达溪河“2021.10”秋季暴雨洪水特性分析.pdf

第10 期2023年10 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)10-0 0 6 2-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.10October,2023达溪河“2 0 2 1.10”秋季暴雨洪水特性分析程独，党喜成（甘肃省平?水文站，甘肃平?744000）【摘要根据达溪河流域下垫面条件综合治理后现状产汇流条件和实测暴雨洪水资料，采用水文学统计方法，分析达溪河“2 0 2 1.10”暴雨洪水特性。结果表明：本场暴雨洪水系该流域秋末罕见暴雨，流域内点暴雨量239.2mm，属大暴雨等级；达溪河流域平均降雨量达到2 18.0 mm，前期降雨多，流域坡面含水率高，易于产流形成洪水；本次洪水属达溪河历史同期最大秋汛洪水，洪峰流量53 3 m/s，重现期接近2 0 年一遇；洪水过程涨水快(11h),落水慢（3 2 4 h），整个洪水过程长达14 天。分析该暴雨洪水特性，供流域综合治理、涉河工程建设、河道防汛等工程技术人员使用或借鉴，达到科学防御自然灾害，避免或减少洪水灾害损失。【关键词达溪河；暴雨洪水；秋末罕见；特性；分析中图分类号V122+.1文献标识码B分析中小流域局地暴雨洪水特性，对加强暴雨洪水预警预报，提高山洪灾害防御能力，保障人民生命财产安全具有重要意。2 0 2 1年10 月3 日3 时至6 日14 时，甘肃东部及陕北、关中地区发生了秋末大雨到暴雨的降水过程，其中泾河支流达溪河流域发生了秋末罕见暴雨。流域上中游的杜家川雨量站次降水量达到2 3 9.2 mm，灵台站次降水量达190.4mm。致使达溪河灵台水文站发生建站以来次大洪水，属历史同期最大秋汛洪水，冲毁部分河段堤防工程和涉河相关设施，造成严重经济损失。根据实测暴雨和洪水资料分析其特性，以供河道综合治理和涉河工程建设借鉴。1流域自然特征达溪河是泾河水系黑河右岸的一级支流，发源于陕西省陇县北部龙山山脉的白石里，流经甘肃省崇信县、灵台县和陕西省长武县，在长武县枣园乡河川口汇人黑河。河源海拔高程约14 4 0 m，河流全长12 6.8 km，总流域面积2 53 7 km，河道平均比降5.5%o，总落差52 0 m。达溪河流域地处陇东黄土高原南缘，属黄土高原沟区，地势西北高、东南低。河道南岸为阴湿山区，降雨充足，气候湿润，森林覆盖率高达35%，河道北岸日照充足，相对干燥。达溪河流域属亚热带半干旱季风气候区，多年平均气温8.6，最高气温3 5.8，最低气温-2 3.2。多年平均降水量562mm降雨年内分布不均匀，主要集中在主汛期（7、8、9 三个月），降水量占全年降水量的55.5%，水面蒸发量10 8 0.5mm。达溪河全流域多年平均流量为4.8 5m/s，多年平均径流量为1.73亿m，多年平均输沙量为8 6 6 万t。2气象成因2021年8 月下旬至10 月中旬，受短波槽东移南下和副热带高压异常偏强、偏西共同影响，甘肃东部及陕北、关中地区（泾渭河流域）普降中到大雨，局部发生暴雨。次降雨历时长（8 3 h），强度大（最大3 4.4 mm/h），暴雨形成的主要原因：陇东地区（平?、庆阳、天水）在副热带高压的边缘，容易出现强对流天气；受短波槽东移南下及冷空气在副热带高压的外围持续时间较长，水汽充足等影响。3暴雨特性分析3.1暴雨过程与分布特征对达溪河“2 0 2 1.10”洪水降雨过程分析2,据达溪河流域及相邻流域雨量站监测的本次降雨记录过程显示，降雨从流域上游开始向下游移动（自西向东），与达溪河流向一致。从10 月3 日3 时起，流域上游的杜家川、杨新庄雨量站开始降雨，至10 月6 日10 时结束，历时7 9 h，累积降雨量分别为239.2mm、2 2 4.4 m m，其中降雨强度最大的时段为3 日3 时15时，降雨强度分别为13.1mm/h、11.7 m m/h。流域中下游的灵台站从10 月3 日4 时开始降雨，至10 月6 日11时结束，历时7 9 h，累积降雨量为19 0.4 mm，其中降雨强度最大时段为3日4 时 15时,11h累积降雨量13 2.6 mm，该时段平均降雨强度为12.1mm/h；之后的6 8 h多为小雨或中雨。达溪河流域本次暴雨时段（6 h）平均降雨量过程柱状图见图1。收稿日期 2 0 2 2-11-10【作者简介程（19 7 4-），女，甘肃平?人，工程师，主要从事水文水资源勘测及研究工作。【通讯作者党喜成（19 8 0-），男，甘肃平?人，高级工程师，主要从事水文水资源勘测及研究工作。:62.第10 期2023年10 月70.060.050.040.030.020.010.00.000:800:82021年10 月3 日2 0 2 1年10 月4 日2 0 2 1年10 月5日2 0 2 1年10 月6 日图1“2021.10”达溪河流域平均降雨量过程柱状图3.2暴雨特性本次暴雨系泾渭河流域少见秋末长历时暴雨，降雨历时长，主雨时段强度大，加之9 月份前期降雨较多的影响，流域坡面土壤含水率高，遇有暴雨易于产流形成洪水灾害。其暴雨特性主要有：达溪河流域秋末罕见暴雨，流域平均降雨量达2 18.0 mm；2 0 2 1年流域平均降水量达到10 0 1.5mm，比多年平均降水量增加了4 3 9.5mm，增加7 8.4%；2 0 2 1年9月、10 月两月流域平均降水量52 4.3 mm，比多年平均（13 5.1m m）增加3 8 9.2 mm，增加了近3 倍；流域内3 0 天（2 0 2 1.9.15 10.15）平均降水量4 7 6.5mm，占全年降水量的47.6%,见表1。站名地理位置百里灵台县百里乡灵台灵台县中台镇陕西省长武县枣园镇张家沟张家沟4.2洪水过程对达溪河灵台水文站“2 0 2 1.10”实测洪水过程3 分析，涨水历时11h（3 日7:3 0 18:3 0），流量从2 0.8 m/s涨至峰顶533m/s,峰顶持续1.5h（3 日18:3 0 2 0:0 0），经3 2 4 h（3 日20：0 0 17 日8：0 0）流量从53 3 ms 回落至2 0.2 m/s。洪水过程表现出涨水历时短，峰顶持续时间更短，落水缓慢历时长，见图2。从灵台站实测的5次（4 月1日、9 月2 3 日、10 月3 日、10月4 日、10 月2 3 日）基本断面冲淤变化情况看，河道横断面两岸稳定，没有变化，主河槽有冲刷，但冲刷不大，各垂线均小于0.3 m,表明该河段和断面控制良好，基本断面稳定。600550500450(/,U)40035030025020015010050图2“2021.10”达溪河灵台水文站实测洪水过程图陕西水利Shaanxi Water Resources表12 0 2 1年达溪河流域雨量站降水量比多年平均降水量降水量/mm2021年比多年增加雨量站多年2021年增加/mm增幅/%平均量/mm杜家川991.500:t100:800:0000:t110月3 日No.10October,2023增加对照表2021.9.1510.15占年比30天降水例1%578.6412.900:00:0000:800:271.400:t100:800:0000:时段/6 h流域面积/km至河口距离/km监测起迄年份资料系列实测最大流量（m/s）发生时间（年.月.日）81760150234.624851110月4 日10 月5日10 月6 日10 月7 日时间510.200:000:0000:800:00:100:8251.500:000:t100:00:0000:800:2表2 达溪河流域水文监测站基本情况表1975199218199320223019661988234.3洪水特性“2021.10”达溪河灵台站发生最大洪峰流量53 3 m/s，为建站以来第二大流量，仅次于2 0 10 年实测的8 3 4 m/s，接近于该站二十年一遇洪水。灵台站近3 0 年实测平均流量为1.82m/s，平均年径流量为0.57 4 8 亿m；2 0 2 1年实测平均流量为8.10 m/s，年径流量为2.554 亿m，为多年平均值的4.5倍。实测“2 0 2 1.10”达溪河灵台站、泾河干流张家山站、渭河干流咸阳站同场洪水与其历史大洪水（19 54 年、19 3 3 年）均具有同步性。“2 0 2 1.10”泾渭河干流洪水与历史大洪水对比，见表3。表3“2021.10”泾渭河干流洪水与历史大洪水对比表集水2021年10 月1河流水文站面积日实测最大流1954年/km2量/(m/s)533达溪河灵台1502泾河张家山43216（10 月6 日)(8月17 日(8月9 日)31907220渭河咸阳46827(10月5日）(8月18 日）（8 月11日）（下转第6 6 页）6300:t100:8杨新庄1081.4548.3灵台931.5流域平均1001.54洪水特性分析4.1水文监测站布设与特征达溪河流域从上游至下游设立有百里、灵台、张家沟3个水文站。流域最上游于19 7 5年1月设立百里站，流域面积817km，监测至19 9 2 年后停测，资料系列18 年，实测最大流量13 9 m/s（19 8 1年8 月2 1日）。流域设立水文站最早（19 6 6年）的是张家沟站，流域面积2 4 8 5km，监测至19 8 8 年后停测，资料系列2 3 年，实测最大流量10 10 ms（19 7 8 年7 月2 1日）。流域中游于19 9 3 年1月设立灵台站，流域面积150 2 km，监测至今正常监测，已积累资料系列3 0 年，实测最大流量8 3 4 m/s（2 0 10 年7 月2 3 日），2 0 2 1年10 月3 日实测最大流量53 3 m/s，达溪河流域水文监测站基本情况统计见表2。1933年最大流量最大流量520913（10 月3 日）（调查值）（调查值）11502180533.1559372.5562439.5139834101097.266.678.4历史大洪水/(m/s）92006260491.8427.4476.51981.8.212010.7.231978.7.2145.545.947.6第10 期2023年10 月司，2 0 2 0.2翟媛,李爱玲,林振豪,等.第三次海南省水资源调查评价报告R.海口：海南省水利水电勘测设计研究院有限公司，2 0 2 0.3卢裕景，宋炫颖，张仁东，等。海南省水利基础设计空间布局规划关键问题探讨J.水利规划与设计,2 0 2 2（1）：2 0-2 2+4 8.陕西水利ShaanxiWater Resources4王霞，郑雄伟，陈志刚.某梯级水库溃坝应急分析.水利规划与设计,2 0 0 9,8 7(1):52-53+7 0.5杨磊。上游水库溃坝影响的水库调洪计算研究以海丰县赤沙水库为例J.广东水利水电，2 0 15（7）：16-17.No.10October,2023（上接第57 页）5黄慧娟.泾河干流上游降水和径流变化趋势分析J.甘肃水利水4结论电技术,2 0 17,57(6):10-12.6-8.（1）19 57 年2 0 16 年崆峡、平?、泾川、杨家坪各水6刘昌明.19 56 一2 0 16 年黄河流域径流及其影响因素的变化分析文站径流量总体呈减少趋势，减少速率在-0.0 1亿m/10aJ.人民黄河,2 0 2 2,4 4（9):1-16.-0.11亿m/10a之间，与年径流变化过程线吻合。7余欣.湟水流域水沙情势演变及驱动力分析J.人民黄河,2 0 2 2,4 4（2）19 57 年 2 0 16 年崆、平?、杨家坪三站在19 8 6 年(9):64-70.以前丰枯不一，总体呈丰水年偏多苦水年偏少。泾川站在8南林江.19 6 52 0 14 年重庆地区降水时空分布特征分析J.人民1982年以前总体呈丰水年偏多枯水年偏少，在19 8 2 年后总长江,2 0 2 1,52 第52 增刊（2)：6 4-6 9.体累积距平量呈下降趋势。结果表明崆峡、平?、杨家坪9管晓祥.多种方法在水文关键要素一致性检验中的比较J.华北3个水文站径流突变年份均在19 8 6 年，泾川站径流突变年份水利水电大学学报（自然科学版），2 0 18,3 9（2）：6 4-7 0.是19 8 2 年。10】王俊骄.综合R/S法和Mann-Kendall法分析杭州市6 0 年小雨（3）泾河干流崆崎峡站、平?站、泾川站、杨家坪4降水日趋势变化J.科技通报，2 0 19,3 5（12 2）：4 1-4 5.个水文站年径流量变化基本可以分为6 个大的变化周期。11蔡涛.基于Mann一Kendall方法的大凌河中上游19 56 2 0 161956年 19 6 3 年为径流平稳期，19 6 4 年 19 7 0 年为径流上升年降水变化特性分析J.人民珠江,2 0 18,3 9（10）：8 3-8 8.期，19 7 1年 19 9 0 年为径流平稳期，19 9 1年 2 0 0 8 年为径流12陈晨.泾河流域近8 0 a径流变化趋势及特征分析J.人民黄下降期，2 0 0 9 年 2 0 13 年为上升期,2 0 14 年 2 0 16 年为下降期。河,2 0 13,3 5(1):2 6-2 8.13钟瑞森.基于小波变换的开都河径流量多时间尺度分析J.人参考文献民黄河,2 0 11,3 5（8）：3 4-3 6.1王浩：“三之”表述高度概括水的重要性N.中国水利报,2 0 11-14王文圣.小波分析在水文学中的应用研究及展望J.水科学进2-17(006).展,2 0 0 2,13(4):514-52 0.2】杜朝阳，于静洁.西部水资源开发利用风险现状评价.中国人15钟瑞森。基于小波变换的开都河径流量多时间尺度分析J.人口资源与环境2 0 13,2 3（10）：59-6 6.民黄河,2 0 11,3 5（8)：3 4-3 6.3郭嘉兵.平?市崆区水资源及可持续开发利用对策J.太原理16桑燕芳。小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望J.工大学学报,2 0 2 2,58（4）:4 3 6-4 2 2.地理科学进展,2 0 13,3 2（9):14 13-14 2 2.4】李海林.宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程对平?市用水的影17李彦彬.黄河径流变化规律的小波分析J.水利水电技技响J.水资源保护,2 0 11,2 7（4):9 0-9 4.术,2 0 12,4 3(0 1):17-2 0+2 6.（上接第6 3 页）量53 3 ms，重现期接近2 0 年一遇。5结论（4)洪水过程涨水快（11h），落水慢（3 2 4 h），整个洪水“2021.10”达溪河流域暴雨洪水属该流域历史同期最大过程长达14 天，显示出干旱半干旱地区中小河流秋汛洪水的秋汛洪水，系泾渭流域大范围普遍暴雨洪水。其主要特性如特性。下：（1）达溪河流域发生秋末罕见暴雨，流域内点暴雨量239.2mm，属大暴雨等级。(2)该场暴雨历时长、范围广，为泾渭河流域普遍暴雨。达溪河流域平均降雨量达到2 18.0 mm；前期降雨多，流域坡面含水率高，易于产流形成洪水。2 0 2 1年9 月、10 月两月流域平均降水量52 4.3 mm，比多年平均降雨量（13 5.1mm）增加389.2mm,增加了近3 倍。（3）本次洪水属达溪河历史同期最大秋汛洪水，洪峰流:66.参考文献1沙作菊，黄维东.祖厉河上游区局地暴雨洪水特性分析J.甘肃水利水电技术,2 0 17,53（0 9）：10-13.2张洪清，江平，罗碧瑜.韩江流域中上游“0 7 6”暴雨洪水特性分析J.人民珠江,2 0 0 7（0 5)：16-17+3 6.3楚楚，任立新.黄河源区2 0 18 年洪水特性分析J.人民黄河,2 0 2 0,4 2 (S2):14-16.