嘉陵江流域暴雨洪水特征及預(yù)報(bào)

嘉陵江流域暴雨洪水特征及預(yù)報(bào)高攀宇;李身渝;曾適;湯智【摘要】"10.7"嘉陵江暴雨洪水災(zāi)害給四川、重慶等地造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,因此有必要對流域特征和水文預(yù)報(bào)進(jìn)行科學(xué)分析總結(jié).對流域雨水情的分析發(fā)現(xiàn)，嘉陵江流域暴雨具有雨量充沛、分布集中的特點(diǎn);洪水具有陡漲陡落、洪峰高、變幅大的特點(diǎn).根據(jù)流域內(nèi)水利工程的建設(shè)及分布情況，分段制定了預(yù)報(bào)方案，并對"10.7”嘉陵江洪水進(jìn)行預(yù)報(bào)實(shí)踐，最后的預(yù)報(bào)成果誤差很小，能夠滿足實(shí)際預(yù)報(bào)工作的需求.【期刊名稱】《人民長江》【年(卷)，期】2011(042)011【總頁數(shù)】4頁(P56-59)【關(guān)鍵詞】暴雨洪水;水情特征;預(yù)報(bào);嘉陵江【作者】高攀宇;李身渝;曾適;湯智【作者單位】長江水利委員會長江上游水文水資源勘測局，重慶400014;長江水利委員會長江上游水文水資源勘測局，重慶400014;長江水利委員會長江上游水文水資源勘測局，重慶400014;長江水利委員會長江上游水文水資源勘測局，重慶400014【正文語種】中文【中圖分類】TV122.11流域自然地理概況嘉陵江發(fā)源于秦嶺山脈代王山南側(cè)東峪溝，干流全長1120km,全流域集水面積約16萬km2（約占長江上游流域面積的16%），天然落差約2300m，是長江水系流域面積最大的一條支流。嘉陵江流域廣闊，中、上游東側(cè)及渠江上游為大巴山暴雨區(qū)，西側(cè)及涪江上游為鹿頭山、龍門山暴雨區(qū)。渠江和涪江在距嘉陵江匯入長江的匯口以上近100km處于重慶合川匯入干流，控制站北碚多年平均徑流量880億m3，約占宜昌以上來水量的15%。嘉陵江干流、西支涪江和東支渠江的年徑流分別占嘉陵江年徑流量的45%，25%，30%。嘉陵江上游為長江上游重要的洪水來源，東源西漢水流經(jīng)陜西、甘肅兩省，西源白龍江流經(jīng)甘肅，在四川廣元匯合，進(jìn)入四川盆地。其兩大支流渠江和涪江均在合川附近匯入干流。合川以上河流蜿蜒，流經(jīng)峽谷，在重慶匯入長江。東支渠江發(fā)源于川、陜省界處米倉山系鐵船山，由東北向西南流，于重慶市合川市城北7.5km處匯入嘉陵江。除上游有一部分屬陜西省外，大部分都在四川省和重慶市境內(nèi)。流域面積39211km2，約占嘉陵江流域面積的26%，河長723km，天然落差約1410m。渠江分東源州河及西源巴河兩支，以巴河為正源。渠江上游河流盤行于崇山峻嶺之中，在三匯以上分巴河、州河，三匯以下進(jìn)入丘陵區(qū)，水流平緩，向南蜿蜒流經(jīng)渠縣、廣安區(qū)，在新民河口附近出川進(jìn)入重慶市的合川市境內(nèi)[1]。涪江是嘉陵江右岸最大支流，發(fā)源于四川省松潘縣黃龍鄉(xiāng)岷水雪寶頂，自西北向東南流至合川市城南匯入嘉陵江。涪江干流全長675km，流域面積36272km2，流域呈西北-東南向的狹長形，地理坐標(biāo)位于東經(jīng)103。44'~106。16',北緯29。13'~32。44'之間，地勢西北高、東南低。從西北向東南傾斜，從與岷江的分水嶺雪寶頂起至河口處，相對高差超過5000m。2流域暴雨洪水特性嘉陵江是長江水系流域面積最大的一條支流;嘉、涪、渠三江水系如扇狀分布，洪水遭遇頻繁，干支流洪水過程有陡漲陡落的特點(diǎn)。嘉陵江流域徑流主要由降雨補(bǔ)給，降水主要集中在5~10月，其暴雨中心主要位于中、上游，東側(cè)及渠江上游為大巴山暴雨區(qū)，西側(cè)及涪江上游為鹿頭山、龍門山暴雨區(qū)。2.1暴雨特性嘉陵江流域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，來自印度洋的西南季風(fēng)和來自太平洋的東南季風(fēng)均可長驅(qū)直入，流域內(nèi)氣候溫和，雨量豐沛，年降雨量800~1100mm。受四川盆地邊緣高山地形的影響，暴雨區(qū)主要出現(xiàn)在嘉陵江上游的東河、渠江的巴河以及涪江中上游一帶，雨量分布由北向南遞減。暴雨移動路徑多為沿青藏高原東部（四川盆地西部邊緣）由西向東或由北向東南推移。嘉陵江流域全年降雨量的50%集中在7~9月，其中7月份降雨最為集中。每年4~5月份，隨著印度洋、南海的暖濕氣流和西太平洋副熱帶高壓的逐漸增強(qiáng)，雨帶自東南向西北推進(jìn);6月，夏季風(fēng)繼續(xù)加強(qiáng)北進(jìn)，流域降雨過程明顯增多;7月，雨帶向北推進(jìn)到四川盆地，暴雨過程集中且暴雨強(qiáng)度明顯增強(qiáng);8月，雨帶主要在長江上游金沙江、岷沱江、嘉陵江;9月，夏季風(fēng)開始撤退，但受到西南高山大地形阻擋，有些年份仍有暴雨出現(xiàn);10月以后，雨季基本結(jié)束。嘉陵江北碚站以上1951-2009年多年平均降雨量951mm，逐月雨量特征值見表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徑流由降雨補(bǔ)給，水量豐沛。洪水特征是歷時短、洪峰高。由于流域形狀略似扇形，洪水向心匯流，加劇漲勢，常常產(chǎn)生嚴(yán)重洪災(zāi)。據(jù)四川省氣象局統(tǒng)計(jì)，1485~1949年近500a內(nèi)，嘉陵江共發(fā)生洪水133次，其中干流在公元773~1949年的1177a中出現(xiàn)大洪水62次，嘉陵江干流和涪江出現(xiàn)的歷史大洪水共36次。1950-2010年，嘉陵江流域也多次發(fā)生大洪水，其中北碚站流量超過30000m3/s的年份有10次，以1981年的44800m3/s為最大，1975年的37100m3/s次之。涪江流域洪水具有匯流歷時短、峰高量大的特點(diǎn)，一次洪水歷時一般3~5d,洪峰歷時0.5~1h。渠江徑流年際年內(nèi)變化與年降水的年際年內(nèi)變化相應(yīng)，前河上游一帶為高值區(qū)，南江縣、巴中市、通江縣北部為次高值區(qū)，中下游丘陵區(qū)為低值區(qū)。羅渡溪站年徑流量為227億m3，約占嘉陵江年水量的30%，大部分集中在汛期5~10月，占全年的79.7%~86.3%，以12月至次年2月徑流最小。渠江洪水頻繁，且峰高量大，歷時較短，一次洪水約5~7d。渠江流域的大洪水主要來源于上游巴河、州河一帶，干流和主要支流的洪水相遇的機(jī)率較小，一旦相遇即造成中下游特大洪水，曾于3、4月或11月發(fā)生大洪水。渠江洪枯流量、水位變幅居四川省江河前列，流量變幅可達(dá)上千倍，水位變幅可達(dá)22m左右［2］。3主要水利工程嘉陵江流域水利工程較多，嘉陵江干流流域?qū)χ?、高水預(yù)報(bào)影響較大的已建和在建的電站有:位于白龍江三磊壩以上的寶珠寺、嘉陵江干流上的亭子口、青居、東西關(guān)等電站。涪江流域上小型電站眾多;渠江流域電站有:東林站以上的江口、干流上的四九灘、富流灘等電站，三江匯合后的電站有:渭沱、草街電站［3］。亭子口是特大型水利工程，位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，距蒼溪縣城15km,是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，總庫容42億m3，調(diào)節(jié)庫容17.5億m3,電站總裝機(jī)容量為110萬kW，年發(fā)電量約32億kW-h。預(yù)計(jì)2013年發(fā)電。青居水電站位于嘉陵江干流中段的四川省南充市高坪區(qū)青居鎮(zhèn)，電站裝機(jī)4臺，單機(jī)容量3.4萬kW，總裝機(jī)容量13.6萬kW，年發(fā)電量102億kW?h,總庫容1.17億m3,2005年5月，4臺機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電。東西關(guān)水電站位于四川省武勝縣境內(nèi)的嘉陵江中游，距南充市47km，距重慶市161km，是一座以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)的徑流式低水頭電站。壩址以上控制流域面積78247km2，水庫正常蓄水位248.50m，相應(yīng)庫容1.65億m3，汛期限制水位241.00m，相應(yīng)庫容0.43億m3。電站裝機(jī)4臺，總?cè)萘?80MW，多年平均發(fā)電量9.55億kW?h,1996年完全建成發(fā)電。渠江上有一河床式電站江口電站，裝機(jī)容量為5.1萬kW，庫容有限［4］。4主要水利工程對洪水預(yù)報(bào)的影響嘉陵江流域水利工程的建設(shè)，使嘉陵江流域洪水預(yù)報(bào)發(fā)生了很大變化。各電站的蓄放水，直接影響洪水預(yù)報(bào)的精度。受嘉陵江流域電站的建設(shè)影響，流域內(nèi)幾乎所有的預(yù)報(bào)控制站都進(jìn)行過不同程度的搬遷。預(yù)報(bào)控制站的搬遷破壞了原有資料的系列連續(xù)性和預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)的積累，特別是有些站的控制性不好，受下游電站的蓄放水影響，其水位流量關(guān)系復(fù)雜，高水報(bào)汛流量精度不高，對預(yù)報(bào)影響非常大。受嘉陵江上游洪水水量和時間長短不同的影響，東西關(guān)水電站會提前放水或峰后蓄水，東西關(guān)電站對武勝站在7000m3/s流量以下的洪峰過程有較大影響。渭沱水電站、草街水電站在中低水時的調(diào)蓄，對北碚站的預(yù)報(bào)有影響。江口電站調(diào)蓄對東林產(chǎn)匯流會產(chǎn)生一定的影響，該電站蓄、放水情況對該流域洪水有一定的調(diào)洪作用。嘉陵江流域各電站的逐漸建成使原天然河道洪水傳播時間和降雨產(chǎn)匯流時間大大縮短。要做好嘉陵江流域的預(yù)報(bào)，除了需要掌握嘉陵江水電站水庫的運(yùn)行及調(diào)度計(jì)劃外，還需要修編洪水預(yù)報(bào)方案。掌握嘉陵江水庫的運(yùn)行和調(diào)度計(jì)劃可以提高預(yù)報(bào)精度，延長預(yù)見期。5洪水預(yù)報(bào)方案嘉陵江流域水文預(yù)報(bào)方案共有19個，嘉陵江流域干流上邊界站為廣元、三磊壩、上寺站，出口控制站為武勝站;涪江流域上邊界站為平武，出口控制站為小河壩站；渠江流域上邊界站為巴中、通江，出口控制站為羅渡溪站;最后匯合到北碚站。其中，河道預(yù)報(bào)采用的是合成流量法或流量演算法，降雨預(yù)報(bào)采用的是API模型，見表2。表2嘉陵江流域預(yù)報(bào)方案特征值統(tǒng)計(jì)6嘉陵江“10.7”洪水預(yù)報(bào)2010年7月15-18日，長江上游出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程，致使渠江羅渡溪站發(fā)生超歷史洪水，嘉陵江北碚發(fā)生超警戒水位洪水。6.1雨情2010年7月15-18日，涪江、渠江發(fā)生強(qiáng)降雨過程。15日，涪江流域發(fā)生中到大雨，局部暴雨或大暴雨，最大日雨量為劍閣站207.5mm。7月16日，渠江、嘉陵江干流大到暴雨，局部大暴雨，渠江最大日雨量為通江站的77mm，嘉陵江干流最大日雨量為安居鎮(zhèn)站的120.5mm；涪江最大日雨量為遂寧站的134.8mm。7月17日，渠江大到暴雨，局部大暴雨，最大日雨量為舊院站的224.5mm。7月22日，渠江流域發(fā)生大到暴雨，最大日雨量為關(guān)壩站的56mm;涪江中到大雨，局部暴雨或大暴雨，最大日雨量為梓潼站的132mm。23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，最大日雨量為武連驛站的157.5mm。7月24日，沱江、涪江、嘉陵江干流大到暴雨，局部大暴雨，涪江最大日雨量為馬角壩站的177mm，嘉陵江干流最大雨量為劍閣站153.5mm。6.2洪水發(fā)展過程受本次強(qiáng)降雨過程影響，渠江沿途發(fā)生了一次歷史上少見的漲水過程。7月16日，受巴河一帶強(qiáng)降雨影響，支流風(fēng)灘站7月18日0:18出現(xiàn)洪峰水位300.84m，相應(yīng)流量20900m3/s，超過警戒水位1.04m；支流東林站18日19:48出現(xiàn)洪峰水位313.83m，相應(yīng)流量12000m3/s，超過保證水位3.67m。洪水在風(fēng)灘、東林以及干流區(qū)間相遭遇，形成三匯、羅渡溪站洪峰水位超歷史水位的渠江大洪水，其中，三匯站19日04:30出現(xiàn)洪峰水位226.60m，相應(yīng)流量27700m3/s，超過保證水位5.46m，超過歷史最高水位1.78m;控制站羅渡溪站7月20日0:00出現(xiàn)1953年建站以來最高洪水位227.53m,7月19日15:00出現(xiàn)最大流量28500m3/s,超過保證水位5.53m，超過歷史記錄2.16m。受降雨影響，涪江小河壩站7月17日14:45出現(xiàn)洪峰水位236.20m，相應(yīng)流量5310m3/s。嘉陵江干流武勝站7月18日23:00出現(xiàn)洪峰水位220.43m，相應(yīng)流量11100m3/s。嘉陵江控制站北碚站7月20日09:00出現(xiàn)洪峰水位198.36m，相應(yīng)流量34300m3/s，超過警戒水位3.86m，為1984年以來最大洪水，詳見表3。6.3預(yù)報(bào)實(shí)踐2010年7月13日上午10:00預(yù)報(bào)員與相關(guān)單位進(jìn)行水情預(yù)報(bào)會商，通過會商分析，預(yù)計(jì)7月15-18日長江上游渠江、嘉陵江干流將出現(xiàn)大到暴雨，局部大暴雨的降雨過程。再經(jīng)過水情分析預(yù)報(bào)后，得出嘉陵江干流和渠江將有一次量級較大的洪水過程，其中渠江流量可能超過10000m3/s，嘉陵江北碚達(dá)15000m3/s以上，此時距離發(fā)生“10.7”洪水仍有7d左右的時間。表3嘉陵江流域10.7洪水主要干支流最高水位、最大流量隨著長江上游7月15-18日降雨過程的展開，7月16日再與相關(guān)單位進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)會商，明確這次洪水過程洪峰流量為:嘉陵江武勝7000m3/s，渠江羅渡溪22500m3/s，北碚33000-35000m3/s，距離發(fā)生“10.7”洪水有4d左右的時間。根據(jù)長江上游15-17日降雨過程和17日以后長江上游嘉陵江流域降雨形勢的進(jìn)—步發(fā)展，17日08:00預(yù)報(bào)員正式發(fā)布“10.7”洪水預(yù)報(bào)信息，其中渠江羅渡溪18日23:00洪峰水位224.33m（相應(yīng)流量22500m3/s）,嘉陵江北碚19日08:00洪峰水位197.70m（相應(yīng)流量33000m3/s）。隨著長江上游降雨的變化和各電站調(diào)蓄影響，預(yù)報(bào)員室對“10.7”洪水進(jìn)行跟蹤滾動修正預(yù)報(bào)，其最后的預(yù)報(bào)成果誤差為:渠江羅渡溪預(yù)報(bào)時間誤差+1h，水位誤差+0.03m;嘉陵江北碚預(yù)報(bào)時間誤差-5h，水位誤差-0.06m。7存在問題及建議加強(qiáng)水文氣象結(jié)合力度，提高洪水預(yù)報(bào)預(yù)見期。為延長洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見期，水文氣象結(jié)合預(yù)報(bào)顯得越來越重要，但目前定量降水預(yù)報(bào)的精度還有待提高。因此，應(yīng)加強(qiáng)定量降水預(yù)報(bào)研究，提高降雨預(yù)報(bào)精度，進(jìn)而提高洪水預(yù)報(bào)精度和延長預(yù)見期，更好為防汛調(diào)度服務(wù)。加強(qiáng)防汛信息共享，實(shí)現(xiàn)防汛數(shù)據(jù)全面綜合。流域內(nèi)水文和水庫部門各自收集了大量的水情信息，但由于多種原因，信息未能得到有效利用；水庫調(diào)度信息不足，難以滿足流域防汛要求。因此，應(yīng)加強(qiáng)對流域內(nèi)相關(guān)水庫的協(xié)調(diào)管理，力求做到信息共享，以利于防汛洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確開展。逐步增加對骨干洪水控制工程的調(diào)度管理，調(diào)蓄流域洪水過程。目前嘉陵江上建有多座大型水庫，