嘉陵江流域暴雨洪水特征及预报.pdf

第 4 2卷 第 1 1期 2 0 1 1 年 6 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Riv e r Vo 1 4 2 No 1 1 J u n e， 2 01 1 文 章 编 号 ： 1 0 0 14 1 7 9( 2 0 1 1 ) 1 l一0 0 5 60 4 嘉陵江流域暴雨洪水特征及预报 高 攀 宇， 李 身 渝， 曾 适， 汤 智 ( 长 江 水 利 委 员 会 长 江上 游水 文 水 资 源 勘测 局 ， 重庆 4 0 0 01 4) 摘要 ： “ 1 O 7 ” 嘉陵江暴雨洪水灾害给 四川、 重庆 等地 造成较 为严重的经 济损 失 ， 因此有必要 对流域特征和 水 文预报进行科 学分析总结。对流域 雨水情的分析发现 ， 嘉陵江流域暴雨具有雨量充沛、 分布集 中的特点 ； 洪水 具 有 陡 涨 陡 落 、 洪峰 高 、 变 幅 大 的特 点。 根 据 流域 内水 利 工 程 的 建设 及 分 布 情 况 ， 分段 制 定 了预 报 方 案 ， 并 对 “ 】 D 7 ” 嘉陵江洪水进 行预报 实践 ， 最后 的预报成果误差很小， 能够满足 实际预报工作的需求。 关键词 ： 暴 雨洪水 ；水情特征 ； 预报 ；嘉陵江 中 图法 分 类 号 ：T V1 2 2 1 文献 标 志 码 ：A 1 流域 自然地理概况 嘉 陵江发 源 于秦岭 山脉代 王 山南侧 东 峪 沟 ， 干流 全长 1 1 2 0 k m， 全流域 集 水 面积 约 1 6万 k m ( 约 占长 江上游 流域 面积 的 1 6 ) ， 天 然 落差 约 2 3 0 0 m， 是 长 江水系流域 面积 最 大 的一 条 支流 。嘉 陵 江流 域 广 阔 ， 中 、 上游 东侧及渠 江上 游为大 巴山暴雨 区 ， 西侧 及涪 江 上 游为鹿 头山 、 龙 门山暴 雨 区。渠 江 和涪 江在 距 嘉 陵 江 汇人长 江的汇 口以上 近 1 0 0 k m处 于重 庆合 川 汇人 干流 ， 控制站北碚多年平均径流量 8 8 0亿 m ， 约 占宜 昌以上来 水量 的 1 5 。嘉 陵 江于 流 、 西支 涪江 和东 支 渠江 的年径 流 分 别 占嘉 陵江 年径 流 量 的 4 5 ， 2 5 ， 3 0 。嘉 陵江上 游为 长 江 上游 重 要 的洪 水来 源 ， 东 源 西汉水 流经陕 西 、 甘 肃 两省 ， 西 源 白龙 江 流经 甘 肃 ， 在 四川 广元 汇合 ， 进 入 四川盆 地 。其 两 大支 流 渠 江和 涪 江均在合川 附近 汇入 干 流 。合川 以上 河 流蜿 蜒 ， 流 经 峡 谷 ， 在重庆 汇人 长江 。 东支渠 江发 源于川 、 陕省界 处米仓 山系铁 船 山 ， 由 东北向西南流， 于重庆市合川市城北 7 5 k m处汇人嘉 陵江 。除上游 有一部 分 属 陕 西省 外 ， 大部 分 都 在 四川 省和重 庆市 境 内 。流 域 面 积 3 9 2 1 1 k m ， 约 占嘉 陵江 流域 面积 的 2 6 ， 河长 7 2 3 k m， 天然 落 差 约 1 4 1 0 m。 渠江分 东源州 河及 西 源 巴河 两支 ， 以 巴河 为正 源 。渠 江上游河 流盘行 于崇 山峻岭 之 中 ， 在 三汇 以上分 巴河 、 州 河 ， 三 汇以下进 入丘 陵 区 ， 水 流平 缓 ， 向南蜿 蜒 流 经 渠县 、 广安 区 ， 在新 民河 口附近 出川进入 重庆市 的合川 市境 内 。 涪江是嘉陵江右岸最大支流， 发源于 四川省松潘 县黄龙 乡岷水 雪宝 顶 ， 自西北 向东 南 流 至 合川 市 城南 汇入嘉 陵江 。涪江干 流全 长 6 7 5 k m， 流域 面积 3 6 2 7 2 k m ， 流域 呈西北 一东 南 向 的狭长 形 ， 地 理坐 标 位 于东 经 1 0 3 。 4 4 1 0 6 。 1 6 ， 北 纬 2 9 。 1 3 一3 2 。 4 4 之 间 ， 地 势 西北高、 东南低。从西北向东南倾斜 ， 从与岷江的分水 岭雪 宝顶起 至河 口处 ， 相对高差 超过 5 0 0 0 m。 2 流域暴雨洪水特性 嘉陵江是长江水系流域面积最大的一条支流； 嘉 、 涪 、 渠 三江水 系如扇 状 分 布 ， 洪水 遭 遇 频繁 ， 干 支 流洪 水过程有陡涨陡落的特点。嘉 陵江流域径流主要 由降 雨补给 ， 降水主要集中在 5l O月 ， 其暴雨中心主要位 于中 、 上 游 ， 东侧 及渠 江 上游 为 大 巴 山暴 雨 区 ， 西侧 及 涪 江上游 为鹿 头山 、 龙 门 山暴 雨 区。 2 1 暴 雨特 性 嘉陵 江流域 属亚 热 带湿 润 季 风气 候 区 ， 来 自印 度 洋 的西南 季 风 和来 自太 平 洋 的东 南 季 风 均 可 长 驱 直 入 ， 流域 内气 候温 和 ， 雨量 丰 沛 ， 年 降雨 量 8 0 01 1 0 0 m m。受 四川盆地边 缘高 山地形 的影 响 ， 暴雨 区 主要 出 收 稿 日期 ： 2 0 1 10 21 0 作者简介 ： 高攀 宇， 男， 工程师， 主要从 事水文气象预报、 分析计算及程序 编写工作 。Em a i l ： s y g a o p y cj h co m cn 第 1 1期 高 攀 宇 ， 等 ： 嘉 陵 江 流 域 暴 雨 洪 水 特 征 及 预 报 5 7 现在嘉 陵 江上游 的东 河 、 渠 江 的 巴河 以及 涪江 中上 游 一 带 ， 雨 量 分布 由北 向南 递 减 。暴 雨 移 动路 径 多 为 沿 青藏 高原 东部 ( 四川 盆 地 西 部边 缘 ) 由西 向东 或 由北 向东南 推移 。 嘉 陵 江流域 全 年 降 雨 量 的 5 0 集 中在 79月 ， 其 中 7月份 降雨最 为集 中。每年 4 5月份 ， 随着 印 度 洋 、 南海 的暖湿气 流 和西 太 平 洋 副 热带 高 压 的逐 渐 增 强 ， 雨 带 A东南 向西 北 推进 ； 6月 ， 夏季 风 继 续 加 强 北 进 ， 流 域 降 雨过 程 明显 增 多 ； 7月 ， 雨带 向北 推 进 到 四 川盆地 ， 暴 雨过 程 集 中且 暴雨 强 度 明显 增 强 ； 8月 ， 雨 带 主要 在 长江上 游金 沙江 、 岷 沱 江 、 嘉 陵江 ； 9月 ， 夏 季 风开 始撤退 ， 但受 到西 南高 山大地形 阻挡 ， 有些 年份 仍 有暴雨 出现 ； 1 0月 以后 ， 雨 季基 本结 束 。 嘉 陵 江北碚 站 以上 1 9 5 12 0 0 9年 多 年 平 均 降 雨 量 9 5 1 r n m， 逐月 雨量 特征值 见表 1 。 表 1嘉 陵 江 流 域 逐 月雨 量 特 征 值 2 2 洪水 特 性 嘉 陵江 流域 径 流 由降雨 补 给 ， 水 量 丰 沛 。洪 水特 征是历 时短 、 洪峰 高 。由于 流域形 状 略似扇形 ， 洪 水 向 心汇流 ， 加剧 涨势 ， 常常 产生 严重 洪灾 。据 四川 省气象 局统计 ， 1 4 8 51 9 4 9年 近 5 0 0 a内 ， 嘉 陵江共 发生 洪水 1 3 3次 ， 其 中干 流 在 公 元 7 7 31 9 4 9年 的 1 1 7 7 a 中 出 现大 洪水 6 2次 ， 嘉 陵江 干流 和涪 江 出现 的历史 大洪 水 共 3 6次 。 1 9 5 02 0 1 0年 ， 嘉 陵 江 流域 也 多 次 发 生 大 洪水 ， 其 中北 碚 站 流 量 超 过 3 0 0 0 0 m s的年 份 有 1 0 次 ， 以 l 9 8 1年的 4 4 8 0 0 m s 为 最大 ， 1 9 7 5年 的3 7 1 0 0 m s次之 。 涪江 流域洪 水具 有汇 流历 时短 、 峰高 量大 的特 点 ， 一 次 洪水 历时一 般 3 5 d ， 洪峰 历时 0 51 h 。 渠江 径流年 际年 内变 化与 年降水 的年际 年 内变化 相应 ， 前河 上游 一带 为高值 区 ， 南江县 、 巴中市 、 通 江县 北部 为次 高值 区 ， 中下 游 丘 陵 区 为低 值 区。罗 渡 溪 站 年 径 流量为 2 2 7亿 m ， 约 占嘉 陵 江 年水 量 的 3 0 ， 大 部 分 集 中 在 汛 期 5 l 0 月 ， 占 全 年 的 7 9 7 8 6 3 ， 以 1 2月 至 次 年 2月 径 流 最 小 。渠 江 洪 水 频 繁 ， 且 峰高量 大 ， 历 时 较 短 ， 一次 洪 水 约 5 7 d 。渠 江 流域 的大洪水 主要 来源 于上 游 巴河 、 州河 一带 ， 干 流和 主 要支 流 的洪水相 遇 的 机 率较 小 ， 一 旦 相 遇 即造 成 中 下 游特 大洪水 ， 曾于 3 、 4月或 1 1 月发 生 大洪水 。渠 江 洪枯 流 量 、 水 位变 幅居 四川省 江河 前列 ， 流量变 幅可 达 上 千倍 ， 水位 变 幅可达 2 2 m左 右 。 3 主要水利工程 嘉 陵江 流域 水利工 程较 多 ， 嘉 陵江 干流 流域对 中 、 高 水预 报影 响较 大 的 已建 和在 建 的 电 站有 ： 位 于 白龙 江 三磊 坝 以上 的 宝珠 寺 、 嘉 陵 江 干 流 上 的亭 子 口、 青 居 、 东 西关等 电站 。涪 江流域 上小 型 电站众 多 ； 渠 江流 域 电站 有 ： 东林站 以上 的江 口、 干 流 上 的 四九 滩 、 富 流 滩 等 电站 ， 三江 汇合后 的 电站有 ： 渭沱 、 草街 电站 。 亭子 口是特 大型 水 利 工 程 ， 位 于 四川 省 广元 市 苍 溪 县境 内 ， 距 苍溪 县城 1 5 k m， 是 嘉 陵江 干流 开发 中唯 一 的控制性工程 ， 总库容 4 2亿 m ， 调节库容 l 7 5亿 m ， 电站 总装 机容 量 为 1 1 0万 k W， 年 发 电量 约 3 2亿 k W h 。预计 2 0 1 3年 发 电。 青居水 电站位 于嘉 陵江干 流 中段 的 四川省南 充市 高坪 区青 居镇 ， 电站装 机 4台 ， 单 机容量 3 4万 k W， 总 装机 容量 1 3 6万 k W ， 年发 电量 1 0 2亿 k W h ， 总 库容 1 1 7亿 m ， 2 0 0 5年 5月 ， 4台机 组全 部并 网发 电。 东西关 水 电站位 于 四川省 武胜县 境 内的嘉 陵江 中 游 ， 距 南 充市 4 7 k m， 距 重庆 市 1 6 1 k m， 是 一 座 以发 电 为 主 ， 兼顾 航运 的 径 流式 低 水 头 电站 。 坝址 以上 控制 流 域面 积 7 8 2 4 7 k m ， 水库正 常 蓄水位 2 4 8 5 0 m， 相应 库 容 1 6 5亿 m ， 汛 期 限 制 水位 2 4 1 O 0 m， 相 应 库容 0 4 3亿 r n 。电站 装 机 4台 ， 总 容 量 1 8 0 MW ， 多 年 平 均发 电量 9 5 5亿 k W h ， 1 9 9 6年 完全 建成发 电 。 渠 江上有 一河 床式 电站江 口电站 ， 装 机容量 为5 1 万 k W ， 库容 有 限 。 4 主要水利工程对洪水预报的影响 嘉 陵江流 域水 利 工程 的建 设 ， 使 嘉 陵 江流 域 洪水 预 报发 生 了很 大 变化 。各 电站 的蓄放 水 ， 直接 影 响洪 水 预报 的精度 。受 嘉 陵 江 流域 电站 的 建设 影 响 ， 流域 内几乎 所有 的预报 控 制 站 都进 行 过 不 同程 度 的搬 迁 。 预 报控 制站 的搬迁 破坏 了原 有资料 的系列 连续 性和 预 报 经验 的积 累 ， 特 别是有 些 站的控 制性不 好 ， 受 下游 电 站 的蓄 放水影 响 ， 其 水 位流量关 系 复杂 ， 高水报 汛流量 精 度不 高 ， 对 预报影 响非 常 大。 5 8 人 民 长 江 受嘉 陵 江上游洪 水 水 量 和时 间 长短 不 同 的影 响 ， 东西关 水 电站 会提前 放 水 或峰 后 蓄水 ， 东 西 关 电站 对 武胜站 在 7 0 0 0 m s 流 量 以 下 的 洪 峰过 程 有 较 大 影 响 。渭 沱水 电站 、 草街 水 电站 在 中低 水时 的调蓄 ， 对 北 碚站 的预报有影 响 。江 口电站调蓄对 东林产 汇流会 产 生一定 的影 响 ， 该 电站 蓄 、 放 水情况对 该流域 洪水有一 定的调洪作用。 嘉 陵江流域各 电 站的逐渐 建成使 原天然 河道洪水 传播时间和降雨产汇流时间大大缩短。要做好嘉陵江 流 域的预报 ， 除 了需 要 掌握 嘉 陵 江水 电站水 库 的运 行 及 调度计划 外 ， 还 需要 修 编 洪水 预 报方 案 。掌 握嘉 陵 江水库的运行和调度计划可以提高预报精度 ， 延长预 见期 。 5 洪水预报方案 嘉 陵江流域水 文 预报方案共 有 1 9个 ， 嘉 陵江流 域 干 流上边 界站为广 元 、 三 磊 坝 、 上寺 站 ， 出 口控 制 站 为 武胜站； 涪江流域上边界站为平武， 出口控制站为小河 坝站； 渠江流域上边界站为巴中、 通江， 出 口控制站为 罗渡 溪站 ； 最 后汇合 到北碚 站 。其 中 ， 河道 预报采 用 的 是合成 流量法 或 流 量 演算 法 ， 降雨 预 报 采用 的是 A P I 模型 ， 见 表 2 。 表 2嘉 陵江 流 域 预 报 方 案 特征 值 统 计 称 k m 2 _ 6 嘉陵江“ 1 O 7 ” 洪水预报 2 0 1 0年 7月 1 51 8 日， 长 江 上游 出现 强 降 雨 过 程 ， 致使 渠江罗 渡溪站 发生超 历史洪 水 ， 嘉 陵江北碚 发 生超警 戒水位 洪水 。 6 1 雨 情 2 0 1 0年 7月 1 51 8日， 涪 江 、 渠江 发生 强 降雨过 程 。1 5日， 涪江 流 域 发 生 中到 大 雨 ， 局 部 暴 雨 或 大暴 雨 ， 最 大 日雨 量 为 剑 阁站 2 0 7 5 m m。7月 1 6 日， 渠 江 、 嘉 陵江干 流大到 暴 雨 ， 局部 大 暴 雨 ， 渠江 最 大 日雨 量为通江站的 7 7 m m， 嘉陵江干流最大 日雨量为安居 镇站 的 1 2 0 5 m m； 涪 江最大 日雨量 为遂 宁 站 的 1 3 4 8 mr o 。7月 1 7 日， 渠 江大 到 暴 雨 ， 局 部 大暴 雨 ， 最 大 日 雨 量为 旧院站 的 2 2 4 5 mm。 7月 2 2日， 渠江流域发 生大到暴雨 ， 最大 日雨量 为 关坝站 的 5 6 m m； 涪 江 中 到 大雨 ， 局 部 暴 雨 或 大 暴 雨 ， 最 大 日雨量为 梓潼站 的 1 3 2 m。2 3 日， 涪 江 中到 大雨 ， 局部暴 雨或 大暴 雨 ， 嘉 陵 江干 流 大到 暴 雨 ， 局部 大暴雨 ， 最 大 日雨量 为武连 驿站 的 1 5 7 5 mm。7月 2 4 日， 沱江、 涪江、 嘉陵江干流大到暴雨 ， 局部大暴雨 ， 涪 江最大 日雨量 为马 角坝站 的 1 7 7 m m， 嘉 陵江干 流最 大 雨 量为剑 阁站 1 5 3 5 m m。 6 2 洪水发展过程 受本次强降雨过程影响， 渠江沿途发生 了一次历 史上少见的涨水过程。7月 1 6日， 受 巴河一带强降雨 影 响 ， 支 流 风 滩 站 7月 1 8 日 0 ： 1 8出 现 洪 峰 水 位 3 0 0 8 4 IT I ， 相应 流量 2 0 9 0 0 m s ， 超 过 警戒 水 位 1 0 4 m； 支 流东 林站 1 8 日 1 9 ： 4 8出现 洪峰 水 位 3 1 3 8 3 m， 相应流量 1 2 0 0 0 m s ， 超过保证水位 3 6 7 m。洪水在 风滩 、 东林 以及 干流 区间相 遭 遇 ， 形 成 三 汇、 罗 渡溪 站 洪峰水位超历史水位 的渠江大洪水 ， 其 中， 三汇站 1 9 日0 4： 3 0出现 洪 峰 水 位 2 2 6 6 0 m， 相 应 流 量 2 7 7 0 0 m s ， 超过保证水位 5 4 6 m， 超过历史最高水位 1 7 8 m； 控制 站罗 渡溪站 7月 2 0 日 0 ： 0 0出现 1 9 5 3年建 站 以来 最高洪 水位 2 2 7 5 3 m， 7月 1 9日 1 5 ： 0 0出现最 大 流量 2 8 5 0 0 m s ， 超过保证水位 5 5 3 m， 超过历史记 录 2 1 6 m。 受 降雨影 响 ， 涪 江小河 坝站 7月 1 7日 1 4 ： 4 5出现 洪峰水 位 2 3 6 2 0 n l ， 相 应 流量 5 3 1 0 m s 。嘉 陵 江 干 流 武胜 站 7月 1 8日2 3 ： 0 0出现洪 峰水 位 2 2 0 4 3 m， 相 应流量 1 1 1 0 0 1 1 1 s 。嘉陵江控制站北碚站 7月 2 0日 0 9 ： 0 0出现 洪 峰 水 位 1 9 8 3 6 1 1 1 ， 相 应 流 量 3 4 3 0 0 m s ， 超过 警戒 水 位 3 8 6 m， 为 1 9 8 4年 以来 最 大 洪 水 ， 详 见表 3 。 6 3 预 报 实践 2 0 1 0年 7月 1 3日上 午 1 0 ： 0 0预报 员与 相关 单位 进行水情预报会 商， 通过会商分析 ， 预计 7月 1 51 8 日长江 上游渠 江 、 嘉 陵江干 流将 出现大 到暴雨 ， 局部大 暴雨 的降雨过 程 。再 经 过 水情 分 析 预报 后 ， 得 出嘉 陵 第 1 1 期 高攀字， 等 ： 嘉陵江流域暴雨洪水特征及预报 5 9 江 干流和 渠江将 有 一次 量 级 较 大 的洪 水 过 程 ， 其 中渠 江 流量可 能 超 过 1 0 0 0 0 m s ， 嘉 陵 江 北 碚 达 1 5 0 0 0 m s 以上 ， 此 时距 离发 生 “ 1 0 7 ” 洪水 仍 有 7 d左 右 的 时间 。 表 3嘉陵江流域 1 0 7洪水主要干支流最高水位 、 最 大流 量 随着长 江 上游 7月 1 51 8日降 雨过 程 的展 开 ， 7 月 1 6日再 与相关 单位进 行 洪水预 报会 商 ， 明确这 次洪 水过 程洪 峰流量 为 ： 嘉 陵江 武胜 7 0 0 0 m s ， 渠江 罗 渡 溪 2 2 5 0 0 m s ， 北 碚 3 3 0 0 0 3 5 0 0 0 m s ， 距 离 发 生 “ 1 0 7 ” 洪水 有 4 d左 右 的时 间。 根据 长江上 游 1 51 7日降雨 过程 和 1 7 日以后 长 江上游 嘉 陵 江 流 域 降 雨 形 势 的 进 一 步 发 展 ， 1 7 日 0 8 ： 0 0 预 报员 正式 发 布 “ 1 0 7 ” 洪 水 预 报 信 息 ， 其 中渠 江罗 渡溪 1 8日 2 3 ： 0 0洪 峰 水 位 2 2 4 3 3 m( 相 应 流量 2 2 5 0 0 13 1 s ) ， 嘉 陵 江 北 碚 1 9 日 0 8 ： 0 0洪 峰 水 位 1 9 7 7 0 m( 相应 流量 3 3 0 0 0 m s ) 。 随着 长江上 游 降雨 的变 化 和各 电站 调 蓄 影 响 ， 预 报员 室对 “ 1 0 7 ” 洪 水进 行 跟踪 滚 动 修正 预 报 ， 其 最后 的预 报成果 误差 为 ： 渠 江 罗 渡 溪 预报 时 间误 差 +1 h ， 水位误 差 + 0 0 3 m； 嘉 陵江 北 碚 预报 时 间误 差 一5 h ， 水位 误差 一0 0 6 m。 7 存在 问题及建议 ( 1 )加强 水 文气 象 结合 力 度 ， 提 高 洪水 预 报 预见 期 。 为延长洪 水预 报 的 预见 期 ， 水 文 气 象结 合 预 报显 得越 来越 重要 ， 但 目前 定 量 降水 预 报 的精度 还 有 待提 高 。 因此 ， 应加 强定 量 降水预报 研究 ， 提 高降雨 预报精 度 ， 进而 提高 洪水预 报精 度和延 长 预见期 ， 更好 为防汛 调度 服