馮 艷,牛立強(qiáng),曹艷秋,廖厚初
(1.水利部松遼水利委員會(huì)水文局(信息中心),130021,長春;2.黑龍江省水文水資源中心,150001,哈爾濱)
2021 年汛期,松遼流域平均降水量較常年同期偏多2 成。 黑龍江干流上游發(fā)生特大洪水、 中游發(fā)生大洪水,松花江發(fā)生流域性較大洪水。 通過大量數(shù)據(jù)與資料分析,對2021 年黑龍江干流、 松花江暴雨洪水情況進(jìn)行詳細(xì)分析,總結(jié)預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案等措施的實(shí)施過程及取得的成效。
2021 年夏季(6—8 月)大氣環(huán)流形勢異常,極渦、西風(fēng)帶、副熱帶系統(tǒng)的特征都與常年有明顯差異。 夏季500 hPa 北半球極渦呈單極型分布,勢力偏強(qiáng),中高緯度經(jīng)向環(huán)流發(fā)展明顯,歐亞大陸“兩脊一槽”環(huán)流形勢持續(xù)穩(wěn)定,阻塞高壓長期存在,西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng), 面積偏大,西伸脊點(diǎn)偏西, 脊線位置南北擺動(dòng),總體略偏南。 在這些異常因素的共同影響下,黑龍江流域降雨異常偏多。
6—8 月,降雨主要集中在黑龍江干流、嫩江、松花江吉林段、松花江干流等水系。 降水量與常年同期相比,額爾古納河、 嫩江偏多4 成左右,黑龍江干流偏多2 成, 松花江吉林省段、松花江干流基本持平,烏蘇里江偏少3 成。
6—8 月, 黑龍江流域共有8 場主要降雨過程,分別為6 月1—5 日、6 月14—20 日、6 月30 日—7 月5 日、7 月12—19 日、7 月25—31 日、8 月1—6日、8 月8—13 日、8 月19—28 日。 這些大范圍、高強(qiáng)度的降雨過程,造成黑龍江發(fā)生了流域性暴雨洪水。
2021 年汛期嫩江發(fā)生3 次編號(hào)洪水,干流尼爾基水庫以下江段全線超警,超警幅度0.08~1.26 m;多布庫爾河、諾敏河發(fā)生特大洪水;松花江干流發(fā)生1 次編號(hào)洪水,干流肇源至通河、 富錦段超警, 超警幅度0.10~0.65 m,洪水量級(jí)為流域性較大洪水。
(1)嫩江
尼爾基水庫: 受6 月14—19 日連續(xù)2 場強(qiáng)降水影響,6 月21 日14時(shí),入庫流量為4 160 m3/s,出現(xiàn)嫩江第1 號(hào)編號(hào)洪水,6 月22 日20 時(shí) 入庫洪峰流量為5 730 m3/s, 重現(xiàn)期超10 年; 受7 月12—19 日連續(xù)降水影響,7 月18 日8 時(shí), 尼爾基水庫入庫流量為4 110 m3/s,出現(xiàn)嫩江第2 號(hào)編號(hào)洪水,7 月18 日14 時(shí)入庫洪峰流量為4 520 m3/s, 重現(xiàn)期超5 年;7 月29—8 月3 日, 受高空槽和第6 號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”水汽影響及副高后部降水影響,7 月31 日14 時(shí)尼爾基水庫入庫流量為3 560 m3/s,出現(xiàn)嫩江第3 號(hào)編號(hào)洪水,8 月5 日20 時(shí)入庫洪峰流量為4 960 m3/s,重現(xiàn)期超10 年。
諾敏河古城子水文站:受上游支流上永安、 新發(fā)水庫潰壩影響,7 月18 日19 時(shí)20 分諾敏河古城子站洪峰水位206.77 m,超保證水位0.47 m,相應(yīng)流量6 340 m3/s,水位、流量均列有資料以來第2 位 (歷史第1 位為1998 年8 月10 日,水位206.87 m,流量7 740 m3/s),重現(xiàn)期超50 年。
江橋水文站: 洪峰分別出現(xiàn)于7月6 日、7 月26 日、8 月11 日,其中8月11 日14 時(shí)48 分最高洪峰水位141.26 m,超警戒水位1.26 m,相應(yīng)流量為7 340 m3/s,重現(xiàn)期超5 年。
(2)松花江干流
哈爾濱水文站:8 月21—24 日超警4 d。 8 月21 日,水位為118.30 m,出現(xiàn)松花江流域2021 年第1 號(hào)洪水。8 月22 日10 時(shí)洪峰水位118.40 m,超警戒水位0.10 m,相應(yīng)流量8 700 m3/s,洪水重現(xiàn)期近10 年。
通河水文站:8 月22—28 日超警7 d。 8 月24 日23 時(shí) 洪 峰 水 位 為101.98 m,超警戒水位0.18 m,相應(yīng)流量9 040 m3/s,洪水重現(xiàn)期超5 年。
(3)黑龍江干流
受洛古河上游來水加上區(qū)間及呼瑪河來水共同影響, 黑龍江上游洪水量級(jí)為特大洪水; 受黑龍江上游、結(jié)雅河、布列亞河、松花江來水共同影響, 黑龍江中游洪水量級(jí)為大洪水。
洛古河水文站:6 月16 日水位起漲 ,6 月19 日 達(dá) 到 警 戒 水 位 ,6 月20日2 時(shí)洪峰水位311.53 m, 超過警戒水位2.75 m,超過保證水位0.48 m,洪峰流量12 300 m3/s,洪水重現(xiàn)期約30年,水位、流量分別列1987 年有實(shí)測資料以來第2 位和第1 位,6 月25 日退至警戒水位以下,超警歷時(shí)7 d,超保歷時(shí)4 d。
鷗浦水位站:6 月17 日水位起漲,6 月20 日達(dá)到警戒水位,6 月22日9 時(shí)洪峰水位為102.22 m, 超警戒水位3.92 m,超保證水位2.72 m,洪水重現(xiàn)期約50 年,水位列1957 年有資料以來第2 位,6 月28 日退至警戒水位以下,超警歷時(shí)9 d,超保歷時(shí)8 d。
上馬廠水文站:6 月17 日水位起漲,6 月22 日23 時(shí)達(dá)到警戒水位,6 月28 日3 時(shí)洪峰水位為130.25 m,超過警戒水位1.87 m,洪峰流量17 300 m3/s,洪水重現(xiàn)期超20 年,水位、流量均列1987 年有實(shí)測資料以來第1 位,7 月2日退至警戒水位以下,超警歷時(shí)11 d。
卡倫山水文站:第1 次超警洪水過程于6 月17 日起漲,6 月23 日達(dá)到警戒水位,6 月27 日13 時(shí)洪峰水位為125.84 m,超過警戒水位1.53 m,流量23 090 m3/s, 洪水重現(xiàn)期約20年,水位、流量均列1987 年有實(shí)測資料以來第2 位,7 月2 日退至警戒水位以下,超警歷時(shí)9 d。 第2 次超警洪水過程于7 月28 日起漲,8 月5 日達(dá)到警戒水位,8 月14 日10 時(shí)洪峰水位為125.03 m,超過警戒水位0.72 m,流量20 260 m3/s,8 月18 日退至警戒水位以下,超警歷時(shí)14 d。
撫遠(yuǎn)水文站:6 月25 日水位開始起漲,7 月8 日23 時(shí)達(dá)到警戒水位,7月10 日6 時(shí)洪峰水位為41.12 m,超警戒水位0.07 m,洪峰流量24 500 m3/s,7月11 日15 時(shí)退至警戒水位以下,超警歷時(shí)4 d。 7 月20 日15 時(shí)水位開始復(fù)漲,8 月7 日4 時(shí)達(dá)到警戒水位,8 月19 日1 時(shí)洪峰水位為42.51 m,超警戒水位1.46 m, 洪峰流量32 100 m3/s,水位列1956 年有實(shí)測資料以來第2位, 重現(xiàn)期超30 年,9 月13 日22 時(shí)退至警戒水位以下, 超警歷時(shí)38 d。兩次洪水過程累計(jì)超警歷時(shí)42 d。
重點(diǎn)分析嫩江、松花江干流及黑龍江干流不同時(shí)段最大洪量組成。
(1)嫩江洪水
經(jīng)分析計(jì)算, 從江橋站最大7 d洪量組成來看,富拉爾基站占85.1%,雅魯河碾子山站占4.9%,綽爾河兩家子站占5.9%,罕達(dá)罕河景星站占1.2%,區(qū)間占2.9%。 詳見表1。
表1 江橋站最大7 d 洪量組成
(2)松花江洪水
松花江洪水來自于嫩江、 松花江吉林省段和松花江干流的支流。從哈爾濱站最大7 d 洪量組成來看,大賚站占82.4%,其比重遠(yuǎn)大于面積比;松花江吉林省段扶余站占15%;拉林河蔡家溝站占0.7%;區(qū)間占1.9%,詳見表2。
表2 哈爾濱站最大7 d 洪量組成
(3)黑龍江干流洪水
對黑龍江干流主要控制站卡倫山、太平溝、撫遠(yuǎn)水文站最大30 d 或60 d 洪量的洪水組成進(jìn)行分析,主要組成如下。
卡倫山站洪水由上游干流、支流結(jié)雅河以及區(qū)間來水組成。從卡倫山站最大60d 洪量組成看,干流來水占54.9%;結(jié)雅河來水占43.9%。 詳見表3。
表3 2021 年卡倫山站最大60 d 洪量組成表
太平溝站洪水主要由黑龍江干流及支流布列亞河來水組成。 從最大30 d 洪量組成看,其上游干流來水占74.0%;布列亞河來水占23.3%;其他來水占2.7%。 詳見表4。
表4 2021 年太平溝站最大30 d 洪量組成表
撫遠(yuǎn)站洪水由黑龍江上游干流、松花江以及區(qū)間來水組成。 從撫遠(yuǎn)站最大60 d 洪量組成看, 干流來水占70.2%;松花江來水占29.1%;區(qū)間來水占0.8%。撫遠(yuǎn)站洪水以上游干流來水為主,松花江來水次之,詳見表5。
表5 2021 年撫遠(yuǎn)站最大60 d 洪量組成表
(1)松花江洪水
松花江流域自2013 年發(fā)生流域性洪水后,2021 年再次發(fā)生流域性洪水。 從洪峰看,2021 年松花江洪水洪峰水位較2013 年偏低0.32~1.09 m,洪峰流量偏小1 成左右;從實(shí)測最大60 d 洪量看,2021 年嫩江洪量偏多近1 成,松花江干流洪量基本持平;從超警歷時(shí)看,2021 年嫩江干流超警歷時(shí)明顯偏長, 而松花江洪水偏短明顯。詳見表6。
表6 松花江流域2021 年洪水與2013 年洪水要素對比分析表
(2)黑龍江干流洪水
黑龍江干流在2013 年發(fā)生大洪水后,2021 年再次發(fā)生大洪水。從洪峰水位看,2021 年黑龍江上游洛古河~三道卡江段較2013 年偏高1.73~4.13 m,中游較2013 年偏低0.21~1.09 m。 詳見表7。
表7 黑龍江干流2021 年洪峰水位與2013 年洪峰水位對比分析表
一是降雨日數(shù)多。 入汛以來,流域內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)降雨過程,據(jù)統(tǒng)計(jì),6—8 月黑龍江流域降雨日數(shù)多達(dá)78 d,占6—8 月總?cè)諗?shù)的85%。
二是降雨空間分布呈現(xiàn)“西多東少”。 多雨區(qū)主要集中在額爾古納河、黑龍江干流、嫩江,降水較常年同期偏多2~4 成;少雨區(qū)則集中在松花江吉林省段上游、 松花江干流中下游、烏蘇里江等地,其中烏蘇里江較常年同期偏少3 成。
三是累積雨量大, 降雨區(qū)重疊。6~8 月, 黑龍江流域降水量較常年同期偏多近2 成,暴雨中心位于嫩江中上游,尼爾基水庫以上流域降水量較常年同期偏多5 成,列有實(shí)測資料以來第1 位。 8 場主要降雨過程中有7場主雨區(qū)均位于嫩江流域,導(dǎo)致嫩江出現(xiàn)3 次編號(hào)洪水。
四是洪水發(fā)生時(shí)間早、 頻次多、量級(jí)大,歷史罕見。 黑龍江干流上游超警以上洪水大多發(fā)生在7 月和8月, 但2021 年5 月上游干流部分江段已發(fā)生非冰凌引起的超警洪水,6月又發(fā)生了超保洪水, 均為歷史首次;6 月中下旬嫩江上游干支流發(fā)生大洪水, 比正常年份提前1 個(gè)月左右;2021 年洪水量級(jí)大,頻次多,黑龍江干流共發(fā)生9 次洪水過程,黑龍江干流上游發(fā)生50 年一遇特大洪水,中游發(fā)生超30 年一遇大洪水, 嫩江先后發(fā)生3 次明顯洪水過程,松花江發(fā)生流域性較大洪水。
五是洪水持續(xù)時(shí)間長、超警日數(shù)多,歷史罕見。 2021 年凌汛、春汛、夏汛接連而至, 特別是6 月1—9 月13日,共計(jì)105 d,其中有河流水位超警的天數(shù)為104 d, 只有6 月14 日1 d沒有超警,歷史罕見。 嫩江江橋段水位累計(jì)超警42 d, 齊齊哈爾段31 d;松花江肇源段37 d,同江(松花江)段34 d; 黑龍江烏云以下江段累計(jì)超警均超過31 d,其中同江(黑龍江)段更是達(dá)到56 d。
六是洪水戰(zhàn)線長、范圍廣,歷史罕見。 黑龍江干流洛古河至撫遠(yuǎn)江段、嫩江干流尼爾基以下、松干哈爾濱以上全線超警,松花江、嫩江、雅魯河、訥謨爾河、甘河、多布庫爾河、呼瑪河、 盤古河以及俄方一側(cè)結(jié)雅河、布列亞河、石勒喀河,中俄界河額爾古納河等均發(fā)生較大洪水過程。
七是超警超保測站多、 幅度大,歷史罕見。黑龍江流域共有104 處測站水位超過警戒水位,26 處測站超過保證水位,其中黑龍江干流最大超警幅度1.23~4.20 m,最大超保幅度0.13~2.90 m。
2021 年洪水來得早、場次多、持續(xù)時(shí)間長,歷史罕見。 為迎戰(zhàn)大洪水,松遼委強(qiáng)化“四預(yù)”措施,堅(jiān)持“預(yù)”字當(dāng)先、關(guān)口前移,以更嚴(yán)的措施、更充分的準(zhǔn)備,為洪水防御做好技術(shù)支撐。
一是完善洪水預(yù)報(bào)方案,精細(xì)化預(yù)報(bào)。 4 月松遼委與松遼流域氣象中心進(jìn)行聯(lián)合會(huì)商, 研判2021 年流域汛期雨水情趨勢; 汛前完成了江橋、哈爾濱、佳木斯、尼爾基等重要斷面的洪水預(yù)報(bào)方案修訂工作;汛期成立流域預(yù)報(bào)專班,健全完善了“專班預(yù)報(bào)、聯(lián)合會(huì)商、滾動(dòng)訂正、專家審定”機(jī)制,強(qiáng)化上下聯(lián)動(dòng)協(xié)作,及時(shí)修正預(yù)報(bào)成果,力求精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。 雨水情預(yù)測預(yù)報(bào)延續(xù)3 d 短期預(yù)報(bào)、7 d 中期預(yù)測、20 d 長期展望的模式。 同時(shí),通過加強(qiáng)對接, 利用氣象水文耦合技術(shù),有效延長洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見期。
二是加強(qiáng)洪水預(yù)警發(fā)布工作,為流域洪水防御打好“提前量”。 汛期,共提前發(fā)布額爾古納河、嫩江、松花江干流、黑龍江干流洪水預(yù)警43 次。在應(yīng)對嫩江編號(hào)洪水過程中, 發(fā)布洪水預(yù)警17 次,提前12 h、18 h 發(fā)布嫩江江橋段洪水黃色預(yù)警、 大賚段洪水橙色預(yù)警; 在應(yīng)對黑龍江大洪水過程中發(fā)布洪水預(yù)警19 次, 分別提前16 h、13 h 發(fā)布卡倫山段洪水藍(lán)色預(yù)警、撫遠(yuǎn)段洪水黃色預(yù)警,提醒各級(jí)防汛部門、沿岸相關(guān)單位及社會(huì)公眾加強(qiáng)防范,為群眾防災(zāi)避險(xiǎn)贏得先機(jī)。 相關(guān)水情信息被中央電視臺(tái)、新華社、水利部網(wǎng)站、環(huán)球網(wǎng)、吉林日報(bào)等多家權(quán)威媒體引用,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
三是加強(qiáng)預(yù)演,為水工程調(diào)度提供有力支撐。 預(yù)演強(qiáng)調(diào)的是“預(yù)”字當(dāng)先,決策比選,而決策前提是對未來雨水情的全面掌握和分析。 在應(yīng)對嫩江編號(hào)洪水時(shí),累計(jì)進(jìn)行洪水預(yù)演方案150 余個(gè)。特別是應(yīng)對嫩江2021 年3 號(hào)洪水時(shí),嫩江干流底水偏高,尼爾基水庫蓄水偏多, 流域防汛形勢依然十分嚴(yán)峻。 在做好支流洪水預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上, 滾動(dòng)計(jì)算分析尼爾基水庫按不同組合調(diào)度方案下下游的影響情況,為及時(shí)調(diào)整水庫調(diào)度提供了決策支持。
四是提前編制應(yīng)急預(yù)案,洪水期開展應(yīng)急監(jiān)測工作。 松遼委組織編制了流域特大洪水水文應(yīng)急測報(bào)預(yù)案及所屬相關(guān)水文測站超標(biāo)洪水測報(bào)預(yù)案。 在大洪水期間,啟動(dòng)水文監(jiān)測應(yīng)急響應(yīng)2 次。 派出應(yīng)急組赴黑龍江、嫩江開展應(yīng)急監(jiān)測,分別在洛古河站、太平溝站、撫遠(yuǎn)站、嫩江站、白沙 灘 站 開 展 應(yīng) 急 監(jiān) 測8、27、19、6、7次。 成功搶測到洛古河建站以來實(shí)測最大洪峰流量,及室韋、上馬廠、卡倫山水文站洪峰流量。
①精準(zhǔn)預(yù)報(bào),為決策贏得時(shí)間。汛期,精細(xì)實(shí)施雨水情預(yù)報(bào)5 000 余次, 關(guān)鍵場次預(yù)報(bào)精度達(dá)90%以上。分別提前7 d、5 d 預(yù)報(bào)嫩江2021 年第1 號(hào)編號(hào)洪水、松花江2021 年第1 號(hào)洪水, 特別是在尼爾基水庫調(diào)度時(shí),采用實(shí)時(shí)滾動(dòng)模擬技術(shù)分析尼爾基水庫不同調(diào)度方案條件下,水庫及干流下游洪水情況,精細(xì)、超前的預(yù)報(bào),為水工程科學(xué)調(diào)度及防汛搶險(xiǎn)提供了重要決策依據(jù)。
②當(dāng)好“前哨”,提供決策指引。早一分鐘預(yù)警,就多爭取一分鐘防御時(shí)間,人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全就多一分保障。 面對2021 年多次洪水過程,盡量做到關(guān)口前移,通過滾動(dòng)開展預(yù)報(bào),及早發(fā)布預(yù)警,就是要贏得群眾及時(shí)轉(zhuǎn)移的寶貴時(shí)間,為松遼流域經(jīng)歷重重洪水考驗(yàn)提供重要保障。
③實(shí)時(shí)預(yù)演和科學(xué)預(yù)案,提供決策智慧。 在應(yīng)對嫩江洪水期間,結(jié)合當(dāng)前雨水情和未來雨情發(fā)展態(tài)勢,滾動(dòng)開展水庫來水預(yù)報(bào)、反復(fù)推演不同水庫調(diào)度方案對下游河道產(chǎn)生的影響,為制定科學(xué)合理的洪水調(diào)度方案提供支撐。 在應(yīng)對嫩江第1 號(hào)洪水中,因尼爾基水庫攔蓄,避免了嫩江全線發(fā)生超警洪水;嫩江第2 號(hào)洪水發(fā)生時(shí),水庫下游嫩江支流諾敏河也發(fā)生特大洪水, 為削減洪峰流量,優(yōu)化調(diào)度, 尼爾基水庫持續(xù)27 h 零出流,為諾敏河洪水錯(cuò)峰,分別削減嫩江同盟、 江橋站洪峰流量35%、24%,洪水重現(xiàn)期由超10 年削減至超5年, 避免嫩江江橋段發(fā)生超保洪水,減少同盟—富拉爾基江段超警時(shí)間2~12 d, 有效保障嫩江漢古爾堤及諾敏河干流堤防的防洪安全。