量373mm;那吉站(内蒙古阿荣旗)次雨量372mm。 松花江流域6月1日~9月1日降雨量等值线图见图3-2。
二、洪水发展过程
受上述降雨过程影响,嫩江干支流1998年汛期也发生了三次主要洪水过程,现述如下。
1.嫩江主要支流洪水 甘河洪水:柳家屯水文站1998年出现三次洪水过程。第一次洪峰出现在6月26日20时,洪峰流量2240m3/s。第二次洪峰出现在8月4日20时,洪峰流量1840m3/s。第三次洪峰出现在8月12日20时,洪峰流量2640m3/s。 诺敏河洪水:诺敏河先后出现四次洪水。古城子水文站于6月26日18时出现第一次洪峰,洪峰水位204.78m,相应流量1310m3/s。7月12日11时出现第二次洪峰,洪峰水位204.87m,相应流量1420m3/s。7月28日17时出现第三次洪峰,洪峰水位205.43m,相应流量2310m3/s。8月1~14日再降暴雨,古城子水文站于8月6日水位迅速上涨,8月10日12时18分出现1998年最大洪峰,洪峰水位206.87m,相应流量为7740m3/s,为1951年建站以来实测最大洪峰流量。 阿伦河洪水:阿伦河先后发生三次洪水。那吉水文站的三次洪峰,一次比一次大。7月11日10时30分出现第一次洪峰,洪峰流量421m3/s。7月27日23 时出现第二次洪峰,洪峰流量1590m3/s。第二次洪水尚未退尽,8月3日又开始复涨,8月10日5时出现1998年最大洪峰,洪峰流量1840m3/s,相应水位98.88m。第二次、第三次洪峰都超过了该站1952年建站以来实测最大洪峰流量。 雅鲁河洪水:雅鲁河1998年度雨洪过程频繁,较大洪峰共有四次,其中第二次、第三次洪水扎兰屯、碾子山站的洪峰流量突破历史实测记录,以第三次洪水为最大。受7月18~26日降雨影响,雅鲁河支流济沁河发生洪水,雅鲁河碾子山水文站7月23日8时出现第一次较大洪峰,洪峰水位216.49m,相应流量1520m3/s。由于连续降雨雅鲁河上游又形成较大洪水过程,受上游来水和区间降雨影响,28日0时碾子山水文站出现第二次洪峰,洪峰水位217.29m,相应流量5100m3/s,是雅鲁河1998年首次超过历史记录的洪水,比1957年洪水位高0.49m。8月上旬,雅鲁河发生1998年最大的洪水过程,碾子山站8月10日3时出现1998年最大的第三次洪峰,洪峰水位217.64m,洪峰流量约6840m3/s,比1957年洪水位高0.84m,居1949年有资料以来第一位。8月15日2时碾子山站出现第四次洪峰,洪峰水位216.83m,相应流量3380m3/s。 罕达罕河洪水:1998年罕达罕河洪水也创历史最高。景星水文站于8月11日8时出现1998年最高洪峰水位101.24m,相应流量2400m3/s,超过历史最高洪水位(1993年,洪峰水位100.72m,流量980m3/s)0.52m,居1949年建站以来第一位。 绰尔河洪水:1998年绰尔河总共出现三次洪峰,以第一次洪水为最大,第一次、第二次洪水文得根、两家子站的洪峰流量均突破历史实测记录。受降雨影响, 7月27日6时,两家子水文站出现洪峰,洪峰流量6400m3/s,超过3260m3/s的历史最大记录,为1949年建站以来的最大洪水。8月上中旬绰尔河连续发生二次洪水,两家子水文站分别于8月11日11时和8月16日8时出现洪峰流量3630m3/s和2870m3/s。 洮儿河洪水:7月中旬~8月末,洮儿河连续发生了6次洪水,其过程之多,高水位持续时间之长,实属历史罕见。7月17~27日,洮儿河流域持续降雨,干支流洪水持续上涨,镇西站、洮南站均于7月27日出现1998年第一次洪峰。此后洪峰连续出现,常常是前一次洪水尚未退尽后一次洪水又接踵而来,下游控制站洮南水文站的第二次至第六次洪峰均超过历史实测记录,以第五次洪峰为最大。8月9~11日,镇西以上流域再次降雨,洮南水文站8月12日11 时洪峰流量达2350m3/s,为有记录以来(1938年)的最大洪水,是历史实测最大洪峰流量的2.1倍,超过河道安全行洪能力近一倍。 霍林河洪水:霍林河1998年发生了一次特大洪水。白云胡硕水文站8月9日18时30分洪峰流量4230m3/s,是历史最大记录(907m3/s)的4.7倍, 为近150年以来的第一位洪水。 乌裕尔河洪水:受降雨影响,依安水文站于8月11日13时出现1998年最高洪峰水位185.05m,相应流量为1220m3/s,居1950年建站以来第四位。 上述各支流洪水情况见表3-1。
2.嫩江干流洪水 受嫩江各支流洪水的共同影响,嫩江干流先后发生了三次洪水。 第一次洪水:发生在6月底~7月初,洪水主要来源于上游。 受嫩江流域第一次降雨过程影响,嫩江上游干流石灰窑水文站水位于6月6日起涨,6月25日2时洪峰水位250.93m,相应流量为1630m3/s。库漠屯水文站水位于6月17日起涨,6月25日8时洪峰水位234.68m,超保证水位0.18m,相应流量4350m3/s,为1950年建站以来第 一位特大洪水。阿彦浅水文站6月27日2时洪峰水位198.73m,列1951年以来有实测记录的第三位;洪峰流量70403m/s,列实测记录的第一位。同盟水文站于6月10日起涨,6月27日14时洪峰水位170.36m,超过保证水位0.51m,实测洪峰流量9270m3/s,为1951年建站以来第二位洪水。齐齐哈尔水位站于6月11日起涨,6月29日2时洪峰水位148.43m,超过保证水位0.23m。江桥水文站6月13日起涨,7月3日16时洪峰水位140.72m,超过保证水位0.32 m,相应流量7430m3/s。7月10日14时洪峰到达嫩江下游控制站大赉水文站,洪峰水位129.17m,超过警戒水位0.99m,低于保证水位,洪峰流量4630m3/s。 第二次洪水:发生在7月底~8月初,洪水主要产自于同盟以下的嫩江中下游支流阿伦河、雅鲁河、绰尔河。受嫩江流域第二次降雨过程影响,同盟水文站7月30日8时洪峰水位169.31m,超过警戒水位0.31m,洪峰流量3540m3/s,为2~5年一遇的常见洪水。同盟站的洪峰经66小时于8月3日2时到达齐齐哈尔,该站洪峰水位147.27m,超警戒水位0.27m。 受上游干流及支流阿伦河、雅鲁河、绰尔河来水的共同影响,嫩江干流江桥水文站7月30日8时洪峰水位141.27m,超过保证水位0.87m,列1949年有实测记录以来的第一位;洪峰流量9510m3/s,列实测记录的第二位。大赉站8月2日20时洪峰水位130.10m,超过保证水位0.42m,洪峰流量8080m3/s,列实测记录的第二位。 第三次洪水:发生在8月中旬,为全流域型特大洪水,本次 洪水致使松花江干流发生特大洪水。受嫩江流域第三次降雨过程影响,嫩江各支流同时出现大洪水。嫩江上游干流阿彦浅水文站8月14日16时洪峰流量4660m3/s。主要受支流诺敏河 来水影响,同盟水文站8月12日5时出现洪峰,洪峰水位170.69m,超过历史实测最高水位0.25m,洪峰流量12200m3/s,为1951年建站以来的最大洪水。齐齐哈尔水位站8月13日11 时出现洪峰,洪峰水位149.30m,超过历史实测最高水位0.69m,相应流量15100m3/s,为1952年建站以来的最大洪水。上游干流洪峰与雅鲁河、罕达罕河、绰尔河洪峰汇合后于8月14日11时到达江桥水文站,洪峰水位142.37m,超过警戒水位2.67m,超保证水位1.97m,高于1969年洪水位1.61m,洪峰流量26400m3/s,为1949年建站以来的最大洪水,并超过1932年调查洪水。在嫩江洪水向下游推进过程中,嫩江干堤江桥—大赉段有5处堤防段决口,溃口跑水量约70亿m3左右,大大削减了嫩江下游的洪峰。在上游决口分洪的情况下,大赉水文站8月15日3时洪峰水位仍高达131.47m,超过历史实测最高水位1.27m,相应流量仍达16100m3/s,为1949年建站以来的最大洪水,并超过1932年调查洪水。 1998年嫩江洪水情况汇总于表3-2,江桥、大赉水文站的洪水过程见图3-3、图3-4。
3.松花江干流洪水 1998年,第二松花江和其他支流来水均不大,汛期第二松花江扶余站的最大流量仅为780m3/s,所以松花江干流洪水主要由嫩江洪水形成。受嫩江来水影响,松花江干流亦相应出现了三次洪水过程。
第一次洪水过程:是一次小洪水过程,整个松花江干流水位 均低于警戒水位。下岱吉水文站7月15日23时洪峰水位98.36m,洪峰流量5180m3/s。哈尔滨水文站于7月22日20时出现洪峰,洪峰水位117.63m,相应流量4930m3/s。洪峰7月27日5时到达通河水文站,洪峰水位103.41m,洪峰流量4620m3/s。依兰7月27日20时洪峰水位93.71m,洪峰流量5570m3/s。佳木斯水文站未出现明显洪峰。
第二次洪水过程:也是一次小洪水过程,这次过程只在下岱吉、哈尔滨表现出一个小峰,通河以下江段洪峰过程不明显,水位也低于警戒水位。下岱吉8月6日5时洪峰水位99.29m,超过警戒水位0.29m,洪峰流量7560m3/s。
第三次洪水过程:是松花江干流自1898年有实测水文资料以来的最大洪水。 嫩江第三次洪水汇入松花江干流后,8月18日22时下岱吉最高水位100.74 m,相应流量16000m3/s,为1950年建站以来最大洪水。哈尔滨水文站从8月16日18时开始,流量超过1957年(12200m3/s)历史实测最大洪峰流量,8月17日6时水位超过1957年的 历史实测最高洪峰水位(120.05m,换算至桥下新断面的值),从8月18日11时至8月19日8 时,水位在120.41~120.58m持续21小时,8月19日9时至8月21日4时,水位在120.61~120.79m持续44小时,8月21日5时至8月22日11时,水位在120.80~120.88m持续30小时,8月22日12时至8月23日19时,洪峰水位持平在120.89m,超过历史最高洪水位0.84m,8月19日实测洪峰流量16600m3/s,为哈尔滨水文站1898年建站以来第一位特大洪水。8月24日13时,水位缓慢回落至120.84m,至9月23日降至警戒水位以下,超过警戒水位时间长达50天。 通河水文站水位于8月4日迅速起涨,8月7日超过警戒水位,8月25日9时出现洪峰,洪峰水位106.14m,相应流量15900m3/s,为1951年建站以来第一位大洪水。其洪峰持续了22小时后缓慢回落,10月5日降至警戒水位以下,超过警戒水位的时间达60天。 依兰水文站水位于8月3日迅速起涨,8月21日超过警戒水位,8月26日20时出现洪峰,洪峰水位98.59m,相应流量16000m3/s,为1950年以来第二位大洪水。洪峰持续6小时后回落,9月3日水位落至警戒水位以下,超过警戒水位的时间达14天。 佳木斯水文站水位于8月10日开始上涨,8月17日超过警戒水位,8月26日20时出现洪峰,洪峰水位80.34m,相应流量16100m3/s,比实测最高的1960年洪峰水位(80.63m)低0.29m,为1949年建站以来第二位大洪水。洪峰水位维持时间长达27小时,于9月17日回落至警戒水位以下,超过警戒水位的时间长达32天。 富锦水位站8月30日2时洪峰水位61.11m,超过历史实测最高水位(1960年)0.09m。 1998年松花江洪水情况汇总于表3-3,松花江流域主要控制站1998年洪水特征统计详见表3-4。下岱吉、哈尔滨水文站的洪水过程见图3-5、图3-6。
第四节 洪 水 分 析
一、干流主要控制站洪水组成分析
(一)嫩江洪水组成分析 以富拉尔基、江桥水文站作为洪水组成分析控制站。
1.嫩江第一次洪水组成 富拉尔基水文站:洪水以嫩江干流库漠屯以上来水为主。 从洪水总量组成看,本次洪水富拉尔基水文站洪水总量92.9亿m3,其中,干流库谟屯来水46.1亿m3,占总量的49.6%;甘河柳家屯来水22.6亿m3,占总量的24.3%;诺敏河古城子水文站来水14.8亿m3,占总量的15.9%;阿伦河那吉水文站来水2.3亿m3,占总量的2.5%。 从洪峰流量组成看,富拉尔基水文站6月30日洪峰流量7880m3/s,其中库漠屯水文站6月2 5日洪峰流量4350m3/s,占合成流量的54.1%;柳家屯水文站6月26日洪峰流量2240m33/s,占合成流量的28.0%;古城子水文站6月26日洪峰流量1310m3/s,占合成流量的16.3%;那吉站6月28日流量在100m3/s以下,占合成流量的不足1.3%。 江桥水文站:本次洪水完全由富拉尔基以上来水组成,雅鲁河、绰尔河最大流量均在100m3/s以下,对江桥的洪水组成所占比例很小。江桥水文站本次洪水总量82.3亿m3,洪峰出现于7月3日,洪峰流量7430m3/s,比富拉尔基洪峰削减了约5%。
2.嫩江第二次洪水组成 富拉尔基水文站:本次洪水富拉尔基水文站流量不大,7月17日洪峰流量3260m3/s,嫩江第二次洪水主要来自其以下地区。 江桥水文站:本次洪水主要以雅鲁河、绰尔河来水为主。 从洪水总量组成看,本次江桥洪水总量为75.8亿m3,其中干流富拉尔基来水27.7亿m3,占总水量的36.5%;雅鲁河碾子山水文站来水18.9亿m3,占总水量的24.9%;绰尔河两家子水文站来水24.9亿m3,占总水量的32.9%;区间来水4.3亿m3,占总水量的5.7%。 从洪峰流量组成看,江桥水文站7月30日洪峰流量9510m3/s,其中干流富拉尔基水文站7月28日相应流量2480m3/s,占合成流量的17.7%;雅鲁河碾子山水文站7月27日洪峰流量5100m3/s,占合成流量的36.5%;绰尔河两家子水文站7月27日洪峰流量6400m3/s,占合成流量的45.8%。 从以上分析可以看出,嫩江第二次洪水主要来自富拉尔基—江桥区间的右岸支流雅鲁河、绰尔河。
3. 嫩江第三次洪水组成 富拉尔基水文站:干支流同时来水。 从洪水总量组成看,富拉尔基水文站本次洪水总量为249亿m3,其中干流阿彦浅水文站洪水总量88.5亿m3,占总量的35.6%;诺敏河古城子水文站来水83.2亿m3,占总量的33.4%; 阿伦 河那吉水文站来水19.6亿m3,占总量的7.9%;音河水库泄水量6.8亿m3,占总量的2.7%。 从洪峰流量组成上看,富拉尔基水文站8月13日洪峰流量15500m3/s,其中阿彦浅水文站8月7日洪峰 流量3900m3/s,占合成流量的26.8%;诺敏河古城子水文站8月10日洪峰流量7740m3/s,占 合成流量的53.2%;阿伦河那吉水文站8月10日洪峰流量1840m3/s,占合成流量的12.6 %;8月10日音河水库最大泄流1080m3/s,占合成流量的7.4%。 江桥水文站 :干支流同时来水。 从洪水总量组成看,本次洪水江桥水文站洪水总量397亿m3,其中干流富拉尔基来水247亿m3 ,占总水量的62.2%;雅鲁河碾子山来水43.3亿m3,占总水量的10.9%;绰尔河两 家子来水38.1亿m3,占总水量的9.6%;罕达罕河景星水文站来水11.5亿m3,占总水量的2.9%;区间来水57.1亿m3,占总水量的14.4%。 从洪峰流量组成看,江桥水文站8月14日洪峰流量26400m3/s,其中富拉尔基水文站8月13日洪峰流量15500m3/s,占相应合成流量的54.6%;碾子山水文站8月10日洪峰流量约6840m3/s,占相应合成流量的24.1%;两家子水文站8月11日洪峰流量3630m3/s,占相应合成流量的12.8%;景星水文站8月11日洪峰流量2400m3/s,占相应合成流量的8.5%。 通过上述分析可知,第三次洪水为嫩江全流域型洪水。
(二)松花江洪水组成分析 1998年松花江洪水主要是由嫩江洪水造成的,第二松花江及其他各支流来水量很小。从哈尔 滨水文站洪水组成看,哈尔滨洪水的90%以上来自于嫩江,第二松花江、拉林河来水量只占哈尔滨洪水总量的不足10%;哈尔滨水文站实测洪峰流量16600m3/s,嫩江大赉水文站洪峰流量16100m3/s,占哈尔滨洪峰的94.6%,第二松花江扶余水文站和拉林河蔡家沟水文站相应流量为780m3/s和145m3/s,分别占哈尔滨洪峰的4.6%和0.8%。
二、干支流主要控制站重现期分析
水利部松辽水利委员会、东北水利水电勘测设计研究院和吉林、内蒙古、黑龙江省(自治区 )水利水电勘测设计研究院在进行松花江流域规划或水利水电工程勘测设计工作中,对嫩江、松花江干支流主要控制站的设计洪水做过大量分析工作,经综合分析,1998年松花江流域主要控制站的洪水重现期如下(洪水频率分析成果详见表3-5)。
注:洪水重现期为根据《1998年松花江流域防洪规划》,加入1998年系列后新推求的结果。
嫩江支流洪水重现期:诺敏河250年,阿伦河70年,雅鲁河170年,绰尔河100年。 嫩江主要控制站洪水重现期:阿彦浅30年,富拉尔基150年,江桥超480年,大赉70年(决口后情况)。 松花江主要控制站洪水重现期:下岱吉约50年(决口后情况),哈尔滨约50年(决口后情况),通河35年(决口后情况),依兰20年(决口后情况),佳木斯15年(决口后情况)。
三、嫩江溃堤水量及其影响分析
在1998年大洪水期间,嫩江干堤共有5个堤防段出现了决口,分别是黑龙江省泰来县的拖力 河、白什哈、老局子堤防段、杜蒙县的拉海堤防段,肇源县的胖头泡堤防段。目前关于这5个堤防段决口跑水量及对嫩江、松花江洪水影响分析的报告还未完成,初步分析5处决口跑水量约70亿m3左右。推算下游各站还原洪峰流量和重现期分别为:大赉洪峰流量22400m3/s,重现期300年;下岱吉洪峰流量23300m3/s,重现期250年;哈尔滨洪峰流量23500m3/s,重现期250年;通河洪峰流量22500m3/s,重现期170年;依兰洪 峰流量22900m3/s,重现期160年;佳木斯洪峰流量22700m3/s,重现期70年。
四、水库的防洪作用
在1998年嫩江、松花江发生大洪水期间,主要有以下水库发挥了削峰调洪和拦蓄作用。
1.音河水库 该水库是位于嫩江中游右侧二级支流音河上的大型水库。8月9日23时,该水 库最大入库洪峰流量为1960m3/s,最大出库流量为1080m3/s,削减洪峰44.9%,为下游及干流防洪起到了调洪作用。
2.察尔森水库 该水库是嫩江一级支流洮儿河上的唯一一座大型水库。受1998年7月16~29日和8月7~11日 降雨过程的影响,察尔森水库先后出现三次洪水过程。在察尔森水库来水的同时,水库下游 归流河也发生了超历史的特大洪水,大石寨水文站在7月27日和8月11日先后出现两次洪峰,洪峰流量分别为14003m/s和800m3/s(为1932年以来调查最大流量531m3/s的2.6倍和1.5倍)。归流河的来水与察尔森水库的放流合成的洪峰流量直接威胁着下游镇西, 为了给镇西削峰、错峰,水库动用了全部防洪库容,拦蓄洪水总量25.5亿m3,调节水量15.4亿m3。察尔森水库第一次洪峰发生在7月22日,最大入库洪峰流量1030m3/s,除发电流量50m3/s外,其余部分由水库全部拦蓄,削峰率为95%,因此下游镇西没有发生洪水。第二次洪峰发生在7月27日,最大3小时入库洪峰流量1800m3/s,出库流量为300m3/s,削峰率为83.3%,使镇西组合洪峰流量降为1070m3/s,小于镇西水文站防洪大堤实际抗洪能力1200m3/s。若没有察尔森水库的拦蓄,镇西水文站将出现2910m3/s的洪峰。第三次洪峰发生在8月10日,最大入库洪峰流量1185m3/s,使水库出现入汛以来最高水位366.40m,仅低于5 00年一遇的设计洪水位(366.47m)0.07m,在水库已没有什么调蓄能力的情况下,泄流91.0m3/s,削峰率为23.3%。
3.白山、丰满水库 白山、丰满水库是位于第二松花江上游的大型水库。白山、丰满水库的放流,直接影响到松 花江干流洪水的大小,由于1998年第二松花江来水量较小,对形成松花江干流洪水的影响较小。但是白山、丰满水库对于削减第二松花江洪峰还是起到了一定作用。白山、丰满水库对应嫩江三次洪水削减第二松花江洪峰分别为500m3/s、700m3/s和2000m3/s。
4.莲花水库 该水库是位于牡丹江下游的大型水库,在松花江干流发生特大洪水期间,水库正在试运行阶段,在水库入库流量为400~500m3/s时,水库采取不泄流或少量发电的原则,最大出流为100~200m3/s,为松花江干流佳木斯江段削峰流量近400m3/s。
第五节 与历史洪水比较分析
一、嫩江1998年洪水与历史洪水比较
(一)嫩江历史洪水基本情况 对于嫩江流域历史洪水,曾进行了大量的调查工作,但由于本流域开发较晚,因此较久远年代和历史洪水调查不完整,调查到的历史大洪水年份主要有:1932年;1949年以后,嫩江实 测的两次大洪水年份是1969年、1988年,以上两年洪水均小于1932年洪水。
(1)1969年洪水是嫩江全流域型洪水,由于该年洪水峰高量大,水位高,是嫩江特大洪水的典型代表。 1969年8月中下旬,嫩江流域连续出现了4次降水过程,雨区覆盖了整个嫩江流域,流域平均 雨量约220mm,甘河、诺敏河、讷漠尔河、洮儿河流域的雨量较大。4次降水过程嫩江流域平均降水量均在40~60mm之间。 由于1969年暴雨历时长,笼罩面积大,雨量集中,从而在嫩江干支流均发生了较大洪水,造成全流域型洪水,干流齐齐哈尔以下出现了仅次于1998年的历史实测最大洪水。1969年嫩江流域主要站洪水特征值见表3-6。
(2)1988年洪水为上游型洪水,支流甘河柳家屯水文站及干流阿彦浅、同盟水 文站洪峰流量为历史实测最大。8月12日甘河柳家屯水文站洪峰水位227.14m,相应流量3020m3/s;8月12日阿彦浅水文站洪峰水位198.87m,相应流量6550m3/s;8月15日同盟水文站洪峰水位170.44m,相应流量10000m3/s。
(二)1998年洪水与历史洪水比较 1.与1932年调查洪水比较 1998年嫩江干流富拉尔基、江桥水文站的洪峰流量,均大于1932年的洪峰流量;在江桥棿?赉区间堤防多处溃口跑水的情况下,大赉水文站的洪峰流量仍超过1932年的洪峰流量,各站1998年洪峰流量较1932年的最大洪峰流量偏大幅度为40%~70%,比较情况详见表3-7。
2.与1988年洪水比较 1998年嫩江阿彦浅、同盟水文站洪峰流量均超过1988年,分别是1988年洪峰流量的1.1和1.2倍;阿彦浅水文站洪峰水位低于1988年,同盟水文站洪峰水位超过1988年,比较情况详见表3-8。
3.与1969年洪水比较 (1)洪峰流量远大于1969年洪水。1998年嫩江中游同盟、富拉尔基水文站洪峰流量分别是1969年洪峰流量的1.2倍和1.55倍,江桥水文站洪峰流量是1969年洪峰流量的2.5倍,嫩江下游大赉水文站在上游堤防决口情况下,洪峰流量仍是1969年洪峰的1.8倍。从洪水重现期看,同盟 、富拉尔基、江桥、大赉四站1969年洪水的重现期依次为25年、40年、17年、11年,而1998年洪水的重现期(初估值)依次为60年、150年、超480年、70年(大赉为上游决口后洪峰流量对应的重现期),详见表3-9。
(2)洪峰水位高于1969年水位。1998年嫩江最高水位从上游的阿彦浅水文站至下游的大赉水文站普遍 高于1969年的最高水位,其中阿彦浅—富拉尔基江段高0.30~0.39m,江桥高1.61m,大赉高1.29m,详见表3-10。
(3)洪水传播速度明显比1969年快。1969年洪水的洪峰从同盟推进到富拉尔基用了5天时间,从富拉尔基传播到江桥用2天时间。而1998年洪水的洪峰从同盟演进到富拉尔基只有1天多时间,从富拉尔基传播到江桥也只用了1天时间。从同盟到江桥,1998年洪水传播时间较1969年洪水减少了近5天。
(4)形成嫩江洪水的河流区域不同。1969年洪水主要来自于同盟以上流域,同盟以下各支流 来水量不大,从江桥水文站洪峰组成看,同盟水文站洪峰占江桥水文站洪峰的83%,同盟—江桥区间洪水只占江桥洪峰的17%。1998年嫩江是干支流同时发水,各河洪水量级都很大,尤以诺敏河、阿伦河、雅鲁河、绰尔河洪水最为稀遇。从江桥水文站洪峰组成看,同盟水文站洪峰占江桥水文站洪峰的47%左右,富拉尔基—江桥区间洪峰占江桥站的41%左右。
(5)高水位持续时间较1969年长。齐齐哈尔、江桥、大赉三站1969年超警戒水位天数依次为19天、19天、26天,而1998年超警戒水位天数依次为38天、49天、89天。与1969年比较,齐齐哈尔、江桥、大赉三站超警戒水位天数分别增长了19天、30天、63天。
(6)洪水总量远大于1969年。嫩江富拉尔基水文站1998年最大1天、3天、7天、15天、30天洪量较1969年值偏大30%~48%,最大60天洪量偏大68%。大赉水文站1998年最大1天、3天、7天、15天、30天洪量较1969年值偏大62%~76%,最大60天洪量为1969年值的2倍,见表3-11。 (7)形成暴雨洪水的天气系统与1969年相近。1998年与1969年天气形势基本一致,是由冷涡(包括蒙古气旋、冷锋、高空槽等)形成的多场次降雨,只是1998年降雨的场次更多、强度 更大、范围更广。 由上述分析比较可知,1998年嫩江洪水远大于调查和历史实测洪水。
二、松花江1998年洪水与历史洪水比较
(一)松花江历史洪水 松花江哈尔滨水文站自1898年开始水文项目的观测,已有100年的实测水文观测资料。松花江的洪水以1932年为最大,通河以上1957年次大,依兰以下1960年次大。
(1)1932年的全流域大洪水,是由嫩江、第二松花江、拉林河、牡丹江同时来水造成的,哈尔滨的洪峰流量为16200m3/s。
(2)1957年松花江洪水,是由嫩江、第二松花江和拉林河三条江河的洪水遭遇形成的。7月初嫩江各支流开始涨水;8月初嫩江支流雅鲁河、绰尔河、洮儿河等出现较大洪水。嫩江下游大赉水文站8月9日水位明显上涨,至8月29日最大流量达7790m3/s,到10月8日该站流量才消退到2000m3/s以下。在嫩江出现较大洪水的同时,第二松花江也出现特大洪水,丰满水库最大入库流量达16000m3/s,水库最大出库流量5900m3/s。与此同时,与第二松花江相邻的拉林河也出现洪峰流量为1090m3/s的洪水。由于嫩江洪水与第二松花江、拉林河洪水遭遇,形成了松花江特大洪水。哈尔滨水文站实测最高水位120.05m,最大流量12200m3/s。
(3)1960年下游洪水,是由上游较大洪水(哈尔滨水文站洪峰流量9100m3/s)与牡丹江大洪水(长江屯水文站洪峰流量8580m3/s)遭遇形成的特大洪水,依兰水文站洪峰水位99.09m,相应流量17600m3/s;佳木斯水文站洪峰水位80.63m,相应流量18400m3/s;富锦水位站洪峰水位61.02m。
(二)松花江1998年洪水与历史洪水比较 1.与1932年洪水比较 1998年在嫩江江桥—大赉区间堤防多处溃水的情况下,哈尔滨水文站的实测最大洪峰流量16600m3/s,仍超过1932年的洪峰流量,即哈尔滨以上实测洪峰流量超过1932年,哈尔滨以下各主要水文站的实测洪峰流量均未超过1932年。若考虑洪水还原,通河以上洪峰流量超过1932年,依兰以下洪峰流量与1932年相当。
2.与1957年洪水比较 (1)洪水来源不同。1957年松花江洪水是由嫩江、第二松花江、拉林河洪水遭遇形成的,三条江河洪水占哈尔滨水文站洪峰的比例分别为52.7%、40%和7.3%。1998年松花江洪水则完全是由嫩江洪水下泄而形成的,嫩江洪水占哈尔滨水文站洪峰组成的94.5%,第二松花江 、拉林河的来水仅占哈尔滨洪峰组成的5.5%,详见表3-12。 (4)高水位持续时间长。下岱吉、哈尔滨、通河、佳木斯水文站1957年超警戒水位天数依次为52天、33天、43天、26天,而1998年超警戒水位天数依次为61天、50天、60天、32天。与1957年比较,下岱吉、哈尔滨、通河、佳木斯各站超警戒水位天数分别增长了9天、17天、17天、6天。 (5)洪水传播速度较1957年稍快。1957年大赉水文站洪峰传播到哈尔滨水文站历时8天,从哈尔滨水文站传播到佳木斯水文站历时5天。1998年嫩江洪水由大赉推进到哈尔滨历时7天,从哈尔滨传播到佳木斯水文站历时4天,均较1957年的洪水传播时间有所缩短。 (6)实测洪水总量超过1957年。1998年松花江洪水在嫩江堤防决口跑水量还未 还原的情况下,哈尔滨水文站实测7天、15天、30天、60天、120天最大洪量较1957年值偏大40%~50%,佳木斯水文站偏大约10%左右,详见表3-15。
3.与1960年洪水比较 1998年洪水与1960年洪水比较,依兰、佳木斯两水文站的洪峰水位、流量均未超过1960年,富锦水位站洪峰水位 超过1960年洪峰水位0.09m(详见表3-16)。洪水来源也有所不同,1998年洪水基本来自上游,而1960年洪水是由上游来水与牡丹江洪水遭遇形成。相对干流洪水牡丹江的洪水比较尖瘦,因此1998年上游干流来水造成的下游洪水过程比较肥胖,在洪峰流量小于1960年的情况下,佳木斯水文站除7天洪量接近1960年外,15天、30天、60天的洪量均超过1960年(见表3-17)。
第四章 西 江 洪 水
第一节 概 述
西江是珠江流域的干流,发源于云南省沾益县马雄山,自西向东流经云南、贵州、广西、广东等省区。西江水系从上至下河段分别称南盘江、红水河、黔江、浔江,汇桂江后称西江,流域面积353120km2,河长2075km。西江流域主要河流及水文站点分布情况见图4-1。 1998年6月中下旬,西江流域北部地区普降暴雨到大暴雨,局部特大暴雨,致使西江发生了20世纪以来仅次于1915年的第二大洪水,干流梧州水文站最高水位达26.51m,实测最大流量52900m3/s,重现期超过100年,居历史实测第二位。
第二节 暴雨洪水特点
一、暴雨特点
1998年6月中下旬,受高空低槽、西南低涡、切变线和华南静止锋的共同影响,西江流域出现了持续性的暴雨到大暴雨、局部特大暴雨的降雨过程。其环流天气系统为:在500hPa上空出现撊呒幸坏蛿的天气形势,即乌拉尔山阻塞高压、鄂霍茨克高压、副热带高压和贝加尔湖低压(包括西南低涡)。由于“三高”的出现,使贝加尔湖低压不易减弱和东移,并能持续维持,容易造成青藏高原东部不断有小槽东移并引起小股冷空气南下,同时副热带高压脊线偏南,范围宽广,西江流域正处于其西北部边缘,而西南暖湿气流与冷空气恰在华南交汇,造成持续性的暴雨过程。这场暴雨的特点如下所述。 (1)降雨历时长,雨量大。暴雨从6月14日开始,到6月26日结束,历时12天。在这次暴雨 过 程中,西江流域绝大部分地区降雨量在200mm以上,暴雨中心所在的柳江和桂江流域面雨量超 过了400mm,其中最大过程点雨量986mm(桂江流域广西兴安县华江雨量站),最大日雨量355mm(柳江流域广西融安县长安水文站)。与历史同期相比,西江流域大部分地区平均雨量普遍偏多,黔江区段、浔江北岸区段、桂江下游地区及暴雨中心地带的大部分地区偏多1倍以上,暴雨中心地带局部偏多2倍以上。 (2)雨区移动与洪水传播方向相一致。西江流域暴雨雨区移动恰与洪水传播方向相一致,因而,有利于下游洪水的形成,加大了下游洪水的量级。 (3)降雨分布不均匀,局部暴雨大。西江暴雨雨区时而稳定时而摆动,降雨分布不均。局部性的大暴雨也很明显,如广西融江长安水文站6月21日雨量达355mm,而与之相距50km的古宜水文站雨量仅18mm,相差达19.8倍。 (4)暴雨覆盖范围大。根据降雨等值线图量算,场雨量大于100mm的雨区面积约为190000km2;大于300mm的雨区面积约62280km2;大于500mm的雨区面积约17190km2;大于700mm的雨区面积约5400km2;大于800mm的雨区面积约1980km2。
二、洪水特点
受连续强降雨的影响,1998年6月西江流域梧州、高要水文站均发生了百年一遇的特大洪水。这场洪水的主要特点如下。 (1)洪水量级沿程加大。洪水在向下游传播过程中,由于降雨走向与洪水传播方向一致,沿程洪水相继加入,洪水量级不断加大,西江干流上游红水河迁江水文站仅发生了一般洪水,中游武宣水文站发生较大洪水,大湟江口水文站发生大洪水,下游梧州和高要两个水文站则发生了特大洪水。主要控制站自上而下武宣、大湟江口、梧州和高要各站洪水的重现期分别 为15年、20年、125年和100年。 (2)全流域发生洪水。西江流域从各支流到干流暴雨不断,雨区既有移动又相对稳定,桂江、古宜河、融江、龙江、洛清江、柳江、红水河以及左江、右江、蒙江均发生了不同程度 的暴雨洪水,而且各江河洪峰到达汇合点的时间基本相应,有利于洪水组合叠加。 (3)上游多复峰,下游呈单峰。由于西江上游和柳江、洛清江、桂江等支流降雨过程多、时间长,致使上游各站洪水过程呈多次复峰;各支流相继汇入干流,组合叠加,又致使下游 呈单峰。如柳江柳州水文站出现了4个洪峰;桂江桂林水文站出现了6个洪峰; 洛清江对亭水文站出现了6个洪峰, 且高水位维持时间也较长;而西江干流梧州、高要水文站则形成了一个连续上涨的十分“肥胖”的洪峰。 (4)区间水量大。在洪水的发展过程中,流域内区间持续降雨,区间水量不断加入,再加上水库不断加大泄量(浔江附近的金田水库最大泄洪流量400m3/s,黔江附近的达开水库泄洪流量800m3/s,郁江西津水电站最大泄洪流量5000m3/s),这种区间水量的不断加入, 也是造成西江梧州、高要水文站“98.6”洪水超百年一遇的重要原因之一。
第三节 暴雨洪水发展过程
一、降雨发展过程
受天气系统变化的影响,西江“98.6”洪水的降雨过程主要分为三个阶段。 (1)第一阶段为6月14~20日。6月14日降雨首先从桂江及古宜河上游开始,15日雨区向融江、龙 江、洛清江、柳江、红水河发展,最大日雨量融江林洞达195mm;16日暴雨在上述河流加强并扩展到左右江及蒙江上游;17日整体降雨稍减,暴雨主要集中在桂江及洛清江;18日降雨范围扩大,强度加强,桂江上游、古宜河、红水河局部出现了大暴雨,洛清江的对亭水文站下了特大暴雨,日雨量达214mm;19~20日,雨势稍有减弱,暴雨区主要分布在右江百色—田东区间,日雨量百色水文站106mm,荣华水文站118mm,洛清江中下游至黔江武宣之间,对亭日雨量113mm、象州日雨量100mm、武宣日雨量97mm,其余为中到大雨。 (2)第二阶段为6月21~24日。雨势再次加强,西江流域普降暴雨到大暴雨,日最大点雨量:桂江华江269mm、柳江长安355mm、洛清江两江160mm、红水河凤梧122mm、右江那佐119mm、浔江水晏134mm、蒙江大化118mm、北流河石碗咀91mm。6月23日桂江流域平均雨量约为193mm,24日桂林水文站出现的最高水位147.70m(为该站1936年建站以来实测最高水位),即为该暴雨所形成。 (3)第三阶段为25~26日。这阶段的降雨明显东移,暴雨中心主要集中在广西鹿寨、象州 、武 宣、金秀一带,而且在昭平一带形成一个范围小、强度明显加强的暴雨中心。这一地区的降 雨正好与主河道洪水组合,对梧州洪峰起到了“戴帽”作用。 西江流域“98.6”洪水降雨等值线图见图4-2。
二、洪水发展过程
受上述降雨影响,西江干流及桂江、柳江、洛清江、郁江、蒙江、北流河等支流先后发生了 不同程度的洪水过程。其中,桂江上游漓江桂林水文站6月份出现6次洪峰,最大的一次出现在24日16时42分,最高洪峰水位达147.70m,超过警戒水位(145.00m)2.70m,相应流量5380m3/s。其洪峰水位和流量均超过1936年建站以来实测最高值(1952年最高水位147.43m,最大流量5190m3/s),洪水频率超过30年一遇;柳江干流柳州水文站25日13时出现19 98年最大洪峰,洪峰水位为85.36m,超过警戒水位(81.50m)3.86m,洪峰流量20300m3/s。 在“98.6”西江洪水中,受干流黔江武宣水文站3次洪峰、郁江及达开水库开闸泄洪的共同影响,浔江大湟江口水文站自6月17日起,水位持续上涨,涨洪历时达241小时,涨幅达15.18m,洪峰水位为37.34m,超过保证水位(32.00m)5.34m,仅次于1994年的37.51m,列建站(1951年)以来第二位,相应流量41400m3/s。 受上游浔江来水影响,加上桂江昭平水文站的6次洪峰、蒙江太平水文站的3次洪峰均汇入了梧州水文站洪水过程的涨水段,而且太平水文站与昭平水文站的峰现时间交错,来水互补,使梧州水文站 洪水于6月17日14时起涨,并于28日11时出现洪峰,涨洪历时长达11天,涨幅达17.74m,洪峰水位为26.51m,超过保证水位(18.00m)8.51m,洪峰流量52900m3/s。同时,由于桂江、蒙江、北流河及区间来水比重较大,且与干流来水遭遇时间较长,使梧州水文站的洪水量级超过了1994年洪水(1994年最高水位为25.91m,最大流量为49100m3/s),为1900年设站以来仅次于1915年(水位为26.89m,流量为54500m3/s)的第二大洪水。 西江各河流主要控制站洪水特征值见表4-1。梧州及相关水文站“98.6”洪水过程线见图4-3。
第四节 洪 水 分 析
一、主要控制站径流组成分析
“98.6”西江梧州的洪水主要来自上游浔江,从洪峰流量来看,大湟江口的洪峰流量占梧州洪峰流量的80.3%;从水量方面来看,梧州的次洪水总量为528.80亿m3,浔江大湟江口、桂江昭平水文站分别为397.55亿m3、51.84亿m3,分别占梧州水文站次洪总量的75.2%和9.8%;区间(包括蒙江、北流河)占15.0%。
二、主要控制站重现期分析
西江水系主要控制站1998年洪水情况为:桂江是上游水大下游水小,上游桂林水文站6月24日16时42分出现的1998年最大洪峰,重现期相当于30年,而下游昭平水文站出现的洪峰重现期低于5年。红水河迁江以下至西江梧州、高要水文站,洪峰流量重现期则逐段增大:迁江水文站为2年,梧州水文站达125年,高要水文站为100年。 西江主要河段控制站“98.6”洪水峰量频率及排位表见表4-2
三、水利工程对洪水的影响分析
自从1994年西江流域发生解放以来第一位实测大洪水以后,沿江重要城市柳州、桂平、梧州 等,相继修建了部分城市防洪工程。浔江河段两岸的防洪堤也进行了加高加固。但由于河流 内已建或在建的电站,基本上是径流式电站,因此调蓄作用很小,对大洪水影响不大。而防 洪堤的修建,则使得洪水归槽,因此在相同水量时水位会抬高。在“98.6”洪水中,防洪堤的这种作用较为明显。 在“98.6”洪水中,干流大皇江口以上、支流蒙江的水量均小于“94.6”洪水水量;北流河洪水水量稍大于“94.6”洪水;桂江在这两场洪水中的来水基本相当;上游干支流合成的最大流量与“94.6”洪水相近。而梧州水文站“98.6”洪峰水位达26.51m,比“94.6”洪峰水位高0.60m。分析认为,其主要原因是浔江两岸防洪堤围加高加固起到了重要作用。在“94.6”洪水中,桂平、平南两县沿江堤围绝大部分溃决或漫顶,涌入两县的平均流量约为2600m3/s,而且堤围溃决发生在涨洪段,减少了河道下泄流量,降低了洪峰水位。而在“98.6”洪水中,浔江沿江堤围基本未发生溃决,洪水在主河道内下泄,对下游洪峰起到增大作用。根据浔江水面线,“98.6”、“94.6”两洪水水面线交点在平南县的大江边,该点以下至南渡口(罗定江与西江干流交汇处)“98.6”比“94.6”洪水水位逐渐增高,其中大江边至藤县增高0.39m。
第五节 与历史洪水比较分析
1915年西江发生了有记录以来的最大洪水,梧州水文站最高水位达26.89m,最大流量为54500m3/s,由于该年缺乏详细资料,现将1998年洪水和1994年洪水进行对比分析。 1994年6月中旬,西江、柳江、黔江、浔江发生了中华人民共和国成立以来(截至1994年底)的最大洪水(相当或超过50年一遇),黔江武宣—浔江大湟江口河段的洪峰水位及洪峰流量均为有实测资料记录以来的最大值,西江梧州水文站洪峰水位达25.91m。1998年6月西江流域又发生了超过“94.6”洪水的百年一遇特大洪水。这两场特大洪水的水量虽均主要来自浔江,但由于暴雨的时空分布不同,使西江流域干流主要控制站的洪水特性差异很大,现将这两场暴雨洪水特性对比分析如下。
一、水位比较
“98.6”洪水起涨水位低,洪水来得快,涨幅大。西江中下游水位普遍自6月16~18日从较低水位开始起涨,到26~28日各站先后出现洪峰水位,涨水时间仅10~11天,但水位涨幅却超过10~17m。如浔江大湟江口水文站水位由22.16m涨至37.34m,涨幅达15.17m;西江梧州水文站水位由8.77m涨至26.51m,涨幅达17.74m;高要水文站水位由2.38m涨至13.32m,涨幅达10.94m。而“94.6”洪水西江干流中下游各站水位涨幅普遍低于“98.6”洪水,大湟江口、梧州、高要各水文站水位涨幅分别为:13.57m、11.79m、6.8m。从洪峰水位上看:梧州水文站“98.6”洪峰水位(26.51m)高于“94.6”(25.91m)的洪峰水位0.6m(见图4-4)。高要水文站由于近几年河道挖沙,河床明显冲深,所以该站“98.6”洪峰水位(13.32m)低于“94.6”洪峰水位(13.62m),如果该站“98.6”洪水的最大流量52600m3/s在1994年出现,则高要水文站1994年的洪峰水位将达到13.7~13.8m左右。西江干流其余各站“98.6”的洪峰水位均低于“94.6”的洪峰水位(见表4-3)。
二、流量比较
在西江流域上中游,“98.6”洪水的洪峰流量小于“94.6”洪水的洪峰流量,各站洪水过程呈现多峰;在西江下游,“98.6”洪水的洪峰流量大于“94.6”的洪峰流量,且涨水历时长,退水历时短, 呈单峰洪水过程。梧州水文站“98.6”洪峰流量(52900m3/s)比“94.6”洪峰流量(49200m3/s)多3700m3/s,该站水位由21m至峰顶,涨水历时140小时,而由峰顶退至21m的退水历时仅87小时。具体对比情况见表4-4。 三、洪量比较
在浔江大湟江口以上河段,“98.6”洪水小于“94.6”洪水;在浔江大湟江口以下河段,“98.6”洪水大于“94.6”洪水。主要原因:一是“98.6”洪水在浔江下游不断叠加,区间来水量大,干支流洪水又基本遭遇;二是“98.6”洪水河堤没有溃决,而“94.6”洪水浔江河段防洪堤大部分漫顶溃决(根据估算,“94.6”洪水浔江河段如果没有溃堤,梧州水文站水位可达26.20m)。因此在浔江下游“98.6”洪水洪量明显大于“94.6”的洪量。 “98.6”洪水与“94.6”洪水主要控制站洪量及洪峰对比分析情况见表4-5和表4-6。
第五章 闽 江 洪 水
第一节 概 述
闽江发源于赣、闽、浙三省交界的杉岭、武夷、仙霞等山脉,自北向南流,是我国福建省最大的河流,上游三大支流沙溪、建溪、富屯溪在南平汇合,进入闽江干流,沿途纳尤溪、古田溪、梅溪、大漳溪等支流,流经福州市区后经马尾入海,流域面积60992km2,河长541km(见图5-1)。 1998年6月中下旬,闽江上游降特大暴雨,流域平均降雨440mm,暴雨中心福建光泽县司前雨量站降雨量达1145mm,致使闽江流域发生了20世纪以来的最大洪水,干流竹岐水文站实测洪峰流量达33800m3/s,洪水频率接近百年一遇,居历史实测洪水第一位。
第二节 暴雨洪水特点
一、暴雨特性
1998年6月上旬末,乌拉尔阻塞高压和鄂霍茨克海阻塞高压开始建立,贝加尔湖附近的低涡 稳定少动,我国大陆上中高地区出现两脊一槽的环流形势,使北方冷空气源源不断地向南扩散补充,加上副热带高压稳定偏强、华南上空暖湿气流强盛持久、低层有明显的风向风速辐合等综合因素,致使闽江流域出现连续大暴雨天气。闽江“98.6”暴雨有以下主要特点。
(1)持续时间长,降雨总量大。“98.6”暴雨从6月12日开始,到6月25日早晨结束,降雨日达13天。在此次暴雨洪水过程中,建溪流域(七里街水文站以上)平均降雨量676.2mm,比6月份多年平均降雨量偏多1倍;富屯溪流域(洋口水文站以上)平均降雨量454.8mm,比6月份多年平均降雨还偏多40%;闽江上游流域(南平以上)平均降雨量439.9mm,比6月份多年平均降雨量偏多35%。暴雨中心点累计降雨量比6月份多年平均降雨量偏多3倍左右,占年平均降雨量的一半以上。其中光泽司前雨量站累计降雨量达1145mm,比6月份多年平均降雨还偏多两倍多;建阳黄坑雨量站1082mm,比6月份多年平均降雨还偏多约1.8倍(见图5-2)。 (2)降雨场次多,间歇时间短。6月12~24日,闽江流域共发生7场暴雨,往往是一场暴雨刚过,稍微间歇很短时间后又紧接另一场暴雨(见图5-3)。 (3)雨区稳定少动,降雨相对集中。暴雨中心位置相对稳定在建溪、富屯溪流域上游, 而沙溪及闽江下游降雨相对较小(见图5-4)。闽江南平以上流域平均降雨量为439.9mm,以下流域平均降雨量72.1mm,前者是后者的6.1倍;暴雨量最大的建溪流域,最大点雨量建阳黄坑雨量站1082mm,而建瓯小赤院雨量站仅260mm,最大值是最小值的4.2倍。
图5-3 光泽司前雨量站3小时雨量过程线柱状图
图5-4 闽江流域1998年6月12~24日降水量等值线图(单位:mm)
二、洪水特点
受上述强降雨过程的影响,闽江流域发生了20世纪以来的特大洪水。1998年闽江洪水的主要 特点如下。 (1)洪峰水位高,洪水量级大。由于暴雨持续时间长,降雨总量大,而且降雨区域集中,致使闽江干流及上游支流的洪水峰高量大,干支流共有10个站洪峰水位创历史实测最高值,其中建溪七里街水文站的洪峰水位超过保证水位11.37m,超过1784年的历史调查洪水位0.37m,最大洪峰流量21600m3/s;富屯溪洋口水文站最大洪峰流量13200m3/s(详见表5-1)。本次洪水洪量特别大,七里街水文站最大1日洪量为16.16亿m3,最大7日洪量为56.76亿m3,均达到300年一遇;洋口水文站上述两种时段的最大洪量分别达到9.951亿m3和34.57亿m3,分别为70年一遇和50年一遇。
(2)洪水次数多,洪峰连续出现。6月15~25日10天时间内,闽江上游建溪、富屯溪及闽江干流连续多次发生洪水,七里街、洋口等水文站均连续出现7次洪峰(见表5-2)。水口电站6次入库洪峰流量均在17000m3/s以上,最大的达37000m3/s。 (3)高水位持续时间长。由于雨区稳定少动,洪水连续出现,建溪、富屯溪流域各水文站反复出现超保证水位的洪峰。建溪七里街和富屯溪洋口水文站水位超保证水位的历时分别为217小时和103小时。闽江干流竹岐水文站水位超过保证水位的历时达51小时。
(4)洪水组合特殊。闽江上游支流建溪的崇阳溪、南浦溪、松溪三条支流河流的特大洪峰在建瓯七里街水文站几乎同时相遇,形成特大流量组合。建溪、富屯溪二大支流的特大洪峰在南平也几乎同时相遇。这种洪水组合在闽江历次大洪水中较为罕见,致使闽江干流产生特大洪峰。但是,由于降雨相对集中于建溪、富屯溪,而沙溪洪水较小,并且南平以下区间基本无雨,所以闽江干流竹岐水文站的洪峰流量频率仅接近百年一遇。如果沙溪的洪水稍大一些,或者区间降雨稍大一些,那么,竹岐水文站的洪峰流量将超过1609年大水。
第三节 暴雨洪水发展过程
一、暴雨发展过程
闽江流域“98.6”暴雨从6月12日开始,到25日结束,可分为三个主要降雨过程。 (1)6月12日北方弱冷空气入侵闽江流域,中低层西南气流开始加强,中低层西南风风速辐合出现在江南南部到福建省北部,地面准静止锋维持在这一地区,闽北地区出现了暴雨到大暴 雨天气过程,局部地区达到特大暴雨。6月12~16日,500mm等雨量线包围了崇阳溪流域北部、麻沙溪流域北部及富屯溪流域北部,有三个暴雨中心:光泽司前雨量687mm,建阳黄坑554mm,武夷山550mm。 (2)6月17日北方又一股冷空气入侵闽江流域,地面准静止锋重新增强,并继续滞留在原地,闽江北部再次出现强降雨天气。6月18~22日暴雨区向南扩展,400mm等雨量线包围了富屯溪流域中北部及武夷山五夫周围地区,有三个暴雨中心:光泽雨量536mm,邵武462mm,武夷山五夫420mm。 (3)6月23日副高趋于减弱,闽江流域北部再次出现中到大雨,局部暴雨。25日晨降雨结束。
二、洪水发展过程
自6月12日始,福建闽江支流建溪、富屯溪流域持续性连降暴雨,多次发生洪水,特别是6月21~22日又降大暴雨,致使闽江上游支流建溪、富屯溪及闽江干流发生特大洪水。 建溪七里街水文站出现了7次洪水过程,洪水位于6月13日超过警戒水位,6月22日19时30分最高洪峰水位为108.37m,超过危险水位11.37m,超过历史最高水位(104.63m,1939年6月)3.74m,超过1784年历史调查洪水位0.37m,洪峰流量21600m3/s,洪 水频率相当于150年一遇。6月26日,水位回落至警戒水位以下。 富屯溪洋口水文站也出现了多次洪水过程,洪水位于6月14日超过警戒水位, 6月22日23时36分最高洪峰水位为11688m,超过保证水位(112.00m)4.88m,超过历史最 高水位(115.85m,1992年7月)1.03m,洪峰流量13200m3/s,洪峰频率约为50年一遇。6月27日,水位回落到警戒水位以下。 受上游支流洪水的影响,闽江干流南平也相应出现了7次洪峰,6月23日3时18分延福门水位站洪峰水位79.51m,超过保证水位(73.00m)6.51m,超过历史最高水位(75.95m,1992年7月)3.56m,据推算其下游水口电站6月23日6时入库洪峰流量为37000m3/s,为20世 纪闽江最大洪水。水口电站于6月22日17时全开泄洪,由于水库的调蓄作用,干流下游控制站竹岐水文站6月23日14时洪峰水位16.95m,超过保证水位(14.50m)2.45m,超过历史 最高水位(16.51m,1992年7月)0.44m,洪峰流量33800m3/s,超过最大实测流量(30300m3/s,1992年7月)2500m3/s,经还原计算后,洪峰流量为34500m3/s,洪水频率 接近百年一遇。闽江下游北港文山里水文站6月23日14时30分洪峰水位12.24m,实测洪峰流量10100m3/s。福州解放大桥(上)潮位站6月23日11时45分洪水高潮位8.78m,解放大桥(下)潮位站23日11时30分出现洪水高潮位8.22m。
第四节 洪 水 分 析
一、还原计算
闽江干流延福门水位站6月23日3时18分洪峰水位79.51m,水口电站于6月22日17时全开泄洪 ,由于水库的调蓄作用,干流竹岐水文站23日14时出现洪峰水位16.95m,洪峰流量33800m33/s,经马斯京根法演算及库区入流还原计算后,竹岐水文站洪峰流量约为34500m3/s,最大1日、3日、7日、15日和30日洪量分别为:27.96亿m3、64.00亿m3、118.5亿m3、182.1亿m3和222.8亿m3(详见表5-3)。
二、主要控制站重现期分析
闽江干流竹岐水文站“98.6”洪水经验重现期为100年,其上游十里庵水文站“98.6”洪水的经验重现期为200年。在20世纪中,“98.6”洪水为首。
三、洪水组成分析
从表5-4可以看出,建溪七里街水文站和富屯溪洋口水文站以上的集水面积共占竹岐水文站 以上流域面积的50%,而最大1天、3天、5天和次洪水量所占竹岐水文站洪水量的比重分别达到95%、81%、78%和77%。因此,“98.6”闽江洪水主要来源于建溪和富屯溪,而其他50%的地区暴雨洪水相对较小。这就是为什么十里庵水文站的洪峰达到200年一遇,而竹岐水文站的洪峰流量只接近百年一遇的原因。
由此可知,1998年闽江洪水的组合并不是最恶劣的情形,如果雨区扩大向南到支流沙溪及干流南平以下地区,闽江将形成比“98.6”更大的洪水。
四、分洪水量及其影响分析
1998年6月23日5∶10洪水冲垮闽侯白沙防洪堤,决堤位于竹岐水文站上游约3km处。经计算,分洪水量为0.058亿m3。因决堤淹没的范围比较小,分洪水量小,对竹岐水文站洪峰及洪量影响甚小。
第五节 与历史洪水比较分析
一、历史调查大洪水
据原福建省水文总站与华东水电勘测设计院的调查,闽江干流在近几百年内,共发生3次历史大洪水(不包括实测大洪水):1416年、1609年和1900年大水。 1416年洪水,由于年代久远,其洪峰流量无法得出定量的成果,但据文献资料考证,进行定性地分析,其量级要大于1609年洪水。 1609年洪水,根据华东水电勘测设计院的定量分析,这场洪水竹岐水文站的“洪峰流量约为40000m3/s”,“重现期为300年”。 1900年洪水,据调查分析,建溪、富屯溪洪水较大,建溪七里街水文站洪峰流量达20300m3/s ,富屯溪洋口水文站洪峰流量12400m3/s,沙溪洪水相对较小,闽江干流南平十里庵水文站洪峰流量29500m3/s,下游竹岐水文站洪峰流量为29400~29800m3/s,相当于35年一遇。
二、实测大洪水
自1934年闽江干流竹岐水文站有实测资料以来,闽江共发生了10次大洪水,平均6~7年发生一次 ,特别是90年代以来,闽江竹岐水文站发生了两场流量超过30000m3/s的大洪水,其一发生在1992年7月,另一场即为“98.6”洪水。 1992年7月初,闽江流域出现历时5天的暴雨天气,雨区主要在闽江北部,暴雨中心位于建溪上游,中心点雨量达450mm。受降雨影响,闽江干支流同时发生洪水,建溪、富屯溪洪峰与区间洪水几乎同时遭遇,闽江干流出现特大洪水。7月6日下午建溪七里街水文站和富屯溪洋口水文站 相继出现洪峰流量10900m3/s和11500m3/s,沙溪沙县水文站同时流量为3000m3/s 。闽 江干流十里庵水文站7月6日晚洪峰流量27500m3/s,竹岐水文站7月13日洪峰流量达30300m3/s,为1877年以来的最大洪水。
三、“98.6”洪水与“92.7”洪水比较
1.雨区分布 “98.6”洪水暴雨主要集中在南平以上,南平至竹岐区间雨量少,南平十里庵水文站洪峰流量36100m3/s,其下游竹岐水文站洪峰流量为34500m3/s(还原),衰减1600m3/s。“92.7”洪水降雨也集中在南平以上,但雨区随洪峰向南扩展,南平至竹岐区间较大,南平十里庵水文站洪峰流量27500m3/s,其下游竹岐水文站洪峰流量为30300m3/s,增加2800m3/s。 2.降雨量级 “98.6”洪水降雨历时为13天,暴雨中心雨量为1145mm,300mm以上降雨的笼罩面积为31170km2;“92.7”洪水降雨历时为5天,暴雨中心雨量为450mm,300mm以上降雨的笼罩面积为2580km2。 3.洪水组成 闽江上游三大支流洪水组合:“98.6”洪水建溪来水占60.3%,富屯溪来水占36.9%,沙溪来水占2.8%;“92.7”洪水建溪来水占40.8%,富屯溪来水占46.0%,沙溪来水占13.2%。两次洪水均属建溪、富屯溪联合来水型,但“98.6”洪水建溪来水占特别大的比重,而沙溪来水则很小。 4.洪峰流量 干流竹岐水文站“98.6”洪水还原的洪峰流量约为34500m3/s,与“92.7”洪水相比,洪峰流量约大4200m3/s,洪峰水位约高0.79m。建溪七里街水文站和富屯溪洋口水文站的洪峰也大于“92.7”洪水。 5.洪量 七里街、洋口和竹岐水文站的最大1天、3天和7天洪量,“98.6”洪水均比“92.7”洪水大,其中上述三站“98.6”洪水最大7天水量分别比“92.7”洪水偏多135%、72%和45%。 6.超过保证水位的历时 七里街、洋口和竹岐水文站“98.6”洪水超过保证水位的历时分别比“92.7”洪水长65小时、69小时和9小时。 由上述对比分析可知,闽江“98.6”洪水的降雨分布较“92.7”洪水集中,降雨强度、降雨历时及降雨总量都大于“92.7”洪水,闽江干流及支流建溪、富屯溪的洪水水量、高水位持续时间、最高水位、洪峰流量等几个方面都超过闽江“92.7”洪水,堪称20世纪的最大洪水。 闽江“98.6”洪水与“92.7”洪水对比分析情况见表5-5。
经考证分析,竹岐水文站1609年洪水、“98.6”洪水、“92.7”洪水、1900年洪水的经验重现期分别为300年、100年、50年、35年,在20世纪中,“98.6”洪水为首位,“92.7”洪水为第二为,1900年洪水列第三位。其上游十里庵水文站“98.6”洪水、1900年洪水、“92.7”洪水的经验重现期分别为200年、50年、35年。 综合以上比较分析,可以看出,闽江1998年洪水是有实测记录以来最大的一次洪水,也是20世纪以来最大的一次洪水。
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