中小河流自動測報站在暴雨洪水中發揮的重要作用

王寶童

（延安水文水資源勘測中心,陜西 延安 716000）

中小河流自動測報站建設利用先進的水文測報技術和自動化儀器設備實現水文數據采集、傳輸、處理、儲存。設施設備先進可靠,測驗精度滿足規范要求[1]。自二十世紀八十年代,我國初步開展水情測報系統的研究和應用以來,其發展和應用日趨完善。隨著衛星遙感、雷達測雨、GPS 等技術的普及和應用,我國水情自動測報系統也朝著智能化、自動化、高精度化方向發展,在水文測報中發揮了極其重要的“前哨”和“耳目”作用。

1 大理河流域和站網分布概況

1.1 大理河流域簡況

大理河發源于靖邊縣中部白于山東延的五臺山南側喬溝灣。流經橫山縣、子洲縣,在綏德縣城東北注入無定河。河長159.9 km,流域面積3904.24 km2,平均比降3.16‰。年均降水量494.6 mm,河流多年平均徑流量1.83 億m3。

1.2 中小河流站建設前后站網分布情況

2011年,中小河流項目建設初期,延安水文中心共有觀測站點120 處,報汛站點達到49 處。觀測站網密度為671 km2/站,報汛站網密度為1640 km2/站。其中大理河流域共有報汛站3處,報汛站網密度為1300 km2/站。

2013年,中小河流建設站投入運行后,使延安水文中心觀測站點達到334 處,報汛站達到330 處。觀測站網密度為241 km2/站,報汛站網密度為244 km2/站。其中大理河流域報汛站共有20 處,水文站1 處、自動水位站2 處、自動雨量站17 處（見圖1）,報汛站網密度為195 km2/站[2]（見表1）。

表1 報汛站點對比表

圖1 大理河流域站網分布圖

2 暴雨洪水及信息報送情況

2.1 “7.26”暴雨

（1）暴雨成因

2017年7 月25 日20 時至26 日8 時無定河流域發生了高強度、短歷時區域性大暴雨,面平均降雨量73.5 mm。100 mm籠罩面積4600 km2,大于200 mm 籠罩面積177 km2。暴雨主要集中在子洲、米脂、綏德3 縣境內。

（2）暴雨時空分布特點

根據降水量觀測資料,繪制了大理河流域25 日20 時至26 日8 時暴雨等值線圖,見圖2。由圖可見,暴雨中心位于子洲水地灣站234 mm、子洲李家河水文站224 mm,橫山的大路峁、高鎮、石灣站及子洲的馬岔、槐樹岔、馬石畔、瓜園則灣、子洲、三川口、馬家崖、郭家溝站和黃委的青陽岔站降水量均在100 mm 以上。見表2。

表2 綏德站上游自動雨量站時段降雨量統計表 單位：mm

圖2 大理河流域25 日20 時至26 日8 時暴雨等值線圖

本次暴雨籠罩范圍廣,全流域降水。24 小時面平均降雨量128 mm。最大1 小時降雨量為子洲槐樹岔站72.6 mm,3 小時為綏德趙家砭站128 mm,6 小時為子洲李家河站195.4 mm。降雨歷時短,強度大。從自動雨量站降雨過程看,暴雨走向順著大理河流域自上而下,造成了洪峰流量加大,洪水陡漲陡落。

由表2 可見,對綏德水文站洪水起關鍵作用的是綏德水文站6 小時最大降水89.4 mm,降水時段為25 日23 時至26 日4 時,其上游自動雨量站最大6 小時降雨量時段在25 日21 時至26 日2 時的站有,郭家溝（水位站）94.4 mm、馬家崖123.4 mm、子洲134 mm、馬蹄溝91.6 mm、瓜園則灣149.4 mm、李家河166.1 mm,時段在25 日22 時至26 日3 時的站有三川口151 mm、李家河水文站（黃委）195.4 mm。以上這些站與綏德水文站的距離均在50km 范圍內,且降雨均在綏德站洪峰流量之前,6 小時降雨量平均在132.7 mm,雨量之大、強度之強、范圍之廣,實屬歷史罕見。故可以說明,大理河綏德水文站最大洪水是青陽岔水文站第一次小峰流量與區間強降雨共同作用形成的。

2.2 “7.26”洪水

受降水影響,大理河青陽岔水文站26 日4 時出現歷史實測最大洪水流量為1840 m3/s。小理河李家河水文站26 日5 時洪峰流量997 m3/s,列歷史實測第三位。綏德水文站5 時05 分洪峰流量達到3160 m3/s[2],超建站以來歷史實測最大流量,相應水位823.10 m,超歷史實測最高水位4.11 m。

從青陽岔水文站和李家河水文站與綏德水文站洪峰流量出現的時間及距離比較來看,三站洪峰流量幾乎同一時間出現,距離又相差較遠,故綏德站的最大洪峰流量是由上游青陽岔水文站25 日20 時36 分出現的小峰流量405 m3/s,與區間強降雨共同作用形成的。

2.3 信息收集報送

2013年起自動測報站投入運行,大理河流域報汛站從原來的3 處增至現有20 處,站數增加了5.7 倍,報汛段次由4段制6 小時拍報加密到24 段制每1 小時,此次流域暴雨洪水收集發送雨水情報文369 份,從洪水起漲到峰頂共發出水情電報16份,發布洪水預警預報3期,發送雨水情短信490余條。

3 自動測報站的重要作用

通過對綏德水文站“7?26”特大暴雨洪水測報過程分析,中小河流自動測報站的建設極大的提升了分析研判和預測預報能力,在本次洪水的防災減災中發揮了極其重要的作用。

（1）自動化程度高、測報段次加密。中小河流自動測報站實施前,水雨情信息靠人工觀測記錄計算,再根據計算結果人工編報,用智能電話向上級部門發報,觀測段次長,信息傳播慢,無法滿足防汛需要。項目實施后,延安水文中心353 處水雨情站點,全部實現了信息自動采集和上報功能,平水期水位流量每小時測報一次,洪水期10 min 水位變幅達到或超過0.30 m 測報一次,峰頂測報一次。雨量0.2 mm 自動采集記錄一次,報汛段次由4 段6 小時拍報加密到可以按要求設置1 min 時段上報。

（2）為社會水災害防御提供了強有力數據支撐。自動測報站的實施,對水文部門加強會商研判、精準預警預報起到了十分重要的作用。在本次綏德水文站“7?26”特大暴雨洪水過程中,洪水漲幅達11.27 m,實測流量幅度71.2%,實測單沙幅度92.9%。延安水文中心利用自動測報站收集的水文信息及時向省水文中心、榆林、綏德防辦和政府相關領導及時準確傳遞,為正確研判暴雨匯集、演進及洪水大小提供了第一手信息支撐；準確的情報、預報為當地防汛部門及時了解情況和政府部門及時啟動應急響應、發布撤離命令決策和指揮實施救援提供了可靠依據,為群眾撤離避險、保證人員安全贏得了寶貴時間,極大地減少了人民群眾生命財產的損失。

4 結語

中小河流自動測報站建設有效彌補了水文監測站點不足,提升了水文監測能力,讓水文測報信息的時效性和準確性得到了明顯提升,實現了水文信息采集、傳輸、處理的自動化和現代化[3]。拓展了水文服務水平和服務領域,擴大了水文數據收集的內容和范圍,提高了水文部門應對和處置以防汛減災為主的各類突發事件應急管理反應能力。