達溪河“2021.10”秋季暴雨洪水特性分析

程 翀，黨喜成

（甘肅省平涼水文站,甘肅 平涼 744000）

分析中小流域局地暴雨洪水特性,對加強暴雨洪水預警預報,提高山洪災害防御能力,保障人民生命財產安全具有重要意[1]。2021 年10 月3 日3 時至6 日14 時,甘肅東部及陜北、關中地區發生了秋末大雨到暴雨的降水過程,其中涇河支流達溪河流域發生了秋末罕見暴雨。流域上中游的杜家川雨量站次降水量達到239.2 mm,靈臺站次降水量達190.4 mm。致使達溪河靈臺水文站發生建站以來次大洪水,屬歷史同期最大秋汛洪水,沖毀部分河段堤防工程和涉河相關設施,造成嚴重經濟損失。根據實測暴雨和洪水資料分析其特性,以供河道綜合治理和涉河工程建設借鑒。

1 流域自然特征

達溪河是涇河水系黑河右岸的一級支流,發源于陜西省隴縣北部龍山山脈的白石里,流經甘肅省崇信縣、靈臺縣和陜西省長武縣,在長武縣棗園鄉河川口匯入黑河。河源海拔高程約1440 m,河流全長126.8 km,總流域面積2537 km2,河道平均比降5.5‰,總落差520 m。達溪河流域地處隴東黃土高原南緣,屬黃土高原溝壑區,地勢西北高、東南低。河道南岸為陰濕山區,降雨充足,氣候濕潤,森林覆蓋率高達35%,河道北岸日照充足,相對干燥。

達溪河流域屬亞熱帶半干旱季風氣候區,多年平均氣溫8.6℃,最高氣溫35.8℃,最低氣溫-23.2℃。多年平均降水量562 mm,降雨年內分布不均勻,主要集中在主汛期（7、8、9 三個月）,降水量占全年降水量的55.5%,水面蒸發量1080.5 mm。達溪河全流域多年平均流量為4.85 m3/s,多年平均徑流量為1.73 億m3,多年平均輸沙量為866 萬t。

2 氣象成因

2021 年8 月下旬至10 月中旬,受短波槽東移南下和副熱帶高壓異常偏強、偏西共同影響,甘肅東部及陜北、關中地區（涇渭河流域）普降中到大雨,局部發生暴雨。次降雨歷時長（83 h）,強度大（最大34.4 mm/h）,暴雨形成的主要原因：①隴東地區（平涼、慶陽、天水）在副熱帶高壓的邊緣,容易出現強對流天氣；②受短波槽東移南下及冷空氣在副熱帶高壓的外圍持續時間較長,水汽充足等影響。

3 暴雨特性分析

3.1 暴雨過程與分布特征

對達溪河“2021.10”洪水降雨過程分析[2],據達溪河流域及相鄰流域雨量站監測的本次降雨記錄過程顯示,降雨從流域上游開始向下游移動（自西向東）,與達溪河流向一致。從10 月3 日3 時起,流域上游的杜家川、楊新莊雨量站開始降雨,至10 月6 日10 時結束,歷時79 h,累積降雨量分別為239.2 mm、224.4 mm,其中降雨強度最大的時段為3 日3 時～15 時,降雨強度分別為13.1 mm/h、11.7 mm/h。流域中下游的靈臺站從10 月3 日4 時開始降雨,至10 月6 日11 時結束,歷時79 h,累積降雨量為190.4 mm,其中降雨強度最大時段為3 日4 時～15 時,11 h 累積降雨量132.6 mm,該時段平均降雨強度為12.1 mm/h；之后的68 h 多為小雨或中雨。達溪河流域本次暴雨時段（6 h）平均降雨量過程柱狀圖見圖1。

圖1 “2021.10”達溪河流域平均降雨量過程柱狀圖

3.2 暴雨特性

本次暴雨系涇渭河流域少見秋末長歷時暴雨,降雨歷時長,主雨時段強度大,加之9 月份前期降雨較多的影響,流域坡面土壤含水率高,遇有暴雨易于產流形成洪水災害。其暴雨特性主要有：①達溪河流域秋末罕見暴雨,流域平均降雨量達218.0 mm；②2021 年流域平均降水量達到1001.5 mm,比多年平均降水量增加了439.5 mm,增加78.4%；③2021 年9 月、10 月兩月流域平均降水量524.3mm,比多年平均（135.1 mm）增加389.2 mm,增加了近3 倍；④流域內30 天（2021.9.15～10.15）平均降水量476.5 mm,占全年降水量的47.6%,見表1。

表1 2021 年達溪河流域雨量站降水量比多年平均降水量增加對照表

4 洪水特性分析

4.1 水文監測站布設與特征

達溪河流域從上游至下游設立有百里、靈臺、張家溝3個水文站。流域最上游于1975 年1 月設立百里站,流域面積817 km2,監測至1992 年后停測,資料系列18 年,實測最大流量139 m3/s（1981 年8 月21 日）。流域設立水文站最早（1966年）的是張家溝站,流域面積2485 km2,監測至1988 年后停測,資料系列23 年,實測最大流量1010 m3/s（1978 年7 月21 日）。流域中游于1993 年1 月設立靈臺站,流域面積1502 km2,監測至今正常監測,已積累資料系列30 年,實測最大流量834 m3/s（2010 年7 月23 日）,2021 年10 月3 日實測最大流量533 m3/s,達溪河流域水文監測站基本情況統計見表2。

表2 達溪河流域水文監測站基本情況表

4.2 洪水過程

對達溪河靈臺水文站“2021.10”實測洪水過程[3]分析,漲水歷時11 h（3 日7:30～18:30）,流量從20.8 m3/s 漲至峰頂533 m3/s,峰頂持續1.5 h（3 日18∶30～20∶00）,經324 h（3 日20∶00～17 日8∶00）流量從533 m3/s 回落至20.2 m3/s。洪水過程表現出漲水歷時短,峰頂持續時間更短,落水緩慢歷時長,見圖2。從靈臺站實測的5 次（4 月1 日、9 月23 日、10 月3 日、10 月4 日、10 月23 日）基本斷面沖淤變化情況看,河道橫斷面兩岸穩定,沒有變化,主河槽有沖刷,但沖刷不大,各垂線均小于0.3 m,表明該河段和斷面控制良好,基本斷面穩定。

圖2 “2021.10”達溪河靈臺水文站實測洪水過程圖

4.3 洪水特性

“2021.10”達溪河靈臺站發生最大洪峰流量533 m3/s,為建站以來第二大流量,僅次于2010 年實測的834 m3/s,接近于該站二十年一遇洪水。靈臺站近30 年實測平均流量為1.82 m3/s,平均年徑流量為0.5748 億m3；2021 年實測平均流量為8.10 m3/s,年徑流量為2.554億m3,為多年平均值的4.5倍。實測“2021.10”達溪河靈臺站、涇河干流張家山站、渭河干流咸陽站同場洪水與其歷史大洪水（1954 年、1933 年）均具有同步性。“2021.10” 涇渭河干流洪水與歷史大洪水對比,見表3。

表3 “2021.10”涇渭河干流洪水與歷史大洪水對比表

5 結論

“2021.10”達溪河流域暴雨洪水屬該流域歷史同期最大秋汛洪水,系涇渭流域大范圍普遍暴雨洪水。其主要特性如下：

（1）達溪河流域發生秋末罕見暴雨,流域內點暴雨量239.2 mm,屬大暴雨等級。

（2）該場暴雨歷時長、范圍廣,為涇渭河流域普遍暴雨。達溪河流域平均降雨量達到218.0 mm；前期降雨多,流域坡面含水率高,易于產流形成洪水。2021 年9 月、10 月兩月流域平均降水量524.3 mm,比多年平均降雨量（135.1 mm）增加389.2 mm,增加了近3 倍。

（3）本次洪水屬達溪河歷史同期最大秋汛洪水,洪峰流量533 m3/s,重現期接近20 年一遇。

（4）洪水過程漲水快（11 h）,落水慢（324 h）,整個洪水過程長達14 天,顯示出干旱半干旱地區中小河流秋汛洪水的特性。