邯鄲市2016年“7·19”特大暴雨洪水特性分析

2017-04-20 11:01:34李保敏

海河水利 2017年2期

李保敏

李保敏

（河北省邯鄲水文水資源勘測局，河北邯鄲056001）

2016年7月19日，邯鄲市西部山區遭遇了1996年以來的又一次強降雨襲擊，強度達到特大暴雨級別。此次降雨歷時短、強度大、覆蓋面積廣，多數站重現期達到或超過200 a一遇，部分站甚至達到或超過500 a一遇。強降雨造成了漳河、洺河、滏陽河發生洪水，山體滑坡和泥石流等災害嚴重。洪水過程陡漲陡落，臨洺關站洪水從起漲到峰值僅用了2.5 h。子牙河水系為1996年以來最大洪水，局部地區超過1963年。

暴雨；洪水；洪峰流量；重現期；短歷時；邯鄲

1 引言

邯鄲市地處河北省最南端，西依太行山，東臨華北大平原，位于晉冀魯豫4省交界地帶，總面積12 047 km2，其中山區4 460 km2、平原7 587 km2，屬典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，多年平均年降水量548.9 mm[1]。

受冷空氣和暖濕氣流共同影響，2016年7月19日邯鄲市中西部地區遭受了1996年以來的又一次強降雨襲擊，西部山區大部分地區降雨強度達到特大暴雨的級別。強降雨使磁縣、涉縣、武安等地遭受了不同程度的山體滑坡和泥石流等災害，部分村莊電力、通信中斷，道路沖毀，受災人口達201.7萬。

2 暴雨特性分析

2.1 暴雨時空分布

區域內自7月18日14時出現強降雨，降雨開始主要集中在東部平原成安縣一帶，至19日4時暴雨中心轉至邯鄲市城區附近一帶，之后暴雨中心西移，19日8時開始磁縣西部和涉縣東南部的陶泉、合漳、西達一帶成為暴雨中心，5 h后強降雨區域擴大至峰峰、武安、磁縣、涉縣，直到20日8時整個降雨過程基本結束。

此次暴雨中心主要集中在磁縣西部、涉縣東南部及武安市中東部。西部山區平均降雨量312.0 mm。其中，涉縣平均降雨量176.5 mm，武安平均降雨量328.3 mm，磁縣平均降雨量331.1 mm，峰峰平均降雨量412.2 mm，永年山丘區平均降雨量277.2 mm。邯鄲市主城區平均降雨量287.1 mm。

磁縣西部的陶泉、北賈壁、白土、都黨一帶為降雨量高值區，在400 mm以上；中部的觀臺、岳城鎮降雨量在300～400 mm；東部區域降雨量在200 mm左右。陶泉鄉站降雨量最大為783.4 mm，北王莊675 mm；磁縣站降雨量最小為177.6 mm。

涉縣降雨量高值區位于井店、更樂、西達、合漳的東南部及關防一帶，降雨量在300 mm以上；降雨量低值區位于遼城、索堡、神頭、河南店和固新一帶，降雨量在100 mm以下；最大點降雨量為更樂鎮江家454.0 mm，遼城鄉茅嶺底站最小為39 mm。

武安市降雨量高值區位于中部的陽邑、冶陶、徘徊、馬家莊及西寺莊、西土山、城區、北安莊一帶，降雨量在400 mm以上；車谷水庫上游及礦山東部、大同北部、北安樂一帶為降雨量的低值區，降雨量在200～300 mm；最大點降雨量為冶陶449.2 mm。

峰峰礦區降雨量高值區位于和村、王看、界城、峰峰鎮一帶，降雨量在300 mm以上，其中北響堂降雨量最大為674.0 mm。

邯鄲市主城區鐵西水廠降雨量最大為319.0 mm左右，其它點降雨量在260～290 mm。東部平原區在200 mm以下。

2.2 短歷時暴雨特性

選取西部山區和邯鄲市城區降雨量較大的14個典型站，分析暴雨中心帶最大6和24 h短歷時暴雨雨型特點。

最大6 h暴雨中，6個站主雨峰為2個，8個站主雨峰為1個，雨時數均為6 h。最大1 h主雨峰在最大3 h中的位置為：3個站位于前部，9個站位于中部，2個站位于后部。最大3 h主雨峰在最大6 h中的位置為[2]：位于前部和中部的站均為3個，8個站位于后部。最大6 h暴雨時程分配和雨峰分析結果，見表1—2。

表1 最大6 h暴雨時程分配

表2 最大6 h暴雨雨峰分析

最大24 h暴雨中，主雨峰大多為3個，雨時數均在20 h以上。最大1 h主雨峰在最大3 h中的位置為：2個站位于前部，9個站位于中部，3個站位于后部。最大3 h主雨峰在最大24 h中的位置為：3個站位于前部，10個站位于中部，1個站位于后部。最大24 h暴雨時程分配和雨峰分析結果，見表3—4。

表3 最大24 h暴雨時程分配

表4 最大24 h暴雨雨峰分析

通過對14個典型雨量站的暴雨特性分析，可以發現，此次降雨歷時短、強度大，主要集中在12 h內。最大3 h降雨量占次降雨的35%左右，最大的達到46%；最大6 h降雨量占50%左右，最大的達到75%。最大6和24 h暴雨主雨峰偏中后部，造成區域內受災嚴重，水庫、塘壩、渠道等水利工程遭到不同程度損壞。

2.3 短歷時暴雨重現期分析

2.3.1 計算方法

單站短歷時暴雨重現期的確定，依據《河北省設計暴雨圖集》和《河北省邯鄲地區水文計算圖表》進行查算。首先，查算短歷時的暴雨均值等值線圖及變差系數(Cv)等值線圖，求出短歷時點雨量均值(Ht)、變差系數(Cvt)。然后，在P-Ⅲ型頻率曲線相應的模比系數(Kp)值表上（各歷時均取Cs=3.5Cv）查出欲求的某一短歷時對應不同頻率的Kp值，將此Kp值與上面求出的相應某一歷時的點雨量均值Ht相乘，即可得某一短歷時某一頻率的設計點雨量[3]。其計算公式為：

式中：Htp為某短歷時某頻率的設計點雨量（mm）；Kp為模比系數；Ht為某短歷時多年平均點雨量（mm）。

對于最大3 h不同頻率暴雨量值，由于暴雨圖集中沒有均值和變差系數等值線圖，因此采用暴雨計算公式推求。當采用式（1）求得1、6、24 h某一頻率設計暴雨時，1～24 h之間任一歷時的設計暴雨量可按下式求得[4]：

式中：Htp為短歷時某頻率的設計點雨量（mm）；Hbp為相鄰2個標準歷時后一歷時的設計雨量（mm）；na,b為相鄰2個標準歷時區間的暴雨遞減指數；t為所求的某一歷時值(h)；tb為相鄰2個標準歷時后一歷時值(h)。

1～6 h之間的暴雨遞減指數計算公式為：

最大3 h不同頻率暴雨量計算公式為：

2.3.2 重現期分析

選取2016年“7·19”中降雨量較大的14個典型雨量站，采用上式分析計算最大1、3、6、24 h暴雨重現期。經計算，結果分別如下：

（1）最大1 h暴雨量重現期。磁縣陶泉鄉站達300 a一遇，磁縣同義、白土和涉縣江家3站均達50 a一遇，武安市3個站均達20 a一遇，其余站小于或等于10 a一遇。

（2）最大3 h暴雨量重現期。磁縣陶泉鄉和同義2站均超500 a一遇，磁縣白土和武安陽邑2站均達500 a一遇，武安冶陶和大洺遠2站均達100 a一遇，涉縣郝趙和江家2站均達50 a一遇，其余站均低于50 a一遇。

（3）最大6 h暴雨量重現期。磁縣陶泉鄉、同義和白土3站均達到或超過500 a一遇，武安市3個站均達300 a一遇，涉縣3個站均達200 a一遇，其余各站均小于50 a一遇。

（4）最大24 h暴雨量重現期。磁縣陶泉鄉、同義2站均超500 a一遇，磁縣白土、涉縣江家和甘泉、武安陽邑和冶陶5站均達500 a一遇，武安大洺遠和涉縣郝趙2站均達200 a一遇，磁縣觀臺、峰峰和村和王看3站均達100 a一遇，邯鄲市主城區張莊橋和鐵西水廠2站均達50 a一遇。典型站降雨量重現期計算結果，詳見表5。

表5 典型站最大短歷時降雨量重現期計算結果

2.4 與歷史降雨比較

選用流域內有歷史資料的13個雨量站，與1996和1963年短歷時最大降雨量比較，最大24 h降雨量有12個站大于1996年，9個站大于1963年；最大3 h和最大6 h降雨量，分別有9個站和8個站大于1996年。最大1 h降雨量有6個站大于1996年。單站最大短歷時降雨與歷史降雨比較情況，詳見表6。

表6 單站最大短歷時降雨與歷史降雨比較mm

3 河道洪水分析

受強降雨影響，區域內的漳河、洺河、滏陽河、牤牛河均發生了不同程度的洪水，有的站達到了大洪水的級別。

3.1 典型站河道水情

洺河臨洺關站：19日23時流量為6.21 m3/s，23時30分達2 450 m3/s，23時48分達3 150 m3/s；20日1時30分達到洪峰5 710 m3/s。之后流量開始消退，3時40分減為3 040 m3/s，8時減為1 090 m3/s；21日8時減為100 m3/s。本次洪水來勢兇猛，自起漲到3 000 m3/s不到1 h，0.5 h后流量達5 000 m3/s，流量在5000m3/s以上持續時間約1.5h，流量大于3000m3/s大約持續了4 h。臨洺關以上流域雨洪過程對照，如圖1所示。

圖1 “7·19”臨洺關以上流域雨洪過程對照

漳河觀臺站：19日8時開始起漲，流量為12.5m3/s，10時30分達44.3 m3/s，13時達1 025 m3/s，15時達1 490 m3/s，17時5分達3 300 m3/s，18時達到最大洪峰6 150 m3/s，之后流量開始消退，20時減為3 140 m3/s；20日3時減為1 130 m3/s，8時減為400 m3/s；21日8時又漲到670 m3/s；22日8時減小到290 m3/s。

牤牛河木鼻站：19日12時起漲，流量為11.7 m3/s，20時達13 m3/s，23時達36.3 m3/s；20日1時達200 m3/s，6時達到最大洪峰335 m3/s，8時減為320 m3/s；21日8時減為34.3 m3/s；22日8時減為13.0 m3/s。

3.2 洪水重現期和歷史排位

依據《邯鄲市水文防汛手冊》，對各站洪峰流量進行重現期和歷史排位分析[5]。

臨洺關水文站最大洪峰流量為5 710 m3/s，大于1996年的3 460 m3/s，居有水文資料記載以來第2位，重現期為40 a一遇。觀臺水文站最大洪峰流量為6 150 m3/s，大于1963年的5 470 m3/s，小于1996年的8 510 m3/s，居有水文資料記載以來第4位，重現期為30 a一遇。劉家莊水文站最大洪峰流量為640 m3/s，居有水文資料記載以來第4位，重現期低于10 a一遇?？镩T口水文站最大洪峰流量為775 m3/s，居有水文資料記載以來第4位，重現期低于10 a一遇。木鼻水文站最大洪峰流量為335 m3/s，居有水文資料記載以來第1位。張莊橋支漳河斷面最大洪峰流量為198 m3/s，居有水文資料記載以來第2位，僅小于1963年的227 m3/s。蓮花口進洪閘最大流量為168 m3/s，居有水文資料記載以來第1位。借馬莊水文站最大流量為134 m3/s，居有水文資料記載以來第1位。水文站最大洪峰流量、重現期及歷史排位，見表7。