樊 慶,孫夏利,由宇軍

(1.延安水文水資源勘測(cè)中心,陜西 延安 716000;2.陜西省水文水資源勘測(cè)中心,陜西 西安 710068)

0 前言

受強(qiáng)冷空氣和西太平洋副熱帶高壓外圍西南暖濕氣流共同影響,2021年10月3-6日北洛河流域出現(xiàn)一場(chǎng)歷史罕見(jiàn)的高水位、大災(zāi)情的洪水過(guò)程,狀頭站出現(xiàn)1999年以來(lái)實(shí)測(cè)最大洪峰1 560 m3/s,南榮華站出現(xiàn)1994年以來(lái)最大洪峰824 m3/s,受渭河洪水頂托影響,洪水造成北洛河大荔縣境內(nèi)兩處生產(chǎn)圍堤決口,數(shù)萬(wàn)群眾緊急轉(zhuǎn)移,萬(wàn)畝農(nóng)田被淹的重大洪澇災(zāi)情。

1 流域概況

北洛河是渭河一級(jí)支流,發(fā)源于陜西省定邊縣白于山南麓,由西北向東南依次流經(jīng)定邊、靖邊、富縣、洛川、黃陵、大荔等13縣,于大荔縣注入渭河。流域總面積26 998 km2,全長(zhǎng)680.3 km。

2 水文站網(wǎng)

北洛河流域共設(shè)有9處水文(位)站,其中干流設(shè)有吳旗、劉家河、交口河、狀頭、南榮華5處水文站,朝邑1處水位站;支流設(shè)有志丹、張村驛、黃陵3處水文站。

3 降雨分析

3.1 降雨過(guò)程

全流域主要降雨時(shí)段從3日0時(shí)開(kāi)始普遍降雨至6日10時(shí)結(jié)束,總歷時(shí)82 h,降雨中心位于北洛河中游富縣、黃陵、洛川、黃龍一帶,點(diǎn)最大累積降雨量為黃陵縣鄭家河站264 mm,6 h最大降雨量為黃陵縣雙龍站42.0 mm、12 h最大為50.4 mm。北洛河過(guò)程累積面平均降雨量120.8 mm,累積降雨量100 mm以上區(qū)域主要分布在吳旗站至白水河口以上,籠罩面積14 700 km2。降雨量分布詳見(jiàn)圖1。

3.2 降雨特征

(2)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。為典型秋淋降雨過(guò)程,降雨從10月3日0時(shí)開(kāi)始至6日10時(shí),總歷時(shí)82 h。

(3)降雨范圍廣、暴雨中心穩(wěn)定。全流域均出現(xiàn)降雨,累積面平均降雨量120.8 mm,籠罩面積14 700 km2,整個(gè)降雨過(guò)程中心位于北洛河中游甘泉、富縣、黃陵、洛川、黃龍一帶。

圖1 10月3日0時(shí)-6日10時(shí)北洛河流域過(guò)程雨量等值線圖

3.3 “2021.10”與“1994.8”暴雨對(duì)比分析

3.3.1 降雨歷時(shí)對(duì)比

“1994.8”暴雨,降雨從8月30日20時(shí)開(kāi)始至31日8時(shí)結(jié)束,歷時(shí)12 h;“2021.10”暴雨,降雨從10月3日0時(shí)開(kāi)始至6日10時(shí),總歷時(shí)82 h?！?021.10”暴雨歷時(shí)比“1994.8”暴雨歷時(shí)長(zhǎng)70 h。

3.3.2 降雨強(qiáng)度對(duì)比

從表1可以看出,本次暴雨最大6 h、12 h降雨量均小于“1994.8”暴雨,雨強(qiáng)小于“1994.8”暴雨。

3.3.3 暴雨籠罩面積及中心對(duì)比

變電站安裝投運(yùn)電容器裝置能減少線路中無(wú)功功率的傳遞，降低線路的損耗，有利于降損節(jié)能，改善電能質(zhì)量，提高輸變電設(shè)備有功出力，使有限的電能發(fā)揮更大的效益。但是在變電站中有的因過(guò)補(bǔ)電容器投不上，有的因電容器投上后電壓過(guò)高而不得不將電容器退下來(lái)，雖然增加了高額基建投資，卻未發(fā)揮應(yīng)有的作用。

“1994.8”暴雨雨區(qū)籠罩面積7 300 km2,“2021.10”暴雨全流域均出現(xiàn)降雨,籠罩面積14 700 km2,是“1994.8”的2倍。

表1 北洛河流域點(diǎn)最大降雨量對(duì)比分析表 mm

4 洪水分析

4.1 洪水過(guò)程

受長(zhǎng)歷時(shí)持續(xù)降雨影響,北洛河干流交口河站10月6日14時(shí)出現(xiàn)洪峰499 m3/s,交口河至狀頭站區(qū)間各支流普遍出現(xiàn)洪水過(guò)程,支流葫蘆河張村驛站6日15時(shí)48分出現(xiàn)超保證洪峰流量402 m3/s(1977年以來(lái)最大),沮河黃陵站6日17時(shí)08分出現(xiàn)超保洪峰流量422 m3/s(1976年以來(lái)最大,列歷史實(shí)測(cè)第二位),干流洪水向下游演進(jìn)過(guò)程中疊加沮河及區(qū)間其它支流洪水,于7日7時(shí)45分形成狀頭站洪峰流量為1 560 m3/s(1999年以來(lái)實(shí)測(cè)最大);8日1時(shí)12分南榮華站洪峰流量為824 m3/s,出現(xiàn)歷史實(shí)測(cè)最高水位346.46 m。各主要測(cè)站洪水過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 北洛河干支流秋汛洪水過(guò)程線

4.2 “2021.10”與“1994.8”洪水對(duì)比分析

4.2.1 洪峰流量

由表2分析得:“2021.10”洪水交口河站洪峰流量?jī)H為“1994.8”洪水的7.7%,狀頭(四)站洪峰流量為“1994.8”洪水的24.8%,南榮華站洪峰流量為“1994.8”洪峰流量的25.9%,均遠(yuǎn)小于“1994.8”洪水。

表2 洪峰流量統(tǒng)計(jì)比較表

4.2.2 最高水位

“94.8”洪水狀頭(四)站洪峰相應(yīng)水位為372.09 m,“2021.10”洪水狀頭(四)站洪峰相應(yīng)水位368.15 m,洪峰水位低于“94.8”洪水3.94 m;

“2021.10”洪水南榮華站洪峰相應(yīng)水位346.46 m,“1994.8”洪水南榮華站洪峰相應(yīng)水位345.70 m,南榮華站洪峰流量?jī)H為“1994.8”洪峰流量的25.9%,相應(yīng)水位反而高于“1994.8”洪水位0.76 m,從洪峰水位及洪峰消減率分析,洪水下泄不暢,導(dǎo)致水位壅高。

4.2.3 洪量分析

“2021.10”洪水交口河站洪水總量為1.61億 m3,沮水黃陵站洪水總量為1.38億 m3,區(qū)間其它支流洪水總量為2.47億 m3,狀頭(四)站洪水總量為5.46億 m3,南榮華站洪水總量為3.63億 m3。交口河站以上洪量占狀頭(四)站以上洪水總量的29.5%,交口河與狀頭區(qū)間占70.5%,其中沮水黃陵站占25.3%,其它支流占45.2%,洪水來(lái)源主要為交口河與狀頭區(qū)間來(lái)水。

“1994.8”洪水交口河站以上洪水總量為2.06億 m3,狀頭(二)站洪水總量為1.98億 m3,洪水來(lái)源為交口河以上來(lái)水。

從洪水來(lái)源分析,本次洪水來(lái)源主要為交口河與狀頭區(qū)間來(lái)水,“1994.8”洪水為交口河站以上來(lái)水。本次洪水狀頭(四)站及南榮華站洪量大于“1994.8”洪水洪量的1倍以上。洪水洪量對(duì)比分析見(jiàn)表3。

表3 洪水總量統(tǒng)計(jì)比較表

4.2.4 洪峰傳播時(shí)間

“2021.10”洪水交口河站洪峰出現(xiàn)時(shí)間為10月6日14時(shí),狀頭(四)站洪峰出現(xiàn)時(shí)間為10月7日7時(shí)46分,南榮華站洪峰出現(xiàn)時(shí)間為10月8日1時(shí)12分,洪水從交口河站到狀頭(四)站傳播時(shí)間為17.8 h,從狀頭(四)到南榮華洪水傳播時(shí)間為17.4 h。

“1994.8”洪水交口河站洪峰出現(xiàn)時(shí)間為9月1日1時(shí),狀頭(二)站洪峰出現(xiàn)時(shí)間為9月1日8時(shí)24分,南榮華洪峰出現(xiàn)時(shí)間為9月1日21時(shí),洪水從交口河站到狀頭(二)站傳播時(shí)間為7.4 h,從狀頭(二)到南榮華洪水傳播時(shí)間為12.6 h。

與“1994.8”洪水比較,本次洪峰從交口河站到狀頭(四)站,傳播時(shí)間比“1994.8”洪水長(zhǎng)10.4 h,從狀頭(四)站到南榮華站傳播時(shí)間比“1994.8”洪水長(zhǎng)4.8 h。

4.2.5 洪水重現(xiàn)期

“2021.10”洪水狀頭(四)站洪峰流量1 560 m3/s,南榮華站洪峰流量824 mm3/s,依據(jù)《陜西省水文局2010年洪水頻率計(jì)算成果》及《陜西省洛河流域綜合規(guī)劃報(bào)告》設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果,狀頭(四)站略大于5 a一遇,南榮華站不足5 a一遇,洪水級(jí)別屬于小洪水?！?994.8”洪水狀頭(二)站洪峰流量6 280 m3/s,朝邑站站洪峰流量2 050 m3/s,狀頭(二)站略大于50 a一遇,朝邑站略小于20 a一遇,洪水級(jí)別屬中到大洪水。

4.2.6 洪水頂托情況

“2021.10”洪水北洛河漲水時(shí)間為10月7-9日,相應(yīng)渭河華縣站流量在3 500～4 500 m3/s,黃河潼關(guān)站流量在6 000～8 000 m3/s,黃河、渭河洪水對(duì)北洛河洪水頂托作用明顯,造成北洛河洪水下泄不暢、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

“1994.8”洪水發(fā)生時(shí)間為9月1-2日相應(yīng)渭河華縣站流量?jī)H為50～600 m3/s,黃河潼關(guān)站流量在2 500～3 700 m3/s,黃河、渭河洪水對(duì)北洛河洪水沒(méi)有頂托作用。

4.3 “2021.10”洪水特點(diǎn)對(duì)比分析

(1)洪水過(guò)程矮胖,洪水總量大?！?021.10”洪水過(guò)程在狀頭(四)站、南榮華站呈現(xiàn)出矮胖形狀,“1994.8”洪水過(guò)程較本次洪水明顯尖瘦,總體為陡漲陡落形態(tài)。狀頭(四)站洪水總量為5.46億 m3,南榮華站洪水總量為3.63億 m3,洪量大于“1994.8”洪水洪量的1倍以上。

(2)洪水傳播時(shí)間長(zhǎng)、歷時(shí)長(zhǎng)。與“1994.8”洪水比較,本次洪峰從交口河站到狀頭(四)站傳播時(shí)間比“1994.8”洪水長(zhǎng)10.4 h,狀頭(四)站到南榮華站傳播時(shí)間比“1994.8”洪水長(zhǎng)4.8 h。“2021.10”洪水狀頭(四)站持續(xù)100 m3/s以上流量歷時(shí)293 h,南榮華站持續(xù)100 m3/s以上流量歷時(shí)超過(guò)252 h,狀頭(四)站、南榮華站總歷時(shí)大于“1994.8”洪水3～5倍。

(3)下游洪水水位高。受渭河洪水頂托及河道變化,南榮華站洪峰流量824 m3/s僅為“1994.8”洪峰流量的25.9%,相應(yīng)水位反而高于“94.8”洪水0.76 m。

5 結(jié)語(yǔ)及建議

5.1 結(jié)語(yǔ)

北洛河“2021.10”秋汛暴雨洪水是歷史罕見(jiàn)的由北洛河中游秋霖暴雨形成的,過(guò)程矮胖,洪水總量大,高水位、大災(zāi)情的洪水過(guò)程。從洪水發(fā)生時(shí)間、來(lái)源、過(guò)程、總量、持續(xù)時(shí)間,洪峰水位等方面與“1994.8”及歷史其它較大洪水有明顯的不同。

從“2021.10”暴雨洪水,暴雨的時(shí)空分布及洪水特性分析,北洛河流域的大氣環(huán)流路徑及北洛河產(chǎn)匯流規(guī)律、河道行洪條件發(fā)生了較大變化。

洪水總量大,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),且受渭河干流洪水頂托,造成北洛河洪水下泄不暢、加之北洛河下游平原區(qū)持續(xù)降雨內(nèi)澇嚴(yán)重,是本次洪水高水位、大災(zāi)情的主要原因。

5.2 建議

一是進(jìn)一步提升完善北洛河流域水文自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè),精準(zhǔn)測(cè)報(bào)、加強(qiáng)產(chǎn)匯流特性分析研究、科學(xué)合理調(diào)度洪水;二是完善防洪體系建設(shè),提高北洛河下游防洪工程的防洪能力。