常魯寧,鄒 舟,徐勒銘,吳 杰
(長江中游水文水資源勘測局,武漢 430012)
布吉河位于深圳河的上游,發(fā)源于黃竹瀝,是深圳河的一級支流。干流起點(diǎn)為水徑水、塘徑水的匯合處——布吉鎮(zhèn)牛嶺嚇,河流自北向南流經(jīng)布吉鎮(zhèn)、羅湖草埔工業(yè)區(qū)、筍崗滯洪區(qū)、羅湖商業(yè)區(qū),在漁民村處匯入深圳河。河流全長10km,河床比降為3.2‰,流域面積為63.4km2,其中城鎮(zhèn)面積為38.5km2,蓄水工程控制面積為13.2 km2。河口受潮水的影響較大,感潮河段長度約2.7km,有9條支流(水徑水、塘徑水、大芬水、蓮花水、大坑水庫排洪河、高澗河、清水河、筆架山河、羅雨干渠)自上而下依次匯入布吉河。
布吉河草埔站河流屬南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候,雨量豐沛而集中。4~10月份為汛期,其中4~6月份為前汛期,7~9月份為后汛期。主要受災(zāi)害性臺風(fēng)及熱帶低壓槽影響,常伴有暴風(fēng)雨。布吉河河道短,使其具有產(chǎn)流快、匯流時(shí)間短的特點(diǎn)。形成洪峰流量大,導(dǎo)致河水暴漲暴落。
布吉河草埔站流量斷面位于草埔嚇屋村草埔大廈旁,其上游約1km為布吉河支流徑水和大芬水的交匯處,其下游約5km處為羅雨泵站。
本站為布吉河干流中游控制站,為不受潮汐影響的天然河道站。測驗(yàn)河段順直,低水水面寬8m,河道底坡變化平緩,為渠化河道。兩岸邊坡為混凝土護(hù)坡,岸坡及河底均經(jīng)過整治,斷面下部為深約1 m的矩形,以上為不等邊梯形,右岸頂高程約18.3m,左岸頂高程約17.6m,為梯形式河床。斷面處水流較急,下游彎道附近及以下河段水面較寬,水流相對較平緩,河床穩(wěn)定,主泓一般在中泓及左右范圍內(nèi)擺動。2006年上半年在河床底部兩側(cè)各建一矮墻(排污通道),高約1.5m,并在距本斷面上游約400m處興建一座翻板閘,常年基本未關(guān)閉,2011年上半年已經(jīng)拆除。斷面下游4km處為筍崗滯洪區(qū),滯洪區(qū)至斷面下游1km為箱式河道。本站主要觀測項(xiàng)目有降水量、水位、流量、懸移質(zhì)泥沙等。
布吉河地域?qū)倌蟻啛釒Ъ撅L(fēng)海洋性氣候,雨量豐沛而集中。每年的4至9月為雨季,10月至次年3月為旱季,多年平均降雨量約2 000mm,降雨量在年內(nèi)或年際間時(shí)空、地域分布極不均勻,如2008年比2011年的降水多了5成。
臺風(fēng)是影響布吉河流域最大的災(zāi)害性氣候,臺風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)間一般在5~10月,7~9月最為頻繁,并造成洪澇災(zāi)害。然而也有較少的時(shí)候出現(xiàn)在4月份的情況,如2008年4月19日的第一號臺風(fēng)“浣熊”,引起的暴雨導(dǎo)致布吉河草埔站出現(xiàn)了2006~2012年間最大日降水量384mm的情況,具體見表1。
本站在無降水和無人類活動影響期間,水位漲落隨城市區(qū)間用水規(guī)律變化,一般在11.4~11.5m之間。降雨時(shí)則呈現(xiàn)山區(qū)性河流特點(diǎn),洪水暴漲暴落,峰前漲洪歷時(shí)一般0.5~2.5h。一次洪峰過程歷時(shí)的長短及水位的高低隨降雨持續(xù)時(shí)間及強(qiáng)度而不同,一般在雨停后3~6h恢復(fù)到降雨前水位。年平均水位的大小與年降水總量成正比(見圖1)。在2006~2012年,最高洪水記錄是2008年4月19日出現(xiàn)的14.84m,最低水位記錄是2007年5月31日的11.15m(該水位受人工活動影響)。
表1 布吉河草埔站2006~2012年降水量分配表 單位:mm
圖1 2006~2012年降水量與年均水位對照圖
本站斷面在無降水和無人類活動影響期間,流量大小隨城市區(qū)間用水規(guī)律變化。流量一般在1~4 m3/s之間。布吉河流程短,降水后匯流迅速,洪水暴漲暴落。草埔斷面水位流量關(guān)系主要受上游來水及城市區(qū)間用水影響,上游來水單一,下游無頂托影響,一般漲水面流量偏大,落水面流量偏小,同級水位的流量相差不大,其水位~流量關(guān)系線為單一線(見圖2)。
圖2 布吉河草埔站水位~流量關(guān)系線圖
從圖2可知,該站水位~流量、流速呈單值關(guān)系,測點(diǎn)與單一線定線的相對誤差一般在10%以內(nèi),一次洪峰過程持續(xù)歷時(shí)及流量變化與水位過程同步;年徑流量的大小與年降水總量成正比。2006~2012年,最大瞬時(shí)流量出現(xiàn)在2008年4月19日,流量為242m3/s,與該時(shí)期最大日降水量同步,最小瞬時(shí)流量出現(xiàn)在2007年5月31日,流量為0.500m3/s。
本站在非降水期間,含沙量來源主要為城市工業(yè)垃圾和生活垃圾等,含沙量變化不大,一般在0.01~0.04kg/m3之間。在降水時(shí)含沙量來源主要為城市累積塵土垃圾和上游地表沖刷泥沙。一般情況下一次洪峰過程中含沙量的變化為峰前大于峰后,峰前河水顏色為黑色,峰后河水為偏紅的黃色泥土色。其原因是降水將城市累積塵土垃圾等沖刷到河道并最先到達(dá)斷面,經(jīng)一段時(shí)間的沖刷后已基本干凈,后續(xù)的含沙則是上游地表沖刷的泥沙。年內(nèi)含沙量變化為前汛期大于后汛期,由于前汛期的頻繁降水已經(jīng)將城市累積塵土垃圾等基本沖洗完,故后汛期含沙量小于前汛期含沙量。從2006~2012年間看,2011年4月17日出現(xiàn)高含沙量沙過程,最大含沙量為23.6kg/m3,較次大含沙量的2009年3月5日10.2 kg/m3偏大2.3倍。其原因是該年出現(xiàn)連續(xù)半年時(shí)間的干旱,城市累積塵土垃圾較多,加上此期間上游河道整治工程正在施工中,恰遇發(fā)生較大降水而形成較大洪峰過程所致。最小含沙量出現(xiàn)在2012年9月13日,含沙量為0.005kg/m3。
臺風(fēng)是影響布吉河流域最大的災(zāi)害性氣候,暴雨較為頻繁,降雨量在年內(nèi)時(shí)空、地域分布極不均勻,雨季4~9月降雨量可占全年降雨總量的80%~90%。本站具有山區(qū)性河流特征,降水后匯流迅速,洪水暴漲暴落。本斷面水位、流量、泥沙主要受臺風(fēng)暴雨降水影響,水位流量關(guān)系呈單一曲線型,即斷面流速、流量隨水位而單值對應(yīng)變化;洪峰過程持續(xù)歷時(shí)與水位過程同步;年徑流量的大小與年降水總量成正比;含沙量的變化為峰前大于峰后,前汛期大于后汛期;非降水期間的水位、流量、含沙量變化均不大。