陜北大理河“2017·7”暴雨洪水成因分析

張 楷，王君善，紀登前

(陜西省水文水資源勘測中心，陜西 西安 710000)

1 基本情況

1.1 自然地理概況

無定河為黃河中游陜山峽谷段右岸最大支流，其上源稱紅柳河，發源于白于山北麓的定邊縣澗口附近，于清澗縣高杰村鄉河口附近匯入黃河；全河長491.2 km，流域面積30261 km2，省內河長385.2 km，集水面積21859 km2。左岸主要支流有：海流兔河、榆溪河、義合川等，右岸支流有：蘆河、黑木頭川、馬湖峪河、大理河、淮寧河等。

大理河發源于白于山地東側，于綏德縣城附近匯入無定河。大理河有小理河、槐樹岔溝、駝耳巷溝等11條主要支流，河道平均比降2.56‰；河道穿行于砂頁巖中，沿岸黃土深厚，溝蝕強烈；石灣以下河谷略開闊，河道變寬，階地發育；一級階地沿河斷續分布，前緣高出河水面8 m～10 m，階面寬50 m～300 m，二級階地不發育，前緣高出河水面25 m～30 m，組成物質具二元結構，因遭后期破壞，多呈條楔狀。

1.2 水文站網

暴雨區域共有6處水文站，無定河干流設有丁家溝、白家川水文站，大理河設有青陽岔、綏德水文站，小理河設有李家河水文站，岔巴溝曹坪水文站，淮寧河設有淮寧灣水文站；還有小理河水地灣、駝耳巷溝郭家溝水位站；有雨量站30余處。大理河流域水系站網見圖1。

圖1 大理河流域水系站網

2 暴雨分析

2.1 天氣成因分析

2017年7月25日08時實況天氣圖分析，500 hPa圖588線位于關中，陜西省中南部處于副高控制范圍以內，陜北有內蒙古中部短波槽影響，低層陜北有切變線，受上述系統共同影響；另外，從數值預報分析，受副熱帶高壓外圍暖濕氣流和弱冷空氣共同影響，無定河流域出現暴雨天氣過程。

2.2 降雨過程分析

2017年7月25日20時至26日8時，陜西省無定河流域出現強降雨過程，流域面平均雨量為72.3 mm。大于50 mm籠罩面積16612 km2,大于100 mm籠罩面積4600 km2，大于200 mm籠罩面積177 km2。從本次強暴雨等值線圖(見圖2)分析，降水主要集中在子洲、綏德、米脂3縣境內，主要降雨過程從7月25日20時開始至26日8時基本結束，強降雨主要出現在25日20時至26日4時，25日20時至26日0時暴雨中心位于子洲縣境內，26日0時至4時降雨中心向東部移動，26日4時以后降雨強度減弱，至8時降雨基本結束。

圖2 無定河流域“2017.7”暴雨過程降雨量等值線圖

無定河流域本次特大暴雨呈現出兩個中心，一個暴雨中心位于子洲縣境內小理河水地灣、電市鎮一帶，中心最大雨量水地灣站237 mm；另一暴雨中心位于無定河流域米脂、綏德縣交界趙家砭、米脂、薛家河一帶，中心最大雨量趙家砭站258 mm。

2.3 暴雨量級分析確定

本次暴雨歷時主要集中在12小時，因此對本次暴雨的6小時和12小時雨量出現頻率進行分析。本次選取暴雨中心區11個雨量站暴雨量進行分析，其中9個雨量站為國家基本站，資料系列長為61年～85年，代表性好，用皮爾遜Ⅲ線型進行適線確定；2處中小河流水文監測系統建設的雨量站資料系列太短，采用《榆林地區實用水文手冊》和省水文局編制的《陜西省水文手冊》初定的暴雨參數等值線圖進行反推確定。通過分析計算，趙石窯、青陽岔、李家河、石灣鎮、水地灣、趙家砭6站最大6小時降水量達到或超過100 a一遇；青陽岔、李家河、石灣鎮、水地灣、趙家砭5站最大12小時降水量達到或超過100 a一遇。

3 洪水分析

3.1 洪水過程演進分析

受本次降雨影響，無定河支流大理河青陽岔水文站7月25日20時起漲，22時36分出現第一次洪峰405 m3/s，隨后回落；26日2時再次起漲，4時出現最大流量1840 m3/s。大理河支流小理河李家河水文站26日5時出現最大流量997 m3/s洪峰，干支流洪水沿程疊加，致使大理河綏德水文站26日5時05分出現最大流量3160 m3/s的洪水，隨后洪水回落，9時40分流量又再次上漲至3080 m3/s，該站出現復式洪峰。

無定河干流趙石窯水文站以上沒有漲水過程，流量僅為85.3 m3/s，由于米脂、綏德間發生特大暴雨致使丁家溝水文站出現列歷史實測第6位洪水，26日4時48分最大流量1600 m3/s。干流丁家溝水文站洪水與支流大理河綏德水文站洪水沿程疊加，致使下游干流白家川水文站10時12分出現最大流量4500 m3/s的洪峰。各水文站洪水過程及洪水沿程疊加過程見圖3。

圖3 無定河“2017.7”各水文站洪水過程線圖

洪水過后，陜西省水文局及時派出技術人員對本次洪水進行調查、復核，綏德站復核結果與報汛曲線所推流量基本一致，最高水位823.10 m相應流量為3160 m3/s。

3.2 歷史調查洪水

歷史調查洪水主要來自《陜西省洪水調查資料》(1984年)，其中綏德水文站1919年發生歷史洪水，為該河段自1866年以來最大洪水，洪峰流量9210 m3/s，考證期從1866年算起，距今152年，調查資料較可靠；李家河水文站1931年發生歷史洪水，洪峰流量2570 m3/s，調查資料較可靠；丁家溝水文站歷史上發生2次洪水，1932年洪水洪峰流量6180 m3/s、1942年洪水洪峰流量4350 m3/s，調查資料較可靠。白家川水文站1975年由下游川口站遷移，將1966年川口站發生的實測洪水作為白家川站的調查洪水。

3.3 本次洪水調查分析

本次主要走訪了大理河青陽岔水文站、小理河李家河水文站、三川溝(岔巴溝)曹坪水文站，在子洲縣城上游李家砭、下游苗家坪、綏德縣石家灣鎮鐵路橋下400 m、綏德水文站上游850 m張家砭四個斷面，通過走訪當地群眾，了解、指認洪水發生當日洪痕、最大洪水出現時間，根據洪痕對最大流量進行調查分析計算。

(1)水文站洪水調查情況

大理河青陽岔水文站、小理河李家河水文站、三川溝曹坪水文站施測到了較為完整的洪水過程，最大流量、含沙量結果見表1。

表1 水文站洪水結果調查表

(2)調查斷面洪水分析

①李家砭調查斷面

由于子洲縣城以上至三川溝間洪水淹沒農田或建筑物，沒有適合計算洪水的斷面，沿河反復踏勘，最終選取位于大理河子洲縣城上游三川溝入河口以上1 km處李家砭作為調查斷面。通過對該斷面過水面積量算，主河槽過水面積603 m2、灘地過水面積303 m2，計算洪水比降0.0016、分析糙率，最終確定子洲縣李家砭斷面最大流量為3030 m3/s。

通過走訪群眾，參考各水文站監測的水情信息和洪水演進過程，子洲縣城最大洪水發生時間為7月26日7時前后，洪峰流量為李家砭調查斷面最大流量加三川溝曹坪水文站相應流量300 m3/s，進入子洲縣城最大流量為3330 m3/s。另外，從大理河洪水演進分析，依據青陽岔水文站流量、小理河李家河水文站流量、三川溝曹坪水文站流量與區間流量，綜合分析洪水沿程疊加合成形成子洲縣城最大流量在3100 m3/s～3400 m3/s。

通過分析，綜合確定子洲縣城最大流量為3330 m3/s，出現時間在7月26日7時前后。

②大理河苗家坪調查斷面

斷面位于大理河子洲縣城下游307省道橋下120 m，通過對該斷面過水面積測算、洪水比降計算、糙率分析，子洲縣苗家坪斷面最大流量為2470 m3/s，出現時間為7月26日8時。

③綏德縣石家灣鎮鐵路橋斷面

斷面位于大理河子洲縣與綏德縣之間的石家灣鎮鐵路橋下游400 m處，通過對該斷面過水面積測算、洪水比降計算、糙率分析，綏德縣石家灣鎮斷面最大流量為2660 m3/s，出現時間為7月26日4時。

④綏德縣張家砭斷面

斷面位于大理河綏德縣城張家砭，距離下游綏德水文站基本斷面約850 m，通過調查分析計算，該斷面最大流量為3290 m3/s，出現時間為7月26日5時。

4 合理性分析

4.1 洪量分析

通過計算干支流各水文站洪量，大理河青陽岔水文站次洪量2846萬m3、小理河李家河水文站次洪量3390萬m3，綏德水文站次洪量11378萬m3；無定河干流丁家溝水文站洪量5678萬m3，下游白家川水文站洪量16972萬m3。本次洪水主要產生于大理河流域和無定河丁家溝水文站以上，無定河干流綏德以下水量加入很少；大理河綏德水文站洪量加上干流丁家溝水文站洪量基本與白家川洪量持平，因此本次洪水最大流量和實測過程基本合理。

4.2 洪水頻率分析

子洲、綏德縣境內6處水文站均設立于20世紀50年代，至今已有60多年資料系列，而且連續觀測資料未間斷。用已有實測資料系列和歷史調查資料組合分析計算“2017.7”洪水主要水文站洪峰頻率，確定本次洪水重現期。青陽岔水文站于2010年10月下遷34 km，集水面積增加到1260 km2，因此將該站資料做一致性處理，還原到現斷面進行頻率適線。

經過分析計算，大理河青陽岔水文站洪峰流量1840 m3/s為50 a一遇洪水；大理河綏德水文站洪峰流量3160 m3/s為30 a一遇洪水；無定河白家川站洪峰流量4500 m3/s為30 a一遇洪水；小理河李家河水文站洪峰流量997 m3/s、三川溝曹坪水文站洪峰流量307 m3/s、無定河丁家溝水文站洪峰流量1600 m3/s約為10 a一遇洪水。

5 結語

2017年7月25日～26日，陜北大理河子洲、綏德、米脂等縣出現特殊暴雨洪水過程，暴雨洪水致使子洲、綏德等縣嚴重受災，綏德縣城內多座大橋漫水，老城街道過水1 m多，子洲縣城部分街道被洪水淹沒，部分供水、電力、通信、網絡等基礎設施損壞，居民生活受到極大影響。通過對本次暴雨洪水特性的分析，為水文更好服務水旱災害和城鎮防洪工程建設提供參考；同時也提醒水旱災害防御、河道管理、城鎮規劃建設等單位，在河道堤防建設、沿河城鎮建設過程中應當尊重自然，科學規劃，依據水文資料合理設計堤防工程、沿河建設工程，給洪水預留行洪通道，才能保障沿河城鎮免受或少受洪水災害威脅。