吳付華，樊明蘭，程琳

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 流域概況

大渡河是岷江的最大支流，發(fā)源于青海省境內(nèi)的果洛山南麓，分東、西兩源，東源為足木足河，西源為綽斯甲河，兩源在雙江口匯合后始稱大渡河。該流域地處青藏高原東南邊緣向四川盆地西部的過渡地帶，地理位置界于東經(jīng)99°42'～103°48'，北緯28°15'～33°33'間。干流河道全長1062 km，流域集水面積77400 km2(不含青衣江)。

大渡河流域形狀較狹長，兩岸支流發(fā)育較對稱，流域總體略呈“L”型，地勢總的特點(diǎn)是北部高，中部隆起，西南部最高，東南部最低。雙江口以上為丘狀高原、山原地貌，主源河道平均坡降達(dá)6.2‰。山原的東南自雙江口以下開始進(jìn)入峽谷區(qū)，直至銅街子均屬高山峽谷地貌，河流下切劇烈，水流湍急，為典型的山區(qū)河流。銅街子至河口段屬四川盆地邊緣，水流平緩，沙洲和岔流較發(fā)育。

大渡河瀘定以上流域周界高程一般在3000 m以上，有不少4000～5000 m 高的山峰，瀘定以下分水嶺有一些較低的埡口，高程在2000 m 左右，成為水汽的主要通道。

2 流域暴雨特性分析

2.1 形成暴（大）雨的主要天氣系統(tǒng)及環(huán)流形勢

形成大渡河流域降水最主要的天氣系統(tǒng)有西風(fēng)槽、切變線和低渦。5～10月南支西風(fēng)急流北移，在中緯度地區(qū)與北支急流合并，印度熱低壓大大加深，西太平洋副高脊線由15°N 向北移到25°N，在22°N 以南出現(xiàn)了東風(fēng)急流，在東風(fēng)急流的下方為印度西南季風(fēng)氣流。此時(shí)西南、東南季風(fēng)盛行，攜入大量水汽，使流域內(nèi)氣候溫暖濕潤，降雨及雨日集中。

大渡河流域發(fā)生大的降水過程時(shí)的環(huán)流形勢主要有兩種:(1)烏拉爾山阻塞高壓，高壓以東為低槽;(2)烏拉爾山至貝加爾湖一帶被∪型低槽控制。統(tǒng)計(jì)表明兩種環(huán)流形勢情況分別約占30%和60%。兩種環(huán)流形勢的共同特點(diǎn)為:受太平洋副熱帶高壓、中緯度西風(fēng)帶系統(tǒng)等共同作用，西南氣流將大量暖濕空氣輸送到大渡河流域，與冷空氣相遇往往形成流域內(nèi)強(qiáng)降水過程。

在有利于環(huán)流形勢情況下，較強(qiáng)的小股冷空氣東移，其槽尾切變線南伸至大渡河上游一帶，在高原切向摩擦、高原熱力及地形的共同作用下，切變線上常伴隨有低渦，造成以上游為主的長歷時(shí)降水過程;當(dāng)降水系統(tǒng)自西北向東南移至大渡河中、下游地區(qū)，位勢渦度往往垂直輸送，中緯度常出現(xiàn)低渦，地面則常為冷鋒系統(tǒng)，在地形等作用下，水汽上移較為困難，往往形成中、下游暴雨過程。

2.2 暴（大）雨的時(shí)、空分布

據(jù)資料分析，大渡河流域受西南季風(fēng)和北方冷空氣共同影響，5～10月雨量約占全年降水的80%～90%，雨日亦占全年的80%左右，但暴(大)雨一般發(fā)生在6～9月，以7月居多，個(gè)別年份亦有早在4月(如1979年4月29日在田灣)，或晚至10月(如1973年10月5日在栗子坪)發(fā)生，暴雨的年最大一日雨量多發(fā)生在8月。一次暴雨過程一般為l～2 d，主雨段約12 h，且多夜雨。

瀘定以上流域集水面積58943 km2，流域平均高程3640 m，由于地勢高亢，水汽不足，暴雨極少，實(shí)測資料分析一日最大、三日最大和五日最大面雨深分別為17.7 mm、40.3 mm 和58.8 mm;一日最大點(diǎn)雨量一般在50 mm 以下，僅偶爾少數(shù)站點(diǎn)曾出現(xiàn)過日降雨大于50 mm 的記錄，如1968年7月12日在阿壩測得一日最大點(diǎn)雨量為62.8 mm。

瀘定以下流域地勢漸低，受地形影響，雨區(qū)分布呈現(xiàn)多中心，但主要暴雨區(qū)有兩個(gè)。安順場、田灣一帶東北面與著名的青衣江暴雨區(qū)相鄰，受西面大雪山(主峰貢嘎山海拔達(dá)7000 m 以上)、東北面大相嶺大地形作用，盆地渦旋氣流經(jīng)兩次爬升形成暴雨區(qū)，該區(qū)暴雨頻次約為2.4次/a，但雨強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及相鄰的青衣江暴雨區(qū);尼日河暴雨區(qū)屬于安寧河暴雨區(qū)，偏南的暖濕氣流沿開闊的安寧河河谷北上與北方冷空氣在尼日河上游交綏構(gòu)成暴雨區(qū)，該區(qū)暴雨頻次約為1.5～2次/a，且雨強(qiáng)較大。瀘定以下流域大部分地區(qū)一日最大單點(diǎn)暴雨在100 mm 以下，但個(gè)別地區(qū)如南箐曾在1968年7月9日也發(fā)生過雨量為206 mm 的暴雨。

3 實(shí)測洪水特性分析

3.1 洪水發(fā)生時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析

大渡河干流主汛期為6～9月，年最大流量多出現(xiàn)在6、7月份，以7月份出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多，約占50%左右，8月份出現(xiàn)年最大流量的機(jī)會(huì)較少，約占10%左右，9月份又相對較多，約占20%左右，毛頭碼及以下河段部分區(qū)域進(jìn)入暴雨區(qū)，6月發(fā)生年最大洪水幾率較上游略小。統(tǒng)計(jì)大渡河干流主要測站年最大流量最早、最晚發(fā)生時(shí)間及對應(yīng)流量可以發(fā)現(xiàn)，干流各河段年最大洪水最早發(fā)生于6月上旬，最晚發(fā)生于9月下旬，如大金站分別于2006年6月4日、1994年9月23日發(fā)生了洪峰流量分別為1450 m3/s、1820 m3/s 的年最大洪水，但6月上旬、9月下旬發(fā)生年最大洪水的機(jī)率一般較少，且量級相對亦不大。

3.2 洪水年際變化分析

年最大洪水洪峰流量的年際變化主要用洪峰流量的離均系數(shù)CK和全距系數(shù)K 表示。其中離均系數(shù)CK為歷年年最大洪峰流量最大值與年最大洪峰流量多年平均值的比值;全距系數(shù)K 為歷年年最大洪峰流量最大值與最小值的比值。統(tǒng)計(jì)大渡河干流各主要測站年最大洪水洪峰流量年際變化(表1)可以看出，大渡河干流流域洪水年際變化相對較小，CK和K 分別在1.34～1.84和1.74～3.78之間。

3.3 洪水過程線形狀分析

表1 大渡河干流各主要測站年最大洪水年際變化統(tǒng)計(jì)表

大渡河瀘定以上上游河段，因受高程、地形及地理位置的影響，大多數(shù)地區(qū)少有暴雨發(fā)生，加之集水面積大、流域形狀狹長、支流多沿干流對稱發(fā)育、匯流不集中、植被較好和地表有利于下滲和滯流等原因，形成的洪水具有量大、峰不高，緩漲緩落，歷時(shí)較長的特點(diǎn)，最大漲率每小時(shí)僅100 m3/s左右，洪水過程多呈多峰型，大中洪水一次歷時(shí)一般為5～11 d。

瀘定以下中、下游處于青衣江、馬邊河及安寧河暴雨區(qū)的波及范圍，暴雨出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多，是本流域洪水的主要來源地區(qū)。其洪水過程線峰值附近往往陡漲陡落，相對而言峰高、量不大，最大漲率每小時(shí)可達(dá)1000 m3/s 左右，一次洪水歷時(shí)10天左右。

此外，各站洪水的集中程度可以用峰、量比表示，即用洪峰流量與時(shí)段洪量過程的平均流量之比表示。分析各站平均峰、量比亦可發(fā)現(xiàn)，各站點(diǎn)峰、量比值均相對較小，上游河段Qmax/Q1日max、Qmax/Q7日max僅分別為1.04和1.25左右，下游河段受部分地區(qū)暴雨加入，造峰能力有所增強(qiáng)，峰、量比值略有增加，Qmax/Q1日max、Qmax/Q7日max分別在1.1和1.3左右，說明一般情況下，上游河段洪水過程漲落平緩，洪水較為集中，下游河段受區(qū)間暴雨加入，洪水漲落相對而言較為迅速，洪水集中程度不及上游河段。

3.4 洪峰模數(shù)和單位面積產(chǎn)洪量分析

通過對各水文站資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從各站多年平均洪峰、洪量及模數(shù)(表2，各站統(tǒng)計(jì)資料年限同表1)可以看出:洪峰模數(shù)和單位面積產(chǎn)洪量在農(nóng)場以上基本上相當(dāng);受局地降水強(qiáng)度加強(qiáng)影響，農(nóng)場以下河段開始逐漸加大。

3.5 大洪水相應(yīng)性分析

表2 大渡河干流有關(guān)水文站多年平均洪峰、洪量及模數(shù)統(tǒng)計(jì)表

統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)間同步實(shí)測洪水系列中前10大洪水發(fā)生的時(shí)間及洪峰流量可以得出以下結(jié)論:瀘定以上河段因基本上無暴雨分布，洪水主要由長歷時(shí)連續(xù)降水形成，各站年最大洪峰相應(yīng)性甚好，前10大年最大洪峰流量發(fā)生時(shí)間絕大多數(shù)相對應(yīng)，僅在各自排位順序上略有不同。瀘定以下河段受安順場、田灣及尼日河一帶暴雨加入形成的造峰效應(yīng)影響，相當(dāng)面積差值的兩站間洪水相應(yīng)性(如大金～瀘定與瀘定～銅街子比較)遠(yuǎn)不及上游河段，甚至相鄰兩站點(diǎn)間洪水排位都相差較大。以沙坪、銅街子兩站為例，兩站集水面積僅相差1368 km2(占銅街子的1.8%)，而在兩站同步實(shí)測系列中，1985年、1991年洪水在銅街子站分別為首大和第六大，而同為沙坪站年最大洪水的該兩場洪水排位則遠(yuǎn)在前10位以外。從洪峰流量也可以看出:這兩場洪水的洪峰流量在銅街子/沙坪站分別為7640/5100 m3/s、6600/5070 m3/s，峰值流量相差均在1500 m3/s 以上，可見，區(qū)間加入暴雨洪水造峰能力之強(qiáng)。

3.6 洪水組成分析。

(1)洪水平均組成分析。

大渡河干流瀘定以上及瀘定～銅街子洪水地區(qū)組成情況見表3、4。

從平均情況看:瀘定以上各部分洪水占瀘定站洪水之比基本相當(dāng)于相應(yīng)的集水面積比;瀘定站時(shí)段洪量占銅街子站時(shí)段洪量的65%左右，小于其面積比77.2%;瀘定河段～銅街子區(qū)間各部分洪水占銅街子站洪水之比往往大于相應(yīng)的集水面積比，特別是毛頭碼～銅街子區(qū)間洪峰及短歷時(shí)時(shí)段洪量(如1～3 d)，受本區(qū)域暴雨加入影響，其占銅街子站的份額往往遠(yuǎn)大于相應(yīng)的集水面積比。

表3 大渡河瀘定以上干流洪水地區(qū)組成統(tǒng)計(jì)表(1959～2009年同步系列)

表4 大渡河瀘定～銅街子洪水地區(qū)組成統(tǒng)計(jì)表(1985～2009年同步系列)

(2)典型洪水組成分析。

大渡河流域較大洪水洪量主要來源于瀘定以上河段。瀘定以下河段中、下游區(qū)域受暴雨強(qiáng)度顯著加強(qiáng)、支流地勢陡峻、源短流急等共同影響，所形成的洪水一般呈峰高、量不大、形狀瘦峭、歷時(shí)較短的單峰過程，與瀘定以上河段來水遭遇可形成中下游河段洪水之主峰，往往起到造峰作用。本流域洪水按地區(qū)來水遭遇情況可概括為三種類型，即:上游來水為主型，中、下游來水為主型和上、中游洪水遭遇型。

上游來水為主型:暴雨洪水主要發(fā)生在瀘定以上河段時(shí)，下游基本無大暴雨洪水加入。如調(diào)查的1904年，實(shí)測的1981年、1992年洪水，這類洪水均具有峰型胖，洪量大、歷時(shí)長的特點(diǎn)，瀘定以上河段來水可占銅街子站的70%～80%左右。

中、下游來水為主型:暴雨洪水主要發(fā)生在瀘定以下河段時(shí)，上游基本無大暴雨洪水加入。如實(shí)測的1939年、1955年和1960年，該類洪水均為瘦峭的單峰，瀘定以上河段來水一般僅占銅街子站的50%左右，特別是短歷時(shí)來水(如洪峰、1～3日洪量)甚至可以低至40%左右。

上、中游洪水遭遇型:由于高山縱橫，不利于暴雨的空間擴(kuò)展，形成的局部地區(qū)性暴雨較多，該類型洪水發(fā)生機(jī)會(huì)甚少。其相應(yīng)的降雨在時(shí)空分布上大多是上游先降雨，然后逐步向中下游擴(kuò)展和移動(dòng)，且降雨強(qiáng)度有所加強(qiáng)，降雨量亦明顯增加，上、中游均發(fā)生較大洪水，如實(shí)測的1954年、1965年和1998年洪水，該類洪水過程一般較為肥胖，瀘定以上河段來水可占銅街子的60%～70%。

3.7 洪水傳播時(shí)間分析

根據(jù)實(shí)測資料分析:大金～丹巴河道距離為98 km，洪水平均傳播時(shí)間為5 h;丹巴～瀘定、瀘定～農(nóng)場、農(nóng)場～毛頭碼河道距離分別為131 km、101 km、85 km，洪水平均傳播時(shí)間均為6 h;毛頭碼～沙坪、沙坪～銅街子河道距離均約64 km，洪水平均傳播時(shí)間均為3 h。

4 各主要站點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析

根據(jù)大渡河干流各主要水文站插補(bǔ)延長后的洪水系列，加入各自歷史洪水，共同組成不連續(xù)系列，并進(jìn)行洪水頻率分析計(jì)算(表5)，結(jié)合各站年最大洪峰統(tǒng)計(jì)參數(shù)變化規(guī)律及流域暴雨洪水分布特性可以得出以下結(jié)論:各站年最大洪峰均值由上游至下游逐漸增大;瀘定、農(nóng)場以上流域少有強(qiáng)暴雨分布，Cv從上游大金至下游農(nóng)場隨控制集水面積增大而逐漸減小;農(nóng)場以下各河段雖然控制集水面積較大，但受青衣江、安寧河暴雨區(qū)波及影響，區(qū)間造峰能力顯著增強(qiáng)，各站Cv值仍開始緩慢回升。

5 結(jié)語

表5 大渡河干流各主要水文站設(shè)計(jì)洪水成果表

(1)大渡河流域降水最主要的天氣系統(tǒng)有西風(fēng)槽、切變線和低渦，5～10月為流域雨季，其中6～9月為流域暴(大)雨集中期，尤以7月居多。

(2)與流域降水特性相一致，流域6～9月為汛期，其中年最大洪水約半數(shù)出現(xiàn)在7月。

(3)大渡河流域上游地區(qū)遠(yuǎn)離流域水汽通道，受地形不利于水汽輸送影響，少有暴雨出現(xiàn);中、下游河段鄰近流域水汽通道，受青衣江、安寧河暴雨區(qū)影響，在田灣～安順及尼日河一帶形成暴雨區(qū)。

(4)大渡河流域上游地區(qū)洪水主要由長歷時(shí)連續(xù)降水形成，洪水過程具有緩漲緩落，峰高量大，歷時(shí)長的特點(diǎn)，一般為中下游較長歷時(shí)時(shí)段洪量的主要來源。中、下游受青衣江、安寧河暴雨區(qū)影響，區(qū)間洪水加入往往起到造峰作用，洪峰及短歷時(shí)時(shí)段洪量增加顯著，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其隨集水面積變化之比，使本河段洪水過程峰值附近往往陡漲陡落，是本河段防洪及相關(guān)涉河建設(shè)項(xiàng)目需關(guān)注的重點(diǎn)之一。

(5)由于本流域集水面積較大，相對整個(gè)流域面積而言暴雨分布有限，且多以鋒面雨形式在中、下游河段出現(xiàn)，加之流域形狀等諸多因素共同作用，使得本流域各站洪水具有年際變化不大，各站CV值相對較小且上下游變化緩慢等特點(diǎn)。