林鴻敏
(廣東省水文局肇慶水文分局,廣東 肇慶 526060)
綏江是北江的一級支流,地處北江下游右岸,發(fā)源于清遠市連山縣的擒鴉嶺。自西北向東南穿過肇慶市境內(nèi)懷集、廣寧、四會、大旺高新區(qū)4個區(qū)(縣),在四會馬房匯入北江干流。流域面積為7 184 km2,河長為226 km,肇慶市境內(nèi)集雨面積為6 530 km2,河長為197 km,河床平均坡降為0.025%,全流域多年平均徑流量為73.64億m3。
綏江屬山區(qū)性河流,山地約占流域面積的70%。下游有青岐涌與西江連通,洪水期可經(jīng)青岐涌流入西江,兼受西、北江洪水頂托影響。
綏江流域?qū)倌蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,年平均氣溫為21.2℃,1月份平均氣溫約12℃,7月份平均氣溫約28.7℃,懷集縣北部山區(qū)冬季可見霜凍。年平均降雨量約1 800 mm,主要集中在4—9月,無霜期310~345 d。主要氣候特點:早春多陰雨,夏秋受臺風(fēng)外圍影響,晚秋有寒露風(fēng)侵襲。流域北部存在一個較穩(wěn)定的暴雨中心帶,主要集中在懷集縣北部山區(qū)、流域東北部的廣寧和四會交界一帶。暴雨洪水頻繁,一般年份有5~6次的中高水位以上的洪水,洪水出現(xiàn)時間早于西江,多發(fā)生在4—6月,尤其5、6月最為集中,鋒面雨是造成洪水的主要原因。
流域內(nèi)流域面積100 km2以上支流共19條,其中在懷集縣境內(nèi)匯入綏江的有上帥水、太平水、馬寧水、大崗水、冷坑水、閘崗水、柑洞水、鳳崗河、洽水、桃花水、永固河;在廣寧縣境內(nèi)匯入綏江的有古水河、螺崗水、金場水、南街河、新招河、扶羅水;在四會市境內(nèi)匯入綏江的有龍江、下寮河。流域水系主要特點:屬山區(qū)河流,呈狹長型,平均坡降較大,主體高程呈北高南低、西高東低,由西北向東南傾斜,呈葉脈狀分布。綏江主要支流的河流特征值見表1。
綏江流域共有水文站8個,其中基本水文站4個,中小河流專用水文站4個;有水位站7個,其中基本站3個,中小河流專用水位站4個,流域水文(位)站點情況詳見表2。流域有雨量站65個,流域水系和監(jiān)測站點分布詳見圖1。
圖1 綏江流域水系和監(jiān)測站點分布示意
表2 綏江流域水文(位)站點一覽
四會水文站設(shè)于1997年4月(由石狗水文站遷移至此),集水面積為6 502 km2,約占綏江總集水面積的90.6%,是綏江下游重要水文控制站,屬于國家重要水文站,適宜選作流域代表站。
綏江流域?qū)倌蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,暴雨洪水主要為鋒面雨天氣產(chǎn)生,一般發(fā)生在4—6月,7—9月則受外圍臺風(fēng)雨影響。流域降水主要特點為:時空分布不均,4—9月降水量占全年降水量的75%,流域內(nèi)多年平均降雨量為1 847 mm??臻g分布總的趨勢是上游向下游遞減,北多南少,北部向南部的多年平均降水等值線為2 400~1 800 mm,多年平均年降水量等值線分布詳見圖2。
圖2 多年平均年降水量等值線示意
2.1.1降水量年內(nèi)分配
降水量月分配選用流域內(nèi)18個主要代表站點的月年降水資料系列進行統(tǒng)計分析,4—9月份降水量約占全年的73.9%~87.0%,10—次年3月占全年的13.0%~26.1%??梢钥闯鲅辞敖邓?,且強度較大,易引起洪澇災(zāi)害。各站點多年月平均降水量分配過程見圖3。
圖3 各代表站多年平均月降水量分配示意
2.1.2降水量的年際變化分析
降水量年際變化包括年際間的變化幅度和多年變化過程。年際變幅通常用變差系數(shù)Cv以及最大與最小年降水量比值來表示[1]。多年變化過程主要指降水豐、平、枯及連豐、連枯的特征,其表示方法主要有均值比較法和模差積曲線法[2]。流域多年平均降水量變化比較明顯,統(tǒng)計1957—2018年降水系列,Cv值為0.145,豐枯極值比為1.85,年際變化統(tǒng)計見表3。
表3 綏江流域降水量年際變化情況
綏江流域徑流主要來源于降水補給,有明顯的季節(jié)性,洪水均為暴雨形成,洪峰水量大小取決于降水[3],季節(jié)分布與暴雨季節(jié)分布基本一致,流域徑流的變化與降水存在明顯的對應(yīng)關(guān)系,即降水的時空分布決定了徑流在年內(nèi)、年際及時段上的分配特征。
2.2.1徑流量空間分布
根據(jù)流域內(nèi)各代表水文站徑流系列及控制面積分析其空間分布[4],綏江各代表站平均年徑流深在1 084~1 456 mm之間,水量比較豐富,最大和最小年徑流深比值為1.3,年徑流量空間分布為南部比北部多,流域主要河流天然徑流量特征值見表4。從表4可以看出,從上游往下游各站點的徑流深變化較大,呈逐漸減小的趨勢,主要原因是流域平均坡降從上游往下游逐漸減小,平均流速逐漸減緩,同時降水量從上游往下游遞減;同時馬池站、祝州站和四會站受到上下游水電站蓄放水的影響,部分水文特征受到了干預(yù),失去了天然河流的特性。
表4 綏江流域天然徑流量特征值
2.2.2徑流量年內(nèi)分配
綏江流域徑流主要由降水產(chǎn)生,徑流量的年內(nèi)分配基本上與降水量的年內(nèi)分配一致。降水造成徑流量的季節(jié)變化明顯,大量集中在汛期4—10月,汛期徑流量約占全年徑流量的80.8%,其中5—8月約占全年徑流量的57.6%;非汛期11—次年3月徑流量僅占全年的19.2%,枯季水量較小,由于沿途有水庫蓄水調(diào)度,未出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。多年平均天然徑流量月分配情況詳見表5。
表5 綏江流域多年平均天然徑流量月分配 億m3
2.3.1暴雨成因和特點
形成流域暴雨的天氣系統(tǒng)有鋒面、低壓槽、西南低渦、切變線和熱帶氣旋等,降雨多以鋒面雨為主,約占80%以上,西南低值系統(tǒng)(槽、渦)降雨和熱帶氣旋引起的降雨次之。暴雨中心一般分布于山地迎風(fēng)坡及地形變化顯著之處,主要集中在懷集縣北部山區(qū)、流域東北部的廣寧和四會交界一帶[5]。雨量分布特點為北部多于南部,上游往下游遞減。暴雨的移動特點多與引起暴雨的天氣系統(tǒng)的移動方向大致一致。一般來說,鋒面類及臺風(fēng)熱帶低壓類直接影響造成的暴雨有明顯的移動路徑,而一些低值系統(tǒng)造成的暴雨,由于副高的北跳或分裂東退,西風(fēng)帶主體的北撤,失去了各抗衡的系統(tǒng)的嚴謹配置,故大多時候沒有了明顯的移動路徑。
2.3.2洪水特性分析
綏江流域處于北江中下游暴雨高區(qū)的邊緣,會出現(xiàn)較大量級的暴雨,暴雨洪水頻繁,一般年份可能有5~6次的中高水位以上的洪水。洪水特點是漲落歷時較短,洪水過程多呈單峰型,并多發(fā)生于前汛期,年最大洪水一般發(fā)生在5—6月,洪水的大小主要取決于懷集縣以上流域中洲河洪水水量,其次為馬寧水、古水河洪水水量。歷史上出現(xiàn)洪峰水位高于53 m的流域性大洪水共4次,分別是1955年、1994年、2013年2場。一般1次洪水過程歷時2~4 d,其中漲水1.5~2 d,退水1~2 d。
選取較典型的2015年5月22—25日發(fā)生的全流域性暴雨洪水作為分析[6],受連日暴雨影響,大象水文站22日5:00開始漲水,懷集水文站22日13:00左右水位開始上漲,23日8:00大象水文站測得洪峰水位6.18 m,23日15:55懷集站測得洪峰水位52.65 m,洪水傳遞時間為大約8 h。23日4:00四會水文站水位開始上漲,24日11:15測得洪峰水位10.51 m,洪水從懷集站傳播到四會站的時間為大約19 h。主要水文站點的洪水過程詳見圖4。
圖4 主要水文站點洪水過程線示意
本次洪水漲落和傳遞時間與歷史多年洪水研究資料基本一致,流域洪水從上游懷集站傳遞到下游四會站一般歷時19 h。
1)綏江屬山區(qū)性河流,平均坡降較大,雨水充沛,洪水頻繁。洪水特點暴漲暴落,沿岸區(qū)(縣)防洪減災(zāi)壓力較大,特別是上游懷集縣一帶,容易出現(xiàn)水淹現(xiàn)象。下游有青岐涌與西江連通,洪水期可經(jīng)青岐涌流入西江,如遇西江同時發(fā)洪,受西江洪水頂托影響,退水時間將延長,防洪任務(wù)更加艱巨。
2)綏江流域雖然雨量充沛,但降水造成徑流量的季節(jié)變化明顯,大量集中在汛期,汛期徑流量約占全年徑流量的80.8%,非汛期徑流量僅占全年的19.2%;豐季徑流量大,水資源利用不充分,枯季徑流量小,水資源量不足,需要制定合理的水資源利用制度和完善的水庫調(diào)配制度,保證水資源得到合理的開發(fā)利用。