石門河流域“2010·8·18”特大暴雨洪水調查分析

□朱玉祥(河南省新鄉水文水資源勘測局)

1.暴雨成因及洪水情況

受副熱帶高壓和西風槽云系的共同影響，2010年8月18日至20日，新鄉市北部山區遭特大暴雨襲擊，共產主義渠合河水文站以上（石門河、黃水河）流域平均降雨量179.9mm，降雨較大的遙測站點分布于兩河上游區的輝縣市西北部山區，其中新村478mm、韓口380mm、后莊379mm、丁莊357.5mm、石門299.5mm、黃水口278.5mm。受降雨影響，石門水庫于18日22時15分蓄滿并開始啟閘泄洪，23時50分達到最大泄洪流量617m3/s，總泄洪時間120h，其中泄洪流量＞40m3/s的時間達50h以上。共產主義渠合河水文站于18日20時開始起漲，21日2時洪峰流量106m3/s。

2.水量平衡分析

石門河屬衛河支流之一，發源于山西省陵川縣東南進頭窯村，南流至輝縣上八里鄉松樹坪村西北進入新鄉市境內。流經輝縣的上八里、洪洲、趙固、冀屯、占城等鄉鎮，在占城鎮蔡旗營村東南與黃水河匯流，后進入新鄉市鳳泉區，于合河鄉后村北入共產主義渠。河道全長57km，其中新鄉市境內長42km。流域面積385.3km2，其中新鄉市境內流域面積317.6km2。1970年在其上的輝縣上八里鄉修建了石門水庫，控制流域面積132km2，水庫壩高90.2m，壩頂長291m，總庫容3084萬m3,興利庫容2795萬m3。攔蓄洪水、削減洪峰，減免下游洪水災害。

黃水河發源于輝縣黃水鄉滴水寨，于黃水鄉河西村出山，流經黃水、洪洲、高莊、趙固、北云門、占城六鄉鎮，于占城鎮蔡旗營村東南匯入石門河，全長45km，流域面積260km2，南北走向，本河道無大型控制性工程。

2010年8月18日8時石門水庫已蓄滿至汛限水位，受強降雨影響，庫水位迅速超過汛限水位，于8月18日22時15分開始啟閘泄洪，至24日0時關閘止共下泄洪水2.6×107m3。石門水庫流域面積132km2，8月18日至20日庫區以上山區降水量為310mm，總降水量為4.1×107m3，由此可推算出該流域山區本次降雨徑流系數為0.638，從石門、黃水兩河流域圖上測算出兩河總流域面積為805.0km2，其中山區流域面積353.0km2，丘陵平原區面積452.0km2，丘陵平原區降雨徑流系數按經驗值選為0.30，其流域產水量計算如下：山區：310×0.638×353.0÷105=0.6982（108m3）平原：150×0.30×452.0÷105=0.2034（108m3）總產水量：0.6982+0.2034=0.9016（108m3）

共產主義渠合河水文站于18日20時開始起漲，21日2時達到洪峰流量106m3/s，至8月30日12時水位落平。經點繪水位流量關系曲線，由水位過程計算出實測流量過程，點繪洪水要素過程線，分割基流，然后計算出凈峰流量為：2.6×107m3。

洪水行進過程中，被流域攔蓄的洪量：

0.9016 -0.2648=0.6368（108m3）

石門河、黃水河平原區流域面積：452km2，根據8月10日至9月10日地下水變化情況分析，地下水平均上升3.45m，地下水增加蓄水量：

丘陵平原區降雨入滲系數按經驗值選為0.23，則平原區降水入滲量為：

表1 石門河流域水量平衡要素表（單位：108m3）

由石門河流域水量平衡要素表可以看出，流域蓄水量與地下水增蓄量基本相等，說明水量平衡分析計算中，參數選擇適當，分析計算正確。

3.降雨量大下游洪水小成因分析

根據水文規律，在一特定流域內，降雨和徑流、徑流和洪峰流量及洪水過程在相對穩定的時段內存在著一定的相關關系。降雨量大則徑流量就大，降雨量小則徑流量就??；降雨強度大則洪峰流量就大，洪水過程陡峭，反之，降雨強度小則洪峰流量就小，洪水過程平坦。但這種關系并非固定不變的，其他因素的變化也會對這種相關關系產生重要影響，其中以下墊面的變化影響最大。例如，在同等降雨條件下，植被豐茂的地方洪水過程平坦，植被稀疏的地方洪水過程陡峭。并且由于地形地貌的差異，不同的下墊面因素所造成的滲透、截留、填洼都會對洪峰流量和洪水過程產生重要影響。都隨著時間的流逝，曾經的大水年份逐漸遠去，流域下墊面因素也會發生漸變，例如流域內大小水庫的擴建、封山育林、種植結構改變、修建高速公路改變流域特征、各種大大小小的引水工程灘區的增多、行洪灘區日益增多的違障建筑、人為的向行洪河道傾倒垃圾、河床淤積而得不到及時的疏浚等等。隨著流域下墊面因素的逐漸變化，必然會造成降雨和徑流、徑流和洪峰流量及洪水過程的相關關系發生偏移。

2010年8月，位于石門河流域山前沖積扇上的南水北調渠正在開挖施工，因修建比渠底還要更深的倒虹吸，施工過程中疏干了地下水，開成了區域性漏斗區，石門水庫下泄洪水出山后，沖入剛開挖好的南水北調渠內，使地下水漏斗區很快得以回補，后又造成石門河與黃水河貫通，石門河水經南水北調渠竄入黃水河，因兩河同期漲水，石門河奪南（水北調渠）入黃（水河）后更增加了黃水河下游段的排水壓力，致使黃水河發生了多處決口與漫堤。漫堤洪水在行進過程中灌注到大、小沙窩村挖沙后留下的大坑內，泛濫區面積達15km2，到處堆積如山的卵石和深坑極大的削減了洪水運行速度，并使水量大量滯留并回補地下水，減小了下游的洪水威脅。

4.結論

這次洪水最明顯的特點是形成這次洪水的暴雨強降水量大、出山口處流量峰高量大。而到達入河口處的流量變小且過程平緩，洪峰向下游推進速度慢，持續時間長，大部分水量在行進過程中被消耗掉，這給我們最明顯的啟示是：人類活動在加速下墊面的變化，改變洪水運動規律。如今社會在飛速發展，人類活動也在加速地進行發展，通過修建各種水利和水土保持工程措施，如水庫、淤地壩、水窖等蓄水工程，攔蓄地表徑流、消減洪峰流量、調節徑流過程。整地措施通過減緩原地面的坡度、截短坡長、增加地表糙率，從而增加了下滲量，延長了匯流時間，消減洪峰，使流量過程線變得平緩。通過植樹造林，增加森林覆蓋率，利用森林保持水土、涵養水源、增加枯水徑流來對徑流起到調節作用。

但是，不合理的人類活動也同樣會伴隨出現，如過度地開荒種地、特別是在行洪河道內開荒，隨著時間增長，幾乎使主河槽消失；另外是在沒有任何保護措施的大面積開采地下各種資源，如挖沙，不但破壞河道和堤岸，而且還存在沙土被挖走后留下各種大小的卵石被無規則地堆積在主河槽內，使洪水無法行進；還有，工業廢棄物的任意排放、生活垃圾的大量增加，使河道成為了垃圾傾倒場，不但嚴重污染了水質，而且還阻礙洪水行進。這些人為活動對流域造成的影響不可忽視。因此，作為水利工作者，我們必須熟悉流域內下墊面的各種變化情況，做好測報和管理工作，對洪水的未來走向做出正確的判斷。