陳 勇

（東營(yíng)市水文中心,山東 東營(yíng) 257000）

1 資料及方法

1.1 流域概況

小清河流域位于魯北平原南部,干流全長(zhǎng)229 km,自西向東流經(jīng)濟(jì)南市、濱州市、淄博市、東營(yíng)市、濰坊市等5 個(gè)市12 個(gè)縣（市、區(qū)）,于壽光市羊口鎮(zhèn)注入萊州灣,流域面積10336 km2, 河道平均比降為0.15/1000。流域南部為低山丘陵, 北部為平原, 主要支流由右岸注入, 流域河網(wǎng)密度0.27 km/km2。

1.2 測(cè)站水文特性

石村水文站為小清河流域下游控制站,位于東營(yíng)市廣饒縣石村鎮(zhèn),于1954 年7 月設(shè)站,屬?lài)?guó)家重要水文站,控制集水面積6717 km2,警戒水位5.45 m,警戒流量450 m3/s,多年平均最高水位4.14 m,平均最大流量194 m3/s。該站較大洪水一般是全流域普遍發(fā)生大暴雨所致[1],洪水漲水迅速,退水過(guò)程緩慢,退水通常持續(xù)10 日～20 日,洪水過(guò)程經(jīng)常發(fā)生連續(xù)漲落的復(fù)式洪峰,受下游海潮頂托影響,水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)散亂,無(wú)穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系,全年采用連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法推流；降水受季風(fēng)影響,最大暴雨內(nèi)分布主要集中在主汛期,全年降水量集中在7 月～9 月,占全年降水量的60%～70%,年際變化較??；含沙量受降水強(qiáng)度影響顯著[2],枯水期含沙量很小。

1.3 研究方法

在收集整理小清河流域典型雨量站場(chǎng)次降水資料及石村水文站歷史流量資料的基礎(chǔ)上,綜合利用水文學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)等理論和方法,研究石村水文站2022 年“10·4”洪水特性。采用P-Ⅲ型適線法分析計(jì)算小清河石村水文站最大洪峰流量的特征值頻率及不同頻率的設(shè)計(jì)洪水,并繪制典型站點(diǎn)降水量累計(jì)過(guò)程線、洪水頻率曲線、流量過(guò)程線。

2 暴雨特性

2.1 暴雨成因

受副熱帶高壓和冷空氣共同影響,2022 年10 月1 日8 時(shí)至10 月4 日20 時(shí),小清河流域普降大到暴雨,局地大暴雨。本次降水由暖濕氣流主導(dǎo),對(duì)流性降水占比較高,降水范圍廣、強(qiáng)度大,流域平均降水量超過(guò)10 月降水量歷史極值,小清河干流發(fā)生特大洪水。

2.2 暴雨時(shí)空分布

選取2022 年10 月1 日8 時(shí)至10 月3 日20 時(shí)小清河流域內(nèi)10 處典型雨量站的降水過(guò)程資料,站點(diǎn)基礎(chǔ)信息見(jiàn)表1,計(jì)算流域內(nèi)平均降水量為186 mm；按降水量時(shí)段分布分析,主要降水過(guò)程分為2 個(gè)階段,第一階段10 月1 日6 時(shí)至2 日12 時(shí),流域平均降水量128 mm,第二階段3 日4 時(shí)至20 時(shí),流域平均降水量為58 mm；流域最大24 h 降水量126 mm,量級(jí)達(dá)到大暴雨級(jí)別；按降水量空間分布計(jì)算,流域上游段（黃臺(tái)橋-魏橋）降水量166 mm,中游段（九戶(hù)-索鎮(zhèn)）198 mm,下游段（白兔丘-石村）171 mm；計(jì)算典型降水量自分析日起,逐時(shí)累計(jì)降水量,得站點(diǎn)累計(jì)降水量,繪制典型站點(diǎn)累計(jì)降水量過(guò)程線見(jiàn)圖1。

圖1 典型雨量站累計(jì)降水量過(guò)程線圖

表1 典型雨量站基礎(chǔ)信息表

2.3 暴雨特征

本場(chǎng)次降水暴雨區(qū)的范圍大,降水總量大,雨強(qiáng)大。小清河流域上、中、下游段均出現(xiàn)強(qiáng)降水,降水基本覆蓋全流域,各站點(diǎn)場(chǎng)次降水量均超過(guò)140 mm（10 月1 日8 時(shí)～10 月3 日20 時(shí)）,站點(diǎn)降水量最大為博興232.5 mm,最小為索鎮(zhèn)143.5 mm；4 處典型雨量站點(diǎn)最大2 小時(shí)降水量超過(guò)50 mm,10 月1 日20 時(shí)至22 時(shí)博興66.5 mm,10 月2 日22 時(shí)～24 時(shí)芽莊湖65.5 mm、岔河60.0 mm、九戶(hù)50.0 mm。

3 洪水特性

3.1 洪水過(guò)程分析

“10·4”洪水過(guò)程中（以最大洪峰出現(xiàn)的月日編號(hào)）,石村水文站共施測(cè)流量41 次,均為走航式ADCP 測(cè)流,其中,漲水24 次,退水17 次,即起漲、漲腰、峰頂、退腰、退底均布有測(cè)點(diǎn)[3],代表性良好。洪水過(guò)程受流域降水及區(qū)間產(chǎn)流、匯流的影響,石村水文站10 月1 日22 時(shí)水位開(kāi)始起漲,起漲水位2.16 m,10 月3 日10 時(shí)31 分實(shí)測(cè)流量505 m3/s,相應(yīng)水位4.77 m,3 日4 時(shí),流域第二階段降水開(kāi)始,雖然降水量明顯小于第一階段,但是由于流域內(nèi)前期影響雨量增大,土壤含水量飽和,達(dá)到了小清河流域蓄滿產(chǎn)流的最大初損值[4],3 日20 時(shí)50 分,流量開(kāi)始上漲,河道內(nèi)出現(xiàn)復(fù)式洪峰,漲洪歷時(shí)17 h,10 月4 日13 時(shí)47 分實(shí)測(cè)洪峰流量642 m3/s,峰頂水位5.65 m,整個(gè)洪水過(guò)程水位最大漲幅3.49 m,平均漲幅率0.06 m/h,根據(jù)石村水文站實(shí)測(cè)流量資料,繪制“10·4”洪水流量過(guò)程線見(jiàn)圖2。

圖2 石村水文站“10·4”洪水流量過(guò)程示意圖

3.2 洪水頻率分析

10 月4 日13 時(shí)47 分,石村站實(shí)測(cè)洪峰流量642 m3/s,相應(yīng)水位5.65 m,加入到本站有實(shí)測(cè)流量資料以來(lái)的樣本系列（1964 年～2022 年）,為歷史實(shí)測(cè)洪水第一位,進(jìn)行頻率計(jì)算,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)的分布,并考慮參數(shù)在地區(qū)上的協(xié)調(diào),選用Q平均=208 m3/s,Cv=0.58,Cs/Cv=2.5 進(jìn)行試線,經(jīng)計(jì)算,石村站“10·4”洪水實(shí)測(cè)洪峰流量的重現(xiàn)期超100 年一遇,屬于小清河流域內(nèi)的特大洪水。洪水頻率曲線見(jiàn)圖3,不同頻率的洪峰流量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

圖3 石村水文站年最大洪峰流量頻率曲線圖

表2 石村水文站不同頻率的洪峰流量計(jì)算成果表

3.3 與典型洪水比較

選取代表性較好的2019 年臺(tái)風(fēng)“利奇馬”暴雨洪水,石村水文站水位自2019 年8 月10 日17 時(shí)1.70 m 開(kāi)始上漲,8 月13 日14 時(shí)實(shí)測(cè)洪峰流量521 m3/s,相應(yīng)水位5.85 m,重現(xiàn)期接近50 年一遇,為實(shí)測(cè)歷史第二大洪水,至8 月14 日15 時(shí)達(dá)到最高水位5.92 m,漲幅4.22 m。小清河水位在保持5.91 m25 h 后,于15 日5 時(shí)開(kāi)始平穩(wěn)回落,回落過(guò)程緩慢。2022 年“10·4”特大洪水洪峰流量較2019 年“利奇馬”暴雨洪水高121 m3/s （占比23%）,而相應(yīng)水位低0.2 m,見(jiàn)表3。

表3 石村水文站2019 年“利奇馬”與2022 年“10·4”洪水要素比較

2022 年“10·4”特大洪水出現(xiàn)大流量低水位,經(jīng)分析,主要因2020 年實(shí)施完成的小清河防洪綜合治理工程,干流擴(kuò)挖、提防加固、路改橋和子槽擴(kuò)挖,分洪道及子槽全線貫通,分洪道流量由900 m3/s 提高到1300 m3/s,有效改善了以前干流中下游段水位高、流量小的局面[5]。

4 結(jié)論與建議

（1）流域降水量及其時(shí)空分布是影響洪水過(guò)程的關(guān)鍵因素。本次暴雨覆蓋小清河全流域,雨量均衡,總量大,流域上、中、下游段最大24 h 降水量均超過(guò)100 mm,是該流域發(fā)生2022 年“10·4”特大洪水的主要因素。

（2）小清河2022 年“10·4”特大洪水,是自1964 年有實(shí)測(cè)記錄以來(lái)的最大洪水,石村水文站洪峰流量642 m3/s,重現(xiàn)期超100 年一遇,洪水過(guò)程總歷時(shí)16 日,場(chǎng)次洪水徑流量372 萬(wàn)m3。

（3）小清河流域水量調(diào)蓄功能顯著增強(qiáng)。小清河經(jīng)過(guò)全流域的綜合治理,干流過(guò)水能力大幅度提升,洪峰流量增大相應(yīng)水位卻降低,尤其在應(yīng)對(duì)2022 年“10·4”特大洪水過(guò)程中充分發(fā)揮了防洪效益,是河道治理成效的有力驗(yàn)證。

（4）進(jìn)一步加強(qiáng)小清河流域暴雨洪水的水文監(jiān)測(cè)工作,研究產(chǎn)匯流規(guī)律,強(qiáng)化洪水預(yù)報(bào)、預(yù)警方案,開(kāi)展洪水遭遇風(fēng)險(xiǎn)分析,更好的進(jìn)行小清河防汛調(diào)度,最大限度減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)保證。