吳門伍 嚴(yán)黎 高時友 吳堯

摘要： 研究深圳河干流雨量量級相同時河道水位偏高原因，可為深圳河防洪決策提供技術(shù)支持。根據(jù)2018年8月28～30日深圳河流域降雨資料，選取深圳河干流羅湖、梧桐河、鹿丹村、深圳河口等站點(diǎn)的水位及流量特征資料，分析了該場洪水的降雨特性、洪水特征，并與2008年6月相同降雨量級形成的洪水進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：雖然2008，2018年降雨量級相同，但受河道淤積、河道邊灘范圍擴(kuò)大且植物生長、河口泄洪阻力增大和海平面上升等影響，2018年8月降雨致使河道水位明顯偏高。同時深圳河流域呈扇形分布，平原河、梧桐河、布吉河等支流洪水易在鹿丹村附近匯聚，使得深圳河干流，尤其是鹿丹村一帶河段面臨嚴(yán)重的洪水威脅，該區(qū)域成為深圳河干流的防洪重點(diǎn)區(qū)域。

關(guān) 鍵 詞： 特大暴雨; 高水位; 洪水特征; 河道淤積; 深圳河

中圖法分類號： ?TV211.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ?A

DOI： 10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.08.014

0 引 言

洪水是暴雨、急劇融冰化雪、風(fēng)暴潮等自然因素引起的江河湖泊水量迅速增加，或者水位迅猛上漲的一種自然現(xiàn)象。天然河道洪水位的變異，將直接影響到河道兩岸人民群眾的生命財產(chǎn)安全，影響水行政主管部門的防洪決策。一般情況下，對于同一流域，降雨量大，洪峰流量也大;降雨量相同，降雨強(qiáng)度大，所產(chǎn)生的洪峰流量也大。同時，城市化使城市集水區(qū)天然調(diào)蓄能力減弱，匯流速度加快，洪峰流量加大[1]。感潮河段洪潮水位受徑流和潮流的共同影響，加劇了洪潮水位研究的復(fù)雜程度[2-3]。然而，目前針對感潮河段相同降雨量級情況下洪水位變化的研究相對較少。對于感潮河道，河道沖淤、糙率變化、河口泄洪阻力和海平面變化等，均可能引起上游河道洪潮水位及過流能力的變化[4-5]。本文以深圳河為例，采用實(shí)測資料分析的方法，研究相同雨量量級時深圳河干流河道水位變化的成因，為深圳河防洪決策提供技術(shù)支持。

深圳河為深港界河。自1985年以來，深港政府聯(lián)合開展深圳河治理工程，在雙方的共同努力和有效協(xié)調(diào)下，深圳河治理工程創(chuàng)造了界河治理的成功模式，成為“一國兩制”實(shí)踐的典范。目前已完成1～4期治理工程建設(shè)，深圳河防洪標(biāo)準(zhǔn)由2～5 a一遇提升至50 a一遇，歷經(jīng)多次洪水考驗(yàn)，該工程發(fā)揮了顯著的防洪、航運(yùn)與生態(tài)效益，有效保障了深港兩地經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展[6]。

受季風(fēng)低壓影響，2018年8月27～31日，深圳河流域出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣（簡稱“8·29”特大暴雨）。深圳全市平均降雨量312.9 mm，其中羅湖區(qū)降雨量最大達(dá)412.1 mm。與歷史資料相比，該次大暴雨使深圳河干流呈現(xiàn)雨量量級相同但水位偏高特征，深圳河干流防洪壓力劇增。

1 流域概況

深圳河是深圳市的五大河流之一，位于珠江口東側(cè)，屬珠江三角洲水系，是深圳與香港特別行政區(qū)的界河。深圳河發(fā)源于其支流沙灣河黃牛湖水庫上游海拔214.5 m的牛尾嶺，后向西南流經(jīng)深圳市區(qū)后注入深圳灣，全長37 km，河道平均比降1.1‰[7-8]。

深圳河流域水系分布呈扇形，流域面積312.5 km2，其中深圳境內(nèi)187.5 km2約占流域面積60%，其余面積屬香港新界區(qū);深圳側(cè)城市化程度高，香港側(cè)城市化程度相對較低。深圳河干流自深圳河口至三岔河口，一級支流有6條，由上至下分別為：蓮塘河、沙灣河、梧桐河、布吉河、福田河、皇崗河，其中蓮塘河左岸、平原河、梧桐河均在香港境內(nèi)。深圳河主要支流是沙灣河，在三岔河口與蓮塘河匯合后稱深圳河。支流梧桐河在羅湖橋下匯入干流，布吉河在漁民村匯入，在下游匯入干流的還有福田河、皇崗河等。深圳河口至平原河口河段為感潮河段，長約13.6 km，潮流界可達(dá)平原河口。深圳河流域水系及主要水文站點(diǎn)布置如圖1所示。

深圳河三岔河口以上流經(jīng)臺地和低丘陵區(qū)，屬山區(qū)型河道，坡度較陡，河床比降為2‰～4‰，匯流時間短，洪峰流量大，暴雨后數(shù)小時洪峰即可到達(dá)下游[9]。三岔河口以下為平坦的沖積海積平原，河道彎曲相間，比降較緩，河床縱比降僅為0.10‰～0.17‰，凸岸淤積，凹岸沖刷，淺灘處植物生長茂盛，為水清、河暢、岸綠的生態(tài)河流。

深圳河流域雨量豐沛，多年平均降雨量為2 023 mm，年內(nèi)分配不均，主要集中在4～9月，約占全年雨量的85%。深圳河口多年平均徑流量為4.60億m3。

2 暴雨特性

2.1 降雨情況

2018年8月28～30日深圳市出現(xiàn)連續(xù)3d暴雨到大暴雨降雨過程，其中29～30日出現(xiàn)了大暴雨局部特大暴雨，本次降雨主要集中在深圳市東部和中部。本次降雨過程具有持續(xù)時間長、累積雨量大、短時雨強(qiáng)、次生災(zāi)害風(fēng)險高的特點(diǎn)。8月27日20：00至31日08：00，全市平均雨量312.9 mm，其中羅湖區(qū)降雨量最大達(dá)412.1 mm。

深圳河沿線及支流也出現(xiàn)特大暴雨，深圳河沿線1，3，12 h和24 h最大降雨量均發(fā)生在鹿丹村站，分別為65.0，127.0，248.5 mm和333.5 mm，且呈現(xiàn)中上游降雨量大，下游降雨量相對較小的現(xiàn)象，“8·29”特大暴雨深圳河降雨分布統(tǒng)計如表1所列。深圳河干流鹿丹村6，24h最大降雨量分別為164.0，333.5 mm，由《廣東省暴雨徑流查算圖表》查得，6 h最大降雨量為5 a一遇重現(xiàn)期降雨量，24 h降雨量超過10 a一遇重現(xiàn)期降雨量。深圳河流域（含香港側(cè)）8月29日平均降雨量約為215.9 mm，超過5 a一遇重現(xiàn)期降雨量。

2.2 降雨分布

由“8·29”特大暴雨1h降雨量分布可以知，羅湖出現(xiàn)最高水位前最大降雨帶位于香港側(cè)，之后由香港側(cè)逐漸北移至深圳側(cè)。2018年8月29日17時降雨中心為平原河，2018年8月29日19時位于梧桐河，20時位于深圳河落馬洲至平原河口段兩岸，21時北移至深圳側(cè)布吉河。由2018年8月29日19時，20時降雨量分布可以看出，梧桐河1 h降雨量約50 mm，而布吉河降雨量約20.0 mm。最大降雨帶由19時的梧桐河上游逐漸向20時的深圳河沿線轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致上游降雨的匯流和深圳河兩側(cè)區(qū)域的排水洪峰疊加，使得深圳河上游出現(xiàn)了最高水位。

3 洪水特征

3.1 水位特征

由于降水量大、雨量集中，加之深圳河中游河道較窄，且局部淤積比較嚴(yán)重，上游特大暴雨形成的洪水對深圳河中上游造成較大影響。2018年8月29日三岔河口、羅湖、梧桐河、鹿丹村等站記錄的最高水位分別為4.50，4.19，4.04，3.94 m，分別超過有記錄以來的歷史最高水位0.86，0.58，0.51，0.53 m，鹿丹村超警戒水位0.34 m;由于深圳河下游降水量相對較小，且2018年8月29日12時（中潮）開始落潮，因此對深圳河下游影響相對較小。各站最高水位及出現(xiàn)時間如表2所列。

深圳河流域?qū)儆谛『恿饔?，河流短小，形成的洪峰流量主要?～12 h降水影響。由表1～2可知：12 h最大降雨發(fā)生時段，上游的平原河口和羅湖發(fā)生在2018年8月29日10時～22時，中下游的鹿丹村、深圳河口、新洲河口和布吉河上的草埔發(fā)生在2018年8月29日14時至2018年8月30日2時。對應(yīng)的各站洪峰水位出現(xiàn)在2018年8月29日20時～21時，與12 h暴雨發(fā)生時間相對應(yīng)。

3.2 水位頂托現(xiàn)象分析

深圳河中下游河段為感潮河段，對暴雨產(chǎn)生的洪水的消退能力弱于山區(qū)性河流。本次降雨為連續(xù)3 d型暴雨，2018年8月28日暴雨形成的洪水還沒有完全消退，29日特大暴雨形成的洪水接踵而至，由于底水高，造成29日同水位流量偏小。

圖2，3分別為本次暴雨期間深圳河主要站點(diǎn)水位過程線及流量過程線。結(jié)合表2可知：梧桐河站2018年8月29日20時出現(xiàn)最高水位4.04 m，超過有記錄的歷史最高水位0.51 m，對應(yīng)流量僅318 m3/s，而同時間羅湖站的流量為296 m3/s，羅湖站洪峰水位在20：20才出現(xiàn)。由于梧桐河匯入深圳河干流的洪水早于羅湖站的洪水，且水位高流量大，對羅湖站形成了嚴(yán)重的頂托，造成羅湖站洪水宣泄不暢，因此，羅湖站同水位流量偏小。

由圖2可見：羅湖與梧桐河兩站洪水基本上是同步起漲，因此，羅湖下泄的洪水對梧桐河也造成一定的頂托影響。頂托的依據(jù)是深圳灣爛角咀從 2018年8月29日14：00～18：00均為落潮階段，而深圳河口站從16：00開始漲潮，皇崗及其上游河段從15：00開始漲潮，說明此時河道水位壅高受上游下泄洪水影響，直到20：00梧桐河站出現(xiàn)最高水位4.04 m，20：50時出現(xiàn)最大流量344 m3/s;皇崗、鹿丹村等河道洪水下泄不暢也壅高了羅湖、梧桐河的水位，梧桐河站洪水過程產(chǎn)生了先最高水位、后最大流量的順時針繩套現(xiàn)象，是梧桐河站受到了羅湖、鹿丹村頂托影響的表現(xiàn)。

3.3 洪水過程分析

從深圳河干流鹿丹村、深圳河口水位（見圖2）來看，受降雨影響，2018年8月29日14：40鹿丹村水位開始起漲（非潮汐影響），而下游站深圳河口受暴雨引起的產(chǎn)匯流影響，于 2018年8月29日16：20開始起漲，都正好為退潮時段，此時深圳河屬于受暴雨影響的河流而非受感潮影響（受感潮影響的河段一般下游先起漲）的潮汐河流，此現(xiàn)象為正常現(xiàn)象，因此8月29日8：00至30日0：00水位正常。

而從鹿丹村、深圳河口單站的水位-流量關(guān)系來看：鹿丹村站在2018年8月29日14：50前流量都是隨著潮位變化，遵循著潮流站的一般規(guī)律，漲潮流量為負(fù)，落潮流量為正，但14：50后隨著前期雨水積累以及降水量的增大，水位漲流量（正流量）也漲，直到8月29日20：30超歷史水位達(dá)到3.94 m，到21：10時深圳河口水位開始轉(zhuǎn)退出現(xiàn)最大流量772.0 m3/s，此后洪水波向下游運(yùn)動，水位降低流量急劇減少，此段時間深圳河特性與受洪水影響的徑流站特性相同，上下游的深圳河口、羅湖、鹿丹村洪水過程相似。羅湖、鹿丹村、深圳河口3站最大流量出現(xiàn)時間分別為2018年8月29日20：30，21：10，21：40，流量分別為318，772，846 m3/s。

3.4 歷史洪水對比分析

2008年6月6日6時至6月7日下午，受西南氣流和低壓槽影響，出現(xiàn)持續(xù)2 d的大暴雨過程，深圳全市共有7個區(qū)域氣象站2d累計雨量超過300.0 mm，最大雨量出現(xiàn)在南山區(qū)蛇口，為376.0 mm。該次暴雨期間，梧桐河站測得最大流量326 m3/s，最高水位2.96 m;深圳河口站測得最大流量627 m3/s，最高水位1.92 m（見表3）。

2008年6月13～14日，受西南季風(fēng)和低壓槽影響，大部分地區(qū)出現(xiàn)超百年一遇特大暴雨降水過程，深圳全市有9個區(qū)域氣象站2 d累計雨量超過400.0 mm，其中寶安區(qū)時雨量和最大整點(diǎn)小時雨量均出現(xiàn)在寶安和平社區(qū)站，分別為110.3 mm/h（13日9：04）和96.8 mm/h（13日8時至9時）[10]。這次暴雨期間，羅湖站測得最大流量343.0 m3/s，最高水位2.74 m;深圳河口站測得最大流量703.0 m3/s，最高水位1.42 m（見表3）。

2008年6月與2018年8月29日的幾場典型洪水是近年來深圳河實(shí)測最大洪水，開展兩場洪水的對比分析，對深圳河防洪形勢分析具有十分重要的作用。表3為深圳河典型洪水時不同斷面降雨量-水位-流量情況統(tǒng)計。由表3可見：2008年6月與2018年8月29日洪水形成的流域降雨量較為接近。2008年6月7日與2018年8月29日洪水相比，梧桐河來流較為接近，但梧桐河水位低1.05 m，深圳河河口流量小219.0 m3/s，但深圳河河口水位高0.12 m。2008年6月13日與2018年8月29日洪水相比，羅湖來流較為接近，但羅湖水位低1.44 m，深圳河河口流量小143.0 m3/s，深圳河河口水位高0.38 m。從這幾場洪水情況來看，在相同洪水量級情況下，2018年8月29日深圳河沿程水位相對較高，造成深圳河洪水水位相差較大。

由暴雨引發(fā)的洪水，造成深圳河上中游的三岔河口、羅湖、梧桐河、鹿丹村等站水位超過有歷史資料以來的最高水位，而同期深圳河口站的流量與有關(guān)分析結(jié)果比較，出現(xiàn)偏小的現(xiàn)象，即深圳河出現(xiàn)了小流量、高水位的現(xiàn)象，增加了防洪壓力。大暴雨期間，鹿丹村上游區(qū)域極易發(fā)生內(nèi)澇[11]。

4 深圳河高水位成因分析

導(dǎo)致2018年8月29日洪水深圳河沿程水位異常升高的原因，初步分析主要包括河道淤積、河道邊灘范圍擴(kuò)大且植物生長、河口泄洪阻力增大及海平面上升等[12]。

4.1 河道淤積

2008年2月至2018年3月，深圳河1～3期工程范圍內(nèi)總淤積量約為96.1萬m3，平均淤積厚度約0.77 m。河口-鹿丹村平均淤積約0.20 m，上步碼頭-鹿丹村平均淤積約0.55 m?？傮w上看，河道淤積比較嚴(yán)重，常水位條件下，相比2008，2018年河口-鹿丹村過流面積減小20%。

鹿丹村站大斷面位于深圳河8+050處，該斷面寬132m，左岸為加固斜坡，右岸為垂直混凝土防洪墻，河床成分以細(xì)顆粒泥沙為主。對比2008，2013年和2018年斷面，由圖4可以看出：鹿丹村站斷面2008～2013年淤積顯著，2018年比2013年略有沖刷，但對比2008年淤積仍然較為明顯。

2018年汛后最大清淤深度達(dá)到3.2 m（11月24日），而8·29洪水中，鹿丹村站最高水位為3.94 m。由此可見，斷面淤積對鹿丹村水位的抬高影響很大。通過對2018年8月26日和11月24日清淤前后的大斷面進(jìn)行計算，以最高水位3.94 m為外包線，8月26日的過水面積為613.0 m2，11月24日則為898.6 m2。清淤前的過水面積只占清淤后過水面積的68%。

4.2 河道邊灘范圍擴(kuò)大且植物生長

從現(xiàn)場查勘和遙感影像資料可以明顯看出，深圳河沿岸兩側(cè)邊灘分布大量挺水植物，占據(jù)羅湖以下河段大部分的河道淺灘區(qū)域。河道邊灘植物范圍的擴(kuò)大生長增大河道行洪阻力，使得相同洪水流量下河道水位壅高，增大河道行洪風(fēng)險。河道治理工程實(shí)施以來，河道邊灘植物范圍發(fā)生了明顯變化。結(jié)合歷史遙感影像資料，相比2010年邊灘植物范圍，2018年邊灘植物外緣線向河道擴(kuò)展了近30 m，平均每年擴(kuò)展3～4 m，增長十分迅速（見圖5）。

2008年6月洪水發(fā)生時，河道的邊灘及植物生長范圍小，且洪水與汛前清除植物的時間短，河道綜合阻力相對較小。2018年8月29日洪水時，邊灘和植物范圍顯著擴(kuò)大，且已快到汛末，汛前清除掉的植被又重新生長，增大了洪水期河道綜合糙率，使河道行洪阻力增大[4]，這是造成2018年8月29日洪水水位壅高的一個重要原因。

4.3 河口泄洪阻力增大

從深圳河河口歷史遙感影像資料中可以明顯看出：2000年以后，深圳河口兩側(cè)紅樹林范圍不斷擴(kuò)大，紅樹林從河口向外延伸近1 km。紅樹林的生長使得邊灘阻力增加，漲落潮流的過水?dāng)嗝鏈p小，使得原本河道出口處大范圍的淺灘在洪水期間過水能力減弱，甚至在紅樹林的影響下河口渠道化的趨勢更為明顯[13-14]。因此，河口泄洪阻力的增大導(dǎo)致洪水排泄有所受阻，引起河道水位壅高。

4.4 海平面上升

受全球氣候變化的影響，各地海平面不斷抬升，深圳灣也不例外[15-16]。游大偉等[17]研究成果表明：廣東沿海海平面近86 a（1925～2010年）、近40 a（1970～2010年）和近20 a（1993～2010年）的上升率分別為2.1，2.5 mm/a和3.2 mm/a，存在加速上升的趨勢，并大體與全球呈準(zhǔn)同步變化。聶宇華等[18]研究成果表明：赤灣站海平面在1986～2014年以3.2 mm/a的速率緩慢上升。受此影響，赤灣年平均高潮位和年平均低潮位均不斷抬升。統(tǒng)計赤灣站1964～2015年平均高潮位和平均低潮位發(fā)現(xiàn)：兩者均呈現(xiàn)顯著的抬升趨勢，赤灣站平均高潮位由不足1 m抬升至近1.2 m，平均低潮位由-0.4 m左右抬升至-0.2 m，海平面的不斷抬高也造成了對河道洪水位的頂托作用增強(qiáng)，這也是2018年8月29日洪水水位壅高的原因之一。

5 結(jié) 論

（1） 2018年8月29日典型洪水時段流域整體降雨達(dá)到10 a一遇，個別支流流域降雨為20 a一遇，個別降雨測站降雨量達(dá)到100 a一遇。

（2） 與歷時資料相比，2018年8月29～30日降雨使深圳河干流存在小流量、高水位特征。

（3） 潮作用對深圳河洪水期的水位存在一定頂托，由于洪峰時間的差異，羅湖站和梧桐河站的水位也存在相互頂托的現(xiàn)象。

（4） 2018年8月29日深圳河出現(xiàn)超搶險水位的洪水，說明在河道行洪斷面減小、河道邊灘植物范圍擴(kuò)大和河口泄洪阻力增大的背景下，再加上深圳河扇形流域形狀使得洪水易在鹿丹村附近匯聚的特性，導(dǎo)致深圳河干流，尤其是鹿丹村一帶河段面臨嚴(yán)重的洪水威脅。

（5） 根據(jù)深圳河的防洪能力，需要對其水文、地形等邊界條件重新率定，以防止超標(biāo)準(zhǔn)洪水帶來的損失。

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（編輯：江 文）

引用本文：

吳門伍，嚴(yán)黎，高時友，等.

深圳河“8·29”特大暴雨及高水位成因分析

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Cause analysis on “8·29 ”torrential rainfall and high water level in Shenzhen River

WU Menwu1，2，YAN Li3，GAO Shiyou2，WU Yao1

（ 1.Pearl River Hydraulic Research Institute，Pearl River Water Resources Commission，Guangzhou 510611，China; 2.Key Laboratory of the Pearl River Estuarine Dynamics and Associated Process Regulation，Ministry of Water Resources，Guangzhou 510610，China; 3.Pearl River Water Resources Commission of MWR，Guangzhou 510611，China ）

Abstract：

Finding out reasons that the water levels were higher in the main stream of Shenzhen River when the rainfall magnitude was same as before could provide support for flood control decision-making of Shenzhen River.On the basis of the rainfall data of the Shenzhen River Basin on August 28 to 30，2018 （“8·29 ”torrential rainfall），we selected the water levels and flow characteristics data of Luohu，Wutong River，Ludancun，Shenzhen Estuary and other stations on the main stream of the Shenzhen River to analyze rainfall and flood characteristics of “8·29 ” torrential rainfall and compared them with the flood under the same rainfall level in June 2008.The results showed that the river water level in “8·29” torrential rainfall was significantly higher than that in 2008，even though the rainfall level in 2008 was the same as 2018.This was caused by river channel sedimentation，the expansion of the river beach and the growth of emergent plants，as well as increase of the estuary flood discharge resistance and the rise of sea level.Also，the Shenzhen river valley was distributed in a fan shape，so flood of some tributaries such as Pingyuan River，Wutong River and Buji River tended to converge near Ludancun，which made the main stream of Shenzhen River face serious flood threat，especially the river section near Ludancun，where has become a key point for flood control in the main stream of Shenzhen River.

Key words：

torrential rainfall;high water level;flood characteristics;river channel sedimentation;Shenzhen River