汾川河“13·7”暴雨洪水分析

張 帆

（延安市防汛辦 陜西 延安 716000）

2013年7月3 日至26日，延安市連續出現3次大的降雨過程，全市平均降雨量達394mm，降雨量最大的延川縣累計達到575.7mm，汾川河上游寶塔區降雨量累計達到541.3mm，汾川河下游宜川縣降雨量累計達到439.1mm，中東部幾個縣的降雨量也都達到300mm以上，是1945年延安市有氣象記錄以來過程最長、強度最大、暴雨日最多、暴雨日間隔時間最短的一次降水過程，已超出百年一遇標準。中北部10個區縣的降水量超過延安多年平均降水量的80%，幾乎下了一年的雨。

山體滑坡、泥石流災害、房屋垮塌、道路沖毀、電力中斷、庫壩告急、農田毀壞……特大自然災害造成全市13個縣區、155萬人口受災，42人死亡、150人受傷，7.4萬戶城鄉居民房窯倒塌或嚴重損壞，交通、水利、電力、通訊、革命舊址等基礎設施嚴重損毀，工農業生產遭受重大創傷，直接經濟損失達120多億元。

1 流域概況

汾川河又名云巖河，發源于嶗山東麓后九龍泉，向東流經宜川縣，在西溝村1km處注入黃河，是延安市第四條大河流，集水面積1781km2，河流全長112.5km，其中，2km以上一級支流112條；二級支流183條；三級支流54條；河源到臨鎮為上游區，河道海拔由1000m降至820m，平均比降4.3‰～8.9‰，汾川河流域水系見圖1。

汾川河的較大支流幾乎都集中分布在臨鎮以上，主要支流有南川(臨鎮川)、松樹林川、九龍泉川、固縣川等。

汾川河流域土地肥沃，水利化程度較高，現有小型水庫兩座，總庫容612萬m3，設計灌溉面積1.2 khm2，有效灌溉面積0.75 khm2，著名的南泥灣大生產運動就發生在這里。流域內總人口6.09萬人，其中農業人口5.57萬人，人口密度34.2人／km2。涉及寶塔區5個鄉鎮，3.53萬人，土地面積1327.5 km2；宜川縣5個鄉鎮，48個行政村，2.56萬人，土地面積453.5 km2。

汾川河流域寶塔區臨鎮以上植被良好，屬黃土林區，以下植被較差，屬破碎塬區，林草覆蓋率僅為9.5%。再加近年來人為的亂砍濫伐和過度放牧等破壞，使林地面積逐年減少，水土流失嚴重。據下游新市河水文站實測資料統計：建站以來實測最高水位96.40m（1977.7.6），實測最大流量2610m3/s（1977.7.6），實測最小流量 0.01m3/s（2001.6.28），建站以來次大流量1500m3/s（188.8.25），多年平均降水量為517.6mm，汛期6月～9月降水占70.3%，變差系數為0.28，多年平均徑流量0.3185億m3，變差系數為0.40，年際變化較大。徑流深19.2mm，多年輸沙量246.3萬t。

2 雨情

2.1 暴雨成因

圖1 汾川河流域水系圖

圖2 面平均2h降水量與臨鎮、新市河站流量過程線

汾川河流域北與延河、雷多河流域接壤，東臨黃河，南與仕望河流域接壤，西以嶗山為嶺與北洛河流域相隔。6月～9月由于受西伸的西太平洋副熱帶高壓的影響及中低層中小系統的輻合與地形對氣流的抬升作用，常常形成歷時短，強度大，籠罩面積小的局部暴雨，降水量約占年降水量的75%左右。

2013年7 月份受副熱帶高壓外圍西南暖濕氣流的持續影響，延安、榆林兩地連續出現了大范圍強降水過程。此次強降雨過程主要是降雨持續時間長、暴雨量級大、各站多點并發、各條河流洪水漲落不斷。7月22～26日，在西風槽和副高邊緣西南暖濕氣流共同作用下，促成了汾川河流域7月21日～25日的長歷時小范圍的大暴雨強降雨過程。

2.2 降雨過程

汾川河臨鎮以上共設南泥灣、南蟠龍、松樹林、金盆灣、金家屯、標家臺、臨鎮、野雀山、云巖等9個雨量站，除金盆灣站外，其余8個雨量站拍報降水量。

7月21日～25日，汾川河發生今年最強降水過程。21日0：00～8：00面平均降水量59.1 mm；8：00 ～16：00 面 平 均 降 水 量30.9mm；24 日 3：00～8：00 面平 均 降 水 量40.0mm。面平均降水量過程線及臨鎮、新市河站7月20日～7月26日流量過程線見圖2。

3 洪水分析

3.1 勝利水庫

勝利水庫位于寶塔區松樹林鄉老虎溝村，臨鎮水文站上游約26km處，集水面積137.5km2。1959 年建成，1970 年淤滿，壩頂長240m，頂寬3.5 m，壩底寬148 m，總庫容582萬m3，有效庫容198萬 m3，滯洪庫容184萬 m3，最大泄洪量160m3/s。

7月22日勝利水庫及其周邊遭受強降雨襲擊，造成公路塌方致使放水涵洞出口堵塞，使水庫水位急劇上漲。7月25日凌晨再次出現強降雨，使水庫水位繼續上漲，這時溢洪道出口和消力池側墻垮塌。10時45分，水庫超汛限水位2.4m，距壩頂高2.7m，洪水時刻危及大壩的安全，險情發生后，延安市水務局、寶塔區委、區政府和區水務局的負責同志迅速趕赴現場，組織人員立即進行大壩溢洪道的清障排險工作，同時組織撤離下游群眾，通過大家的共同努力，大壩溢洪道終于能夠順利泄流（泄流量160m3/s，水深2.4m），險情得以排除，下游群眾全部撤離到了安全地帶。

3.2 實測洪水及重現期

3.2.1 實測洪水

進入7月份以來，延安地區一直降水不斷，從7月2日至7月22日，多個報汛站降水量達到或超過了700mm，20天的降水超過了以往一年的降水量（一般為400mm～500mm）。24日～25日，山陜區間再次出現強降雨過程，局部出現暴雨和大暴雨。由于此前連續幾次的強降雨過程致土壤含水量極度飽和，本次強降雨面廣量大、時間短，使降雨不能立即下滲，從而引發多條河流漲水。其中汾川河的臨鎮站7月25日9時50分發生洪峰流量500m3/s，為建站以來第二大洪水；新市河站7月25日7時24分開始起漲(水位是2.37m)，7時40分水位達到6.18m，流量732m3/s，11時53分水位漲至8.61m，流量是1720m3/s，為建站以來最大洪水。

3.2.2 洪水重現期

表1 臨鎮、新市河年最大洪峰流量頻率分析計算成果表

表2 各斷面流量計算成果表

汾川河流域臨鎮水文站和新市河水文站歷史上進行過一次洪水調查。臨鎮水文站1957年調查到本站1932年曾發生過364m3/s的洪水，調查成果較可靠；原延安地區水利水保局1975年調查到新市河水文站1960年曾發生過808m3/s的洪水，調查成果較可靠。

從洪水調查成果來看，兩站歷史所發生的洪水量級遠均小于實測洪水量級，故歷史調查洪水不參加特大值處理。實測洪水中較大者作為特大值處理，重現期至少按1932年至今82年考慮，新市河按100年考慮，計算成果見表1。

從表中可以看出，臨鎮站“13·7”洪水為建站以來實測第二大洪水，其重現期為50年一遇；新市河站此次洪水為建站以來實測第一大洪水，其重現期為100年一遇。

3.3 洪水調查

臨鎮水文站實測最大洪峰流量為500m3/s，新市河水文站實測最大洪峰流量為1720m3/s，兩站相距36km，中間再沒有水文站，用洪水調查方法搞清兩站區間洪水的來源情況是最好的辦法，為此“13·7”洪水過后不久，有關單位就進行了洪水調查工作。

3.3.1 臨鎮水文站斷面以上

根據實地勘察，勝利水庫以上干流洪水較大，河岸兩側農作物大多被洪水淹沒，臨鎮以上南泥灣川、岳屯溝、北溝、劉村溝等各支流漲水洪痕明顯，數座公路橋、過水橋被沖跨，南泥灣鉆采公司一隊部被洪水沖毀。勝利水庫雖已恢復到正常水位，但放水涵洞出口堵塞、溢洪道出口和消力池側墻垮塌的印跡仍然可以分辨出來。

3.3.2 云巖至臨鎮區間

汾川河流域臨鎮至云巖相距17.6km的河道兩岸，共有一級支溝21條，其中，左岸12條、右岸9條，為了摸清洪水來源情況，在期間干流布設了兩個斷面，支流布設了三個斷面，用來推求每個斷面的過洪流量。

斷面的選定、測量嚴格按“水文調查規范進行”，橫斷面采用四等水準測量，岸上部分測至洪痕，河底、河床控制地形的轉折變化，均勻布設測點，在過水斷面上、下50m～100m，測不少于3組斷面數據，推算過水斷面比降。所有調查查勘斷面高程均為假定高程。其斷面流量使用曼寧公式進行計算，即：

其中Q為流量，A為面積，S為比降，n為糙率，R為水力半徑。

由于實測斷面最高水位均為洪痕調查水位，因此計算斷面洪峰流量時，支流最高洪水位在調查洪痕基礎上減少0.20m，干流最高洪水位在調查洪痕基礎上減少0.50m。根據臨鎮、新市河站水位～糙率關系以及所測斷面的斷面壁光滑程度，分析確定各斷面的糙率；面積、比降為實測，水力半徑根據實測斷面資料計算，各斷面流量計算成果見表2。

3.3.3 云巖到新市河站區間

汾川河流域云巖到新市河站相距18.4km的河道兩岸支流眾多，通過現場勘察，在云巖鎮下5.38km的右岸史村溝及出口的汾川河干流，用同樣的方法調查計算的支溝流量為18.1m3/s，干流的流量為1760m3/s。除此，還走訪了沿河兩岸的村民，均說明沒有較大洪水發生，為了做到萬無一失，勘察人員分別到良寸溝、蘭家哨、八十畝灘附近、溫水峪大橋以西進行了現場勘察，表明各支流有過水但無大水痕跡。

4 結論

通過沿途實地洪水調查和對當地村民的走訪，結合臨鎮、新市河水文站的實測流量得出以下結論：

（1）汾川河“13·7”特大洪水主要來源于上中游強降雨、勝利水庫放水及橋梁阻塞形成堰塞湖后的突然下泄。首先是大水沖走了兩岸的莊稼、樹木、部分橋梁、居所。這些漂浮物或滾動物堵塞了下游橋洞，在橋址處形成臨時堰塞湖，經過一定時間后橋洞被猛然沖開，造成河道洪峰流量的突然增大。

（2）云巖大橋堰塞湖突然沖開形成更大的流量及部分支流少量的入水，是新市河水文站基本能夠保持上游云巖斷面洪峰流量的主要原因。

調查結果表明，距臨鎮水文站下約13km的石家河干流最早形成了1540m3/s的洪峰流量，洪水向下游演進過程中，漂浮物阻塞了云巖大橋的橋洞形成堰塞湖，沖開后形成了更大的洪水，加之云巖鎮以下部分支流少量的入水，使洪水傳播18.4km到達新市水文站仍能保持1720 m3/s的洪峰流量。

（3）汾川河“13·7”特大洪水，臨鎮水文站的重現期為50年一遇，是建站以來實測第二大洪水；新市河水文站的重現期為100年一遇，是建站以來第一大洪水。陜西水利