新萬福河“20·08”暴雨洪水預(yù)報(bào)淺析

陳碩，時(shí)延慶，齊云婷，孟翠翠

（濟(jì)寧市水文局，山東 濟(jì)寧 272000）

1 流域簡介

1.1 流域概況

1.1.1 自然地理特征

新萬福河發(fā)源于山東省菏澤市成武縣楚樓，向東流至金鄉(xiāng)縣馬廟鄉(xiāng)劉莊入濟(jì)寧市，又經(jīng)魚臺(tái)、任城二縣（市）于大周注入南陽湖，全長71 km，總流域面積1 287 km2，其中在濟(jì)寧市境內(nèi)長41.5 km、流域面積370 km2。新萬福河流域位于山東省西南部，東臨南四湖，北界洙趙新河流域，南靠老萬福河，西連東魚河北支，地理坐標(biāo)位置在北緯35°11′～36°43′、東徑115°15′～116°40′。

該流域?qū)倌纤暮髌皆孛娓叱檀蠖酁?3.5～39.0 m。37 m高程以下的地區(qū)，大都受湖水位頂托，屬于濱湖排灌范圍。37 m高程以上為旱田區(qū)，大部分在金鄉(xiāng)縣境內(nèi)，地下水位一般距地面2.5～3.0 m。旱田井灌開發(fā)地下淺層水。

新萬福河孫莊站以上流域，如圖1所示。

圖1 新萬福河孫莊站以上流域

1.1.2 洪水特征

新萬福河屬南四湖湖西平原坡水河道，流域地面坡度平緩。夏季由于受副熱帶暖濕氣流影響，流域降雨集中、強(qiáng)度大、范圍廣，坡地和河道匯流速度慢，洪水歷時(shí)長，河道洪水峰低量大，降雨走向一般是自西向東，順?biāo)鞣较蛐纬珊榉宓樱又亓吮玖饔虻暮闈碁?zāi)害。另外，降雨及其匯流對(duì)地表的沖刷引起水土流失，淤積河道。

1.1.3 河道現(xiàn)狀

1971—1972年，新萬福河按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3 a一遇除澇、20 a一遇防洪進(jìn)行了治理。

2016年，新萬福河復(fù)航工程開工建設(shè)，從關(guān)橋閘下400 m到入湖口全長61.3 km，河道航道規(guī)劃等級(jí)為Ⅲ級(jí)。其中，安濟(jì)河入河口—方廟橋段（樁號(hào)54+400—27+600）采用復(fù)合梯形形式，設(shè)計(jì)航道底高程29.3 m處河底寬45 m，河槽兩岸以1∶3的邊坡開挖至高程35.3 m，設(shè)寬2 m的水平戧臺(tái)，再以1∶3的邊坡開挖至原灘地高程，灘地以上河道斷面保持現(xiàn)狀不變；方廟橋閘—入湖口河段（樁號(hào)27+600—0+000）采用梯形斷面形式，設(shè)計(jì)航道底高程29.3 m處河底寬45 m，河槽兩岸以1∶3的邊坡開挖至原灘地高程，灘地以上河道斷面保持現(xiàn)狀不變。

1.1.4 測站概況

1957年6月設(shè)立金鄉(xiāng)站，1959年1月改為孫莊站。該站測驗(yàn)河段順直，兩岸灘地各寬8.0 m，主槽寬34 m。新萬福河濟(jì)寧段現(xiàn)有攔河閘1座，位于河道樁號(hào)37+800處的湘子廟。上游左岸3 km有小吳河匯入、右岸4 km有大沙河匯入，兩者來水占總水量的20%。

該站采用凍結(jié)基面，其與黃海基面換算關(guān)系為凍結(jié)基面（廢黃河口）-0.114＝黃海基面，單位為米。

1.2 雨水情特點(diǎn)

新萬福河流域多年平均年降水量696.5 mm，主要集中在汛期6—9月4個(gè)月，降雨量為497.4 mm，占全年總量的71%。該流域1 h最大雨量為48.6 mm，6 h最大雨量為154.5 mm，24 h最大雨量為190.9 mm。

由于水系的調(diào)整，流域面積變化幅度較大，最大洪水量隨之變化。水系調(diào)整前，歷史最大洪水為1957年7月17日的747 m3/s，相應(yīng)最高水位為37.9 m（廢黃河口）。水系調(diào)整后，歷史最大洪水為1973年7月29日的268 m3/s，相應(yīng)最高水位為36.22 m（廢黃河口）。

2 洪水預(yù)報(bào)

受副高邊緣暖濕氣流和冷空氣的共同影響，2020年8月6日6時(shí)—7日6時(shí)，濟(jì)寧市普降大暴雨，局部出現(xiàn)特大暴雨。全市平均降雨量104.7 mm，其中金鄉(xiāng)縣平均雨量為139.0 mm。該次降雨雨量等值線，如圖2所示。

圖2 2020年8月6日6時(shí)—7日6時(shí)南四湖流域降雨量等值線

2.1 前期影響雨量

截至8月7日6時(shí)，新萬福河孫莊站以上流域前期影響雨量為120 mm。

2.2 降雨統(tǒng)計(jì)

新萬福河流域采用濟(jì)寧市孫莊以及菏澤市牛小樓、章逢3站降雨量資料，利用算術(shù)平均法計(jì)算得到流域平均雨量為125.0 mm，降雨為普雨。新萬福河孫莊站以上流域降雨量統(tǒng)計(jì)，詳見表1。

表1 新萬福河孫莊站以上流域降雨量統(tǒng)計(jì) mm

2.3 洪水預(yù)報(bào)方案確定

2.3.1 產(chǎn)流方案

新萬福河孫莊站預(yù)報(bào)方案選用34次洪水資料進(jìn)行點(diǎn)繪，形成P+Pa—R關(guān)系曲線。經(jīng)分析計(jì)算，方案合格率為73.5%，屬乙級(jí)方案。孫莊站降雨徑流關(guān)系，如圖3所示。

圖3 孫莊站降雨徑流關(guān)系

2.3.2 匯流方案

由于該流域?yàn)楹髌皆瓍^(qū)，溝渠交錯(cuò)，采用單位線預(yù)報(bào)徑流過程困難較大，所以本方案采用徑流分配過程線方法預(yù)報(bào)徑流過程。其分析步驟如下：首先選擇有代表性的暴雨洪水樣本，其次點(diǎn)繪洪水過程線，再次分割基流，最后求得地面徑流過程。時(shí)段徑流量分配比計(jì)算公式為：

式中：η為時(shí)段徑流量分配比（%）；Qi為時(shí)段徑流量（m3/s）；ΣQi為時(shí)段徑流量之和（m3/s）；W為地面徑流總量（104m3）；Δt為時(shí)段長（h）。

采用式（1）計(jì)算出典型洪水的時(shí)段徑流量分配比，在此基礎(chǔ)上，點(diǎn)繪出洪水過程線即得到徑流分配過程線，如圖4所示。

圖4 孫莊站徑流分配過程線

2.4 洪水預(yù)報(bào)結(jié)果

本次洪水預(yù)報(bào)主要采用了P＋Pa—R降雨徑流相關(guān)圖法，根據(jù)各代表站雨量，采用算術(shù)平均法計(jì)算得到流域平均降水量為125.0 mm，加上流域前期影響雨量120 mm，查降雨徑流相關(guān)圖（P+Pa—R），得到該次降水形成的地面徑流深為61.0 mm。根據(jù)該次降雨的雨型，選擇適當(dāng)?shù)膹搅鞣峙溥^程線。本次降雨選取4號(hào)分配過程線，以地面徑流深乘以流域集水面積F=1 199 km2，采用公式∑Q=RF/3.6Δt求得洪水總流量Q=3 386 m3/s，再乘以徑流分配過程線，得出流域出口斷面的徑流量過程，從而可以求得洪峰流量為186 m3/s。

依據(jù)洪水預(yù)報(bào)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)修正，適時(shí)做出洪水預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)孫莊站本次洪峰流量為140 m3/s、洪峰發(fā)生時(shí)間為7日12時(shí)。孫莊站實(shí)測洪峰流量為122 m3/s，發(fā)生時(shí)間為7日14時(shí)。本次洪峰流量預(yù)報(bào)合格率為85.2%。孫莊站實(shí)測洪峰與預(yù)報(bào)洪峰成果對(duì)照，詳見表2。

表2 孫莊站實(shí)測洪峰與預(yù)報(bào)洪峰成果對(duì)照 m3/s

3 結(jié)語

本次預(yù)報(bào)新萬福河流域?qū)O莊站洪峰流量在預(yù)報(bào)許可誤差范圍內(nèi)，但是預(yù)報(bào)洪峰值偏大，實(shí)際洪峰出現(xiàn)時(shí)間略有延遲。究其原因，主要是洪水預(yù)報(bào)作業(yè)時(shí)沒有充分考慮上游攔河閘壩的調(diào)蓄作用，無法排除降雨時(shí)閘壩放水造成的徑流值偏大，同時(shí)下游洪峰出現(xiàn)時(shí)間的確定也受很大影響。所以，在今后的預(yù)報(bào)作業(yè)中應(yīng)及時(shí)掌握上游閘壩調(diào)蓄情況，同時(shí)注意積累降雨徑流關(guān)系資料，補(bǔ)充雨洪點(diǎn)據(jù)，以便提高預(yù)報(bào)精度。