區間暴雨與外江洪水的遭遇分析實例

劉畫眉,鄭 泳,徐林春,顧立忠

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水動力學應用研究重點實驗室,廣東 廣州 510635)

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區間暴雨與外江洪水的遭遇分析實例

劉畫眉,鄭 泳,徐林春,顧立忠

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水動力學應用研究重點實驗室,廣東 廣州 510635)

以排澇區的內澇分析為例,基于澇區附近雨量站實測雨量資料與外江水文站實測水位資料,以雨量站年最大24 h、最大72 h降雨量與同時期外江水位對應情況,以及外江歷年最高日平均水位與同時期降雨對應情況,進行最大時段降雨與最高水位的相關性分析,以此判斷排澇區內暴雨與外江洪水的遭遇情況,為排澇計算選擇合適的水文條件提供依據。

內澇分析;區間暴雨;外江洪水;遭遇分析

暴雨內澇是關乎社會人居環境乃至生命財產安全的重要水問題之一。對于設定的排澇分區,一場暴雨產生的內澇情況取決于暴雨強度與排泄條件等多方因素。澇區排泄流量過程與外江水位情況息息相關,排澇計算要選擇合適的設計暴雨標準及外江水位條件,首先就要進行區間暴雨與外江洪水的遭遇分析。對于設定的排澇分區,采用實測暴雨資料與外江水位的對應分析,能更直觀的反應這種遭遇發生的概率。

1 項目概況

某擬建工程位于肇慶市鼎湖區,屬景豐聯圍范圍內,聯圍外為西江干流。為配合開展擬建工程的初步設計工作,確定工程場區基礎地面標高等有關參數,需對所在區域進行內澇計算專題研究。其中,排澇計算涉及到澇區降雨與外江洪水的遭遇分析。

項目所在區域附近的水文站分布情況參見圖1所示。排澇區內有九坑河雨量站,外江洪水位以西江高要水文站為代表進行分析。

圖1 區域雨量站、水文站位置示意

本次采用九坑河雨量站實測降雨量資料與高要水文站實測水位資料,分析排澇區內暴雨與外江洪水的遭遇情況。包括歷年實測區間暴雨遭遇外江洪水情況、歷年實測外江高水位遭遇區間暴雨情況、外江歷史大洪水遭遇區間暴雨情況,以及區間暴雨、外江洪水發生時間分布規律分析。

2 區間暴雨遭遇外江洪水情況[1-3]

九坑河雨量站長系列(1975—2008年)年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量與高要水文站水位遭遇情況見圖2、圖3和表1。九坑河雨量站年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量頻率分析成果見表2。

圖2 區間最大24 h降雨與外江相應日平均水位情況

圖3 區間最大72 h降雨與外江相應日均最高水位情況

表1 排澇區暴雨與外江洪水遭遇情況

表2 九坑河雨量站設計降雨量成果

由圖2、圖3和表1可見,對應排澇區九坑河雨量站年最大24 h降雨和最大72 h降雨,相應外江同期水位不高,暴雨與外江水位對應關系分散,相關性較差。根據2002年《西、北江下游及其三角洲網河河道設計洪潮水面線》成果,高要站設計洪潮水面線見表3。

表3 高要站設計洪潮水面線

由表3可見,在統計的34 a中,九坑河雨量站年最大24 h和最大72 h暴雨時,西江高要站水位均未達5年一遇設計洪水位,區內暴雨遭遇外江洪水的現象不明顯。

3 外江高水位遭遇區間暴雨情況

西江高要水文站年最高日平均水位與九坑河雨量站降雨量遭遇情況見表4和圖4。

表4 外江高水位與排澇區降雨遭遇情況

圖4 最高日平均水位與相應72 h降雨量情況

由表4和圖4可見,對應西江高要站34 a來歷年最高日平均水位時,工程所在排澇區附近九坑河雨量站連續3 d雨量均不大,超過100 mm的僅有1981年(116.9 mm)和2008年(131.5 mm)。由表2九坑河雨量站的頻率暴雨設計值可見,5年一遇72 h設計暴雨為210.7 mm,即當外江高要站歷年出現最高水位時,排澇區區間降雨量均遠小于5年一遇暴雨標準,可見外江洪水遭遇區內暴雨的現象也不明顯。

4 外江歷史洪水遭遇區間暴雨情況

分析高要水文站1975—2008年發生洪水情況,達到10年一遇設計洪水位標準(12.30 m)的主要有1976年、1994年、1997年、1998年和2005年內共5場洪水,各場次洪水過程對應區間降雨情況見圖6～10。

圖6 1976年洪水高要站水位過程與九坑河站雨量過程遭遇情況

圖7 1994年洪水高要站水位過程與九坑河站雨量過程遭遇情況

圖8 1997年洪水高要站水位過程與九坑河站雨量過程遭遇情況

圖9 1998年洪水高要站水位過程與九坑河站雨量過程遭遇情況

圖10 2005年洪水高要站水位過程與九坑河站雨量過程遭遇情況

由圖6～10各場次洪水及九坑河雨量站降雨資料統計見表5。

表5 場次洪水過程中區間降雨情況

依據表5,外江1976年、1994年和1997年發洪時排澇區內降雨不大；1998年西江洪水起漲過程排澇區10 d累積雨量261.5 mm,最大日雨量70.8 mm；2005年洪水峰前排澇區有一定降雨,前3 d(6.13—6.15,雨量114.5 mm)降雨對應水位較低(6 m左右),之后8 d雨量均勻且降雨量不大,最大日雨量為44.5 mm。

由歷史洪水情況分析可見,外江發生大洪水時,排澇區有不同程度的降雨,峰值前后3 d內降雨量不大,未出現外江洪水與區內特大暴雨遭遇的情況。

5 暴雨、洪水發生時間分布情況

分析1975—2008年區間雨量站年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量發生時間分布情況及外江水文站年最高日平均水位年內分布情況,結果見表6和表7。

表6 九坑河雨量站年最大24 h降雨量、最大72 h降雨量發生時間分布情況

表7 高要水文站年最高日平均水位發生時間分布情況

由表6可見,區間最大24 h暴雨主要發生在5—8月,占全系列的75%,各月發生頻次相當,8月發生幾率略大；區間最大72 h暴雨同樣發生在5—8月,占全系列的80%,8月發生頻率最大,為26%。區間年最大24 h降雨與年最大72 h降雨發生時間總體分布規律相似,且由前表1可見,同一年內最大24 h降雨與最大72 h降雨發生時間基本同步。

由表7可見,西江高要水文站年最高日平均水位主要發生在6月和7月,占全年的76%,其他24%主要發生在5月、8月和9月。與區間暴雨的發生時間對比,外江洪水發生時間相對更集中,其主要受外江集雨范圍內降雨和匯流特性的綜合影響。

6 結語

綜合以上分析可見,本次研究實例中排澇區區間暴雨與外江洪水的直接遭遇情況不明顯。

本文采用實測水文系列的對比、統計,以相關分析方法對選定排澇區進行區間暴雨與外江洪水的雙向遭遇分析,并通過研究其發生規律加以補充驗證,這種分析方法在區域排澇規劃、設計及工程排澇專題計算中具有實際應用價值和可操作性。

[1] 陳璐,郭生練,張洪剛,等. 長江上游干支流洪水遭遇分析[J]. 水科學進展,2011(3):323-330．

[2] 劉曾美,陳子. 區間暴雨和外江洪水位遭遇組合的風險[J]. 水科學進展,2009(5):619-625．

[3] 王云. 蓄排結合澇區的內外水洪峰遭遇的問題探討[J]. 中山大學學報(自然科學版),2001(S2):101-103．

(本文責任編輯 馬克俊)

Case Analysis of Interval Rainstorm and Flood in the Outer River

LIU Huamei， ZHENG Yong， XU Linchun， GU Lizhong

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Hydrodynamic Research Key Laboratory of Guangdong Province, Guangzhou 510635, China)

In the case of waterlogging analysis for the storm drainage area, based on the measured rainfall data of the near rainfall station and the water level data of river hydrologic station, maximum rainfall and the maximum water level are analyzed by presenting the corresponding level of outer river during the same period of the annual maximum rainfall of 24 hr and 72 hr, and corresponding rainfall during the same period of the annual maximum daily mean level of outer river are also presented in this paper. The results can be used to analyze the rule of the interval rainstorm encountering with the outside river flood, which providing a basis for choosing the right hydrology conditions in the Calculation of Waterlogging Drainage.

waterlogging analysis；interzone rainstorm；flood of outer river；encounter analysis

2016-02-23;

2016-04-07

劉畫眉(1979),女,高級工程師,從事水文水資源、水利規劃、水力學及河流動力學研究。

TV122.1

B

1008-0112(2016)03-0032-05