汾川河“13·7”暴雨洪水分析

張 帆

（延安市防汛辦 陜西 延安 716000）

2013年7月3 日至26日，延安市連續(xù)出現(xiàn)3次大的降雨過程，全市平均降雨量達(dá)394mm，降雨量最大的延川縣累計(jì)達(dá)到575.7mm，汾川河上游寶塔區(qū)降雨量累計(jì)達(dá)到541.3mm，汾川河下游宜川縣降雨量累計(jì)達(dá)到439.1mm，中東部幾個(gè)縣的降雨量也都達(dá)到300mm以上，是1945年延安市有氣象記錄以來過程最長(zhǎng)、強(qiáng)度最大、暴雨日最多、暴雨日間隔時(shí)間最短的一次降水過程，已超出百年一遇標(biāo)準(zhǔn)。中北部10個(gè)區(qū)縣的降水量超過延安多年平均降水量的80%，幾乎下了一年的雨。

山體滑坡、泥石流災(zāi)害、房屋垮塌、道路沖毀、電力中斷、庫壩告急、農(nóng)田毀壞……特大自然災(zāi)害造成全市13個(gè)縣區(qū)、155萬人口受災(zāi)，42人死亡、150人受傷，7.4萬戶城鄉(xiāng)居民房窯倒塌或嚴(yán)重?fù)p壞，交通、水利、電力、通訊、革命舊址等基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重?fù)p毀，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受重大創(chuàng)傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)120多億元。

1 流域概況

汾川河又名云巖河，發(fā)源于嶗山東麓后九龍泉，向東流經(jīng)宜川縣，在西溝村1km處注入黃河，是延安市第四條大河流，集水面積1781km2，河流全長(zhǎng)112.5km，其中，2km以上一級(jí)支流112條；二級(jí)支流183條；三級(jí)支流54條；河源到臨鎮(zhèn)為上游區(qū)，河道海拔由1000m降至820m，平均比降4.3‰～8.9‰，汾川河流域水系見圖1。

汾川河的較大支流幾乎都集中分布在臨鎮(zhèn)以上，主要支流有南川(臨鎮(zhèn)川)、松樹林川、九龍泉川、固縣川等。

汾川河流域土地肥沃，水利化程度較高，現(xiàn)有小型水庫兩座，總庫容612萬m3，設(shè)計(jì)灌溉面積1.2 khm2，有效灌溉面積0.75 khm2，著名的南泥灣大生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)就發(fā)生在這里。流域內(nèi)總?cè)丝?.09萬人，其中農(nóng)業(yè)人口5.57萬人，人口密度34.2人／km2。涉及寶塔區(qū)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，3.53萬人，土地面積1327.5 km2；宜川縣5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，48個(gè)行政村，2.56萬人，土地面積453.5 km2。

汾川河流域?qū)毸^(qū)臨鎮(zhèn)以上植被良好，屬黃土林區(qū)，以下植被較差，屬破碎塬區(qū)，林草覆蓋率僅為9.5%。再加近年來人為的亂砍濫伐和過度放牧等破壞，使林地面積逐年減少，水土流失嚴(yán)重。據(jù)下游新市河水文站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)：建站以來實(shí)測(cè)最高水位96.40m（1977.7.6），實(shí)測(cè)最大流量2610m3/s（1977.7.6），實(shí)測(cè)最小流量 0.01m3/s（2001.6.28），建站以來次大流量1500m3/s（188.8.25），多年平均降水量為517.6mm，汛期6月～9月降水占70.3%，變差系數(shù)為0.28，多年平均徑流量0.3185億m3，變差系數(shù)為0.40，年際變化較大。徑流深19.2mm，多年輸沙量246.3萬t。

2 雨情

2.1 暴雨成因

圖1 汾川河流域水系圖

圖2 面平均2h降水量與臨鎮(zhèn)、新市河站流量過程線

汾川河流域北與延河、雷多河流域接壤，東臨黃河，南與仕望河流域接壤，西以嶗山為嶺與北洛河流域相隔。6月～9月由于受西伸的西太平洋副熱帶高壓的影響及中低層中小系統(tǒng)的輻合與地形對(duì)氣流的抬升作用，常常形成歷時(shí)短，強(qiáng)度大，籠罩面積小的局部暴雨，降水量約占年降水量的75%左右。

2013年7 月份受副熱帶高壓外圍西南暖濕氣流的持續(xù)影響，延安、榆林兩地連續(xù)出現(xiàn)了大范圍強(qiáng)降水過程。此次強(qiáng)降雨過程主要是降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、暴雨量級(jí)大、各站多點(diǎn)并發(fā)、各條河流洪水漲落不斷。7月22～26日，在西風(fēng)槽和副高邊緣西南暖濕氣流共同作用下，促成了汾川河流域7月21日～25日的長(zhǎng)歷時(shí)小范圍的大暴雨強(qiáng)降雨過程。

2.2 降雨過程

汾川河臨鎮(zhèn)以上共設(shè)南泥灣、南蟠龍、松樹林、金盆灣、金家屯、標(biāo)家臺(tái)、臨鎮(zhèn)、野雀山、云巖等9個(gè)雨量站，除金盆灣站外，其余8個(gè)雨量站拍報(bào)降水量。

7月21日～25日，汾川河發(fā)生今年最強(qiáng)降水過程。21日0：00～8：00面平均降水量59.1 mm；8：00 ～16：00 面 平 均 降 水 量30.9mm；24 日 3：00～8：00 面平 均 降 水 量40.0mm。面平均降水量過程線及臨鎮(zhèn)、新市河站7月20日～7月26日流量過程線見圖2。

3 洪水分析

3.1 勝利水庫

勝利水庫位于寶塔區(qū)松樹林鄉(xiāng)老虎溝村，臨鎮(zhèn)水文站上游約26km處，集水面積137.5km2。1959 年建成，1970 年淤滿，壩頂長(zhǎng)240m，頂寬3.5 m，壩底寬148 m，總庫容582萬m3，有效庫容198萬 m3，滯洪庫容184萬 m3，最大泄洪量160m3/s。

7月22日勝利水庫及其周邊遭受強(qiáng)降雨襲擊，造成公路塌方致使放水涵洞出口堵塞，使水庫水位急劇上漲。7月25日凌晨再次出現(xiàn)強(qiáng)降雨，使水庫水位繼續(xù)上漲，這時(shí)溢洪道出口和消力池側(cè)墻垮塌。10時(shí)45分，水庫超汛限水位2.4m，距壩頂高2.7m，洪水時(shí)刻危及大壩的安全，險(xiǎn)情發(fā)生后，延安市水務(wù)局、寶塔區(qū)委、區(qū)政府和區(qū)水務(wù)局的負(fù)責(zé)同志迅速趕赴現(xiàn)場(chǎng)，組織人員立即進(jìn)行大壩溢洪道的清障排險(xiǎn)工作，同時(shí)組織撤離下游群眾，通過大家的共同努力，大壩溢洪道終于能夠順利泄流（泄流量160m3/s，水深2.4m），險(xiǎn)情得以排除，下游群眾全部撤離到了安全地帶。

3.2 實(shí)測(cè)洪水及重現(xiàn)期

3.2.1 實(shí)測(cè)洪水

進(jìn)入7月份以來，延安地區(qū)一直降水不斷，從7月2日至7月22日，多個(gè)報(bào)汛站降水量達(dá)到或超過了700mm，20天的降水超過了以往一年的降水量（一般為400mm～500mm）。24日～25日，山陜區(qū)間再次出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程，局部出現(xiàn)暴雨和大暴雨。由于此前連續(xù)幾次的強(qiáng)降雨過程致土壤含水量極度飽和，本次強(qiáng)降雨面廣量大、時(shí)間短，使降雨不能立即下滲，從而引發(fā)多條河流漲水。其中汾川河的臨鎮(zhèn)站7月25日9時(shí)50分發(fā)生洪峰流量500m3/s，為建站以來第二大洪水；新市河站7月25日7時(shí)24分開始起漲(水位是2.37m)，7時(shí)40分水位達(dá)到6.18m，流量732m3/s，11時(shí)53分水位漲至8.61m，流量是1720m3/s，為建站以來最大洪水。

3.2.2 洪水重現(xiàn)期

表1 臨鎮(zhèn)、新市河年最大洪峰流量頻率分析計(jì)算成果表

表2 各斷面流量計(jì)算成果表

汾川河流域臨鎮(zhèn)水文站和新市河水文站歷史上進(jìn)行過一次洪水調(diào)查。臨鎮(zhèn)水文站1957年調(diào)查到本站1932年曾發(fā)生過364m3/s的洪水，調(diào)查成果較可靠；原延安地區(qū)水利水保局1975年調(diào)查到新市河水文站1960年曾發(fā)生過808m3/s的洪水，調(diào)查成果較可靠。

從洪水調(diào)查成果來看，兩站歷史所發(fā)生的洪水量級(jí)遠(yuǎn)均小于實(shí)測(cè)洪水量級(jí)，故歷史調(diào)查洪水不參加特大值處理。實(shí)測(cè)洪水中較大者作為特大值處理，重現(xiàn)期至少按1932年至今82年考慮，新市河按100年考慮，計(jì)算成果見表1。

從表中可以看出，臨鎮(zhèn)站“13·7”洪水為建站以來實(shí)測(cè)第二大洪水，其重現(xiàn)期為50年一遇；新市河站此次洪水為建站以來實(shí)測(cè)第一大洪水，其重現(xiàn)期為100年一遇。

3.3 洪水調(diào)查

臨鎮(zhèn)水文站實(shí)測(cè)最大洪峰流量為500m3/s，新市河水文站實(shí)測(cè)最大洪峰流量為1720m3/s，兩站相距36km，中間再?zèng)]有水文站，用洪水調(diào)查方法搞清兩站區(qū)間洪水的來源情況是最好的辦法，為此“13·7”洪水過后不久，有關(guān)單位就進(jìn)行了洪水調(diào)查工作。

3.3.1 臨鎮(zhèn)水文站斷面以上

根據(jù)實(shí)地勘察，勝利水庫以上干流洪水較大，河岸兩側(cè)農(nóng)作物大多被洪水淹沒，臨鎮(zhèn)以上南泥灣川、岳屯溝、北溝、劉村溝等各支流漲水洪痕明顯，數(shù)座公路橋、過水橋被沖跨，南泥灣鉆采公司一隊(duì)部被洪水沖毀。勝利水庫雖已恢復(fù)到正常水位，但放水涵洞出口堵塞、溢洪道出口和消力池側(cè)墻垮塌的印跡仍然可以分辨出來。

3.3.2 云巖至臨鎮(zhèn)區(qū)間

汾川河流域臨鎮(zhèn)至云巖相距17.6km的河道兩岸，共有一級(jí)支溝21條，其中，左岸12條、右岸9條，為了摸清洪水來源情況，在期間干流布設(shè)了兩個(gè)斷面，支流布設(shè)了三個(gè)斷面，用來推求每個(gè)斷面的過洪流量。

斷面的選定、測(cè)量嚴(yán)格按“水文調(diào)查規(guī)范進(jìn)行”，橫斷面采用四等水準(zhǔn)測(cè)量，岸上部分測(cè)至洪痕，河底、河床控制地形的轉(zhuǎn)折變化，均勻布設(shè)測(cè)點(diǎn)，在過水?dāng)嗝嫔稀⑾?0m～100m，測(cè)不少于3組斷面數(shù)據(jù)，推算過水?dāng)嗝姹冉怠Ｋ姓{(diào)查查勘斷面高程均為假定高程。其斷面流量使用曼寧公式進(jìn)行計(jì)算，即：

其中Q為流量，A為面積，S為比降，n為糙率，R為水力半徑。

由于實(shí)測(cè)斷面最高水位均為洪痕調(diào)查水位，因此計(jì)算斷面洪峰流量時(shí)，支流最高洪水位在調(diào)查洪痕基礎(chǔ)上減少0.20m，干流最高洪水位在調(diào)查洪痕基礎(chǔ)上減少0.50m。根據(jù)臨鎮(zhèn)、新市河站水位～糙率關(guān)系以及所測(cè)斷面的斷面壁光滑程度，分析確定各斷面的糙率；面積、比降為實(shí)測(cè)，水力半徑根據(jù)實(shí)測(cè)斷面資料計(jì)算，各斷面流量計(jì)算成果見表2。

3.3.3 云巖到新市河站區(qū)間

汾川河流域云巖到新市河站相距18.4km的河道兩岸支流眾多，通過現(xiàn)場(chǎng)勘察，在云巖鎮(zhèn)下5.38km的右岸史村溝及出口的汾川河干流，用同樣的方法調(diào)查計(jì)算的支溝流量為18.1m3/s，干流的流量為1760m3/s。除此，還走訪了沿河兩岸的村民，均說明沒有較大洪水發(fā)生，為了做到萬無一失，勘察人員分別到良寸溝、蘭家哨、八十畝灘附近、溫水峪大橋以西進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察，表明各支流有過水但無大水痕跡。

4 結(jié)論

通過沿途實(shí)地洪水調(diào)查和對(duì)當(dāng)?shù)卮迕竦淖咴L，結(jié)合臨鎮(zhèn)、新市河水文站的實(shí)測(cè)流量得出以下結(jié)論：

（1）汾川河“13·7”特大洪水主要來源于上中游強(qiáng)降雨、勝利水庫放水及橋梁阻塞形成堰塞湖后的突然下泄。首先是大水沖走了兩岸的莊稼、樹木、部分橋梁、居所。這些漂浮物或滾動(dòng)物堵塞了下游橋洞，在橋址處形成臨時(shí)堰塞湖，經(jīng)過一定時(shí)間后橋洞被猛然沖開，造成河道洪峰流量的突然增大。

（2）云巖大橋堰塞湖突然沖開形成更大的流量及部分支流少量的入水，是新市河水文站基本能夠保持上游云巖斷面洪峰流量的主要原因。

調(diào)查結(jié)果表明，距臨鎮(zhèn)水文站下約13km的石家河干流最早形成了1540m3/s的洪峰流量，洪水向下游演進(jìn)過程中，漂浮物阻塞了云巖大橋的橋洞形成堰塞湖，沖開后形成了更大的洪水，加之云巖鎮(zhèn)以下部分支流少量的入水，使洪水傳播18.4km到達(dá)新市水文站仍能保持1720 m3/s的洪峰流量。

（3）汾川河“13·7”特大洪水，臨鎮(zhèn)水文站的重現(xiàn)期為50年一遇，是建站以來實(shí)測(cè)第二大洪水；新市河水文站的重現(xiàn)期為100年一遇，是建站以來第一大洪水。陜西水利