大席河“2019.6”特大暴雨洪水調查研究

李仕豪

(廣東省水文局惠州水文分局，廣東 惠州 516003)

在“2019.6”特大暴雨洪水過程中，大席河上游上坪站6月10日12：15出現303.49 m洪峰水位(珠江基面)，漲幅達7.66 m；下游大埠站6月10日16：40出現235.28 m洪峰水位，漲幅達6.70 m，兩站實測水位均超過歷史調查最高水位。因這場洪水規模巨大，具有很強的代表性，且洪水對當地居民的生命和財產方面造成了很大的損失，因此，開展對大席河流域“2019.6”特大暴雨洪水調查和分析工作、確定洪水洪峰流量顯得十分必要，并且該項工作對今后大席河流域防洪、水利工程規劃和設計都具有重大的意義。

1 流域概況

大席河又名大埠河，屬珠江流域東江水系新豐江一級支流。其流域地處廣東省北部九連山下，南嶺山脈的南麓，新豐江上游，貫穿連平縣中部全縣，地理坐標處于東經114°27′～114°42′，北緯24°07′～24°35′。大席河發源于連平縣上坪鎮中村的尖峰嶺(海拔732.9 m)，流經上坪鎮，內莞鎮、元善鎮、田源鎮，至田源鄉河頭村和石坑西約2 km處出縣境，流入新豐縣。沿途收小水河、楊梅山水、新洞水、橫坑水、左坑水、石角水、西門水、郎中坑水、留洞河、黃板坑水、藍洲水、蛤坑水、田螺塘水、羅洞水、留潭水、新河水等左右諸水。大席河總河長為75 km，流域面積為630 km2，河道平均比降為3.98‰，多年平均徑流量為15.95 m3/s。大席河流域水系見圖1。

圖1 大席河流域水系示意

2 水文情勢

受西南氣流、低渦切變、高空槽以及冷空氣的共同影響，大席河流域遭遇了超百年一遇的特大暴雨洪水，普降大到暴雨，局部地區特大暴雨。其中連平縣上坪鎮6月10日6 h降雨量達到173 mm，上坪鎮、內莞鎮受災嚴重，供水、供電和交通、通訊中斷，房屋倒塌。

大席河流域“2019.6”特大洪水主要是由集水區內特大暴雨所產生的徑流形成，本場暴雨洪水，大席河流域的上坪雨量站最大6 h和最大24 h降水量都突破歷史記錄，由于持續高強度的暴雨，致使大席河流域上坪站、大埠站水位暴漲，洪峰水位均超過歷史調查最高水位。

本次暴雨過程從9日22：00開始，10日0：00～1：00短暫停頓，3：00～5：00降水強度稍大，6：00～8：00降水減弱，9：00～12：00雨強最大，13：00以后雨勢逐漸減小，因此上坪站水位過程出現3個洪峰。上坪站水位從6月9日22：30起漲水位295.23 m，10日0：45出現一個296.32 m小洪峰；至 3：20水位下降至295.81 m后， 在6：25水位快速上漲至297.64 m，出現第二個洪峰，隨后在8：20水位回落至297.13 m；隨即水位急劇上漲，12：15出現第三個洪峰，洪峰水位303.49 m，是上坪站建站以來最高水位。水位達到峰頂后急劇下降，洪水總歷時約26 h。下游大埠站洪水過程與上坪站類似[1]。上坪站、大埠站洪水水位過程對照見圖2。

圖2 上坪站、大埠站洪水水位過程對照示意

3 洪水分析

3.1 雨情分析

6月10日，南海西南氣流強盛，同時其北面有北向氣流，廣東省上空中低層存在低渦切變，均是降水形成的有利條件。河源市連平縣北部與江西接壤的邊界，正好處在南北向氣流的交匯處附近，同時受冷空氣助推，造成了本次連平縣大席河發生強降雨。

本輪降雨呈現出“強度大、范圍廣、持續時間長”的特點，造成大席河流域連平縣上坪鎮、內莞鎮等地出現嚴重災情的強降雨主要發生在6月10日凌晨至午間，根據上坪站逐時雨量實測數據，本次暴雨上坪站逐時降雨過程見圖3。根據上坪、大埠、內莞、河頭等29個流域內外逐時雨量實時數據，采用反距離權重法進行估算插值，得到大席河流域最大24 h降水過程降水等值線示意(見圖4所示)。

圖3 上坪站逐時降雨過程示意

圖4 大席河流域9日13：00～10日12：00

3.2 洪峰計算

本次大席河流域“2019.6”特大暴雨洪水洪峰流量的分析計算方法主要有比降-面積法、廣東省綜合單位線法和新安江模型法。比降-面積法為規范推薦方法，且水面比降、斷面等資料均為實測資料，認為采用比降-面積法計算的洪峰流量較可靠，故以比降-面積法計算的洪峰流量為最后成果，廣東省綜合單位線法和新安江模型法作為校核方法[2-4]。

3.2.1比降-面積法

1) 測驗河段基本情況

根據測驗河段實際情況，比降上斷面位于上坪站下游147 m，比降下斷面位于上坪站下游307 m，上、下比降斷面相距160 m。兩斷面間河段順直，斷面間河道向下游略有擴散，岸邊有雜草、樹木，左岸樹木較多，伴有很多石塊，河底由沙和卵石組成，河寬約60 m，測驗河段示意圖見圖5。

圖5 測驗河段示意

2) 斷面測量情況和比降的確定

對上坪站上、下比降斷面進行了洪痕及大斷面實地測量，得到兩個斷面的大斷面成果(均為左岸為0起點距)及洪峰時洪痕高程，上、下比降斷面示意見圖6～7，洪痕及水面線示意見圖8。水面比降的計算采用上、下比降斷面的洪痕高程進行計算，比降(I)=(上比降斷面洪痕高程-下比降斷面斷面水位)/兩斷面間距。

圖6 上比降斷面示意

圖7 下比降斷面示意

圖8 大席河“2019.6”洪水水面線示意

3) 糙率的確定

上坪站有低水糙率觀測資料，水位294.73 m時，糙率為0.042 2，結合《水工建筑物與堰槽測流規范》(SL 537—2011)表K.0.4-5。綜合測驗河斷基本情況，擬定本河段綜合糙率值0.039 0。

4) 洪峰流量計算

根據上、下比降斷面實測資料，分別計算其面積、水面寬，上比降斷面面積略小于下比降斷面，斷面系向下游有擴散，計算洪峰流量時應考慮由于水流擴散所產生的損失he，根據比降-面積法計算步驟，第1次，不考慮流速水頭損失，計算結果見表1。

表1 上坪站比降-面積法計算結果(第1次)

第2次近似計算：考慮流速水頭損失，設Q=1 140 m3/s。

上比降斷面：

(1)

下比降斷面：

(2)

(3)

代入公式計算Q為1 170 m3/s。

考慮流速水頭損失影響與不考慮影響，所得的流量Q值相差：

(4)

故不必做第3次近似計算，即以Q=1 170 m3/s作為上坪站比降-面積法計算流量。

3.2.2綜合單位線法

1) 綜合單位線參數

上坪站集水區域內的水文特性如下：

集水面積F=167.55 km2，干流河長L=19.18 km，干流河床平均坡降J=0.007 45，計算得集水區域特征參數θ=LJ1a=98.2；由于集水面積100 km2～F～350 km2，選用計算時段Δt=2 h。根據《廣東省暴雨徑流查算圖表》分區示意圖，確定大席河上坪站集水區域位于Ⅲ區(即東江流域上游)，應采用：① 內陸產流參數；② 廣東省綜合單位線滯時m1～θ關系圖中的大陸低區關系線(即B線)；③ 廣東省綜合單位線Ⅱ號無因次單位線μi～χi，此時K=1.484。

查廣東省綜合單位線滯時m1～θ關系圖中的大陸低區關系線(即B線)，得m1=3.6，根據流域實際情況最后確定調整m1=4.8，計算得到tp=3.9，峰前時段數n1=2、峰后時段數n2=10；由以上參數推求出大席河上坪站時段(2 h)單位線成果見表2、圖9。

表2 上坪站綜合單位線成果

圖9 上坪站綜合單位線示意

2) 綜合單位線計算洪峰流量

本次大席河上坪站以上流域2 h時段暴雨過程如表3所示。

表3 上坪站以上流域實測暴雨過程

根據單位線成果，采用實測暴雨過程對本次洪水過程進行計算，計算時段為2 h，得到上坪站洪峰流量為1 400 m3/s，出現時間為6月10日15:00，流量過程如圖10所示。

圖10 上坪站綜合單位線法流量計算成果示意

3.2.3新安江模型法

1) 新安江模型參數

上坪站為新建中小河流站點，歷史資料不足，洪水場次尚不足以率定模型參數，本次借用臨近站點連平(二)站(集水面積37.2 km2)新安江模型參數，結合上坪站實際情況，對模型參數進行適當調整，最終選用參數如表4所示。

表4 上坪站新安江模型參數

2) 新安江模型計算洪峰流量

本次新安江模型推流采用廣東省中小河流洪水預報預警系統中洪水預報模塊進行計算，參數如表4所示。計算開始時間選為6月1日8:00，預報依據時間選為6月10日0:00，計算時段選為1 h，預見期長度為24 h，預見期雨量按實測雨量逐時手動設置。

上坪站洪水過程預報結果為：洪峰流量1 210 m3/s，出現時間為10日11:00。洪水過程如圖11所示。

圖11 上坪站新安江模型法流量計算成果示意

3.2.4洪峰流量的確定

綜合上述3種方法，上坪站洪峰流量計算結果如下：比降-面積法為1 170 m3/s；廣東省綜合單位線法為1 400 m3/s；新安江模型法為1 210 m3/s；比降-面積法與新安江模型法計算結果較為接近，考慮廣東省綜合單位線法往往應用于工程設計洪水推求，有一定的偏安全考慮，計算結果較其它方法偏大。結合實測流量資料計算成果，經綜合分析，挑選比降-面積法計算成果作為上坪站“2019.6”特大洪水的洪峰流量，即洪峰流量為1 170 m3/s。

4 災情分析

4.1 強降雨

根據雨量實測數據，本次暴雨大席河上坪站以上流域，最大60 min雨量80.5 mm、最大6 h雨量173 mm、最大24 h雨量257 mm均位列歷史第一；最大3 h雨量116.5 mm位列歷史第二，第一為1997年的120.1 mm。本次暴雨過程，最大60 min雨量80.5 mm、最大3 h雨量116.5 mm重現期均接近50年一遇；最大6 h雨量173 mm重現期超200年一遇；最大24 h雨量257 mm重現期超100年一遇。連平縣縣志記載1980年上坪單日雨量“超過200 mm”，與本次暴雨最大24 h雨量接近。縣志記載1988年“上坪鎮的下坪2 h雨量達100 mm以上”，與本次暴雨最大2 h降雨107 mm強度相當。綜合分析，強降雨是導致此次大席河流域受災的主要原因。

4.2 河道內建筑物導致行洪不暢

大席河干流有很多水電站，從古坑村至大埠站之間有惠西水電站、新陂水電站、橋頭灣水電站、昌田水電站、大角水電站等5座水電站，電站的攔河壩對行洪有一定影響。大席河建有多處橋梁，上坪鎮旗石村至新陂村之間就有6座，大部分屬于村莊通道，橋孔高度低，本次洪水被沖斷3座，洪水過后很多橋梁仍存在有阻水雜物，對河道行洪有一定影響。

4.3 特殊地形地貌

大席河屬于典型山區性河流，河道比降較大，上坪鎮位于大席河最上游，鎮區四面環山，剛好處于中間盆地，匯流時間短，洪水易暴漲暴落，本次暴雨洪水上坪鎮受災最嚴重[5-6]。

5 結語

本次上坪站洪峰流量計算，分別采用比降-面積法、廣東省綜合單位線、新安江模型法等計算本次洪水洪峰流量，并互相印證比較，認為所選控制斷面的洪峰流量確定是比較合理的。“2019.6”洪水是大席河流域一場非常罕見的特大洪水，推毀河道、橋梁、房屋非常嚴重，這次在大席河能調查到完整的洪水過程數據，并進行深入的計算整理及分析研究，其成果可以為水文學研究提供很好的參考，也可為中小流域有關工程規劃設計、防洪減災、預警預報等提供借鑒。