柳江流域洪峰流量和洪峰流量的變化

柳江流域洪峰流量和洪峰流量的變化

受高空槽和切割線的影響，2009年6月29日至7月4日，柳江流域發(fā)生了大規(guī)模的持續(xù)降水過程。自1996年以來，劉江發(fā)生了最大的洪水。柳江站洪峰水位為89.64m（歷史第5位），洪峰流量為26700m3s（歷史第4位）。洪水的重現(xiàn)期為20年。柳江支流的阿馬站、東曉江的河?xùn)|站、三叉河和老柳城站的最大流量相同。此次柳江流域大洪水給柳江下游干支流沿岸地區(qū)帶來了嚴重的洪澇災(zāi)害,宜州、融水、融安三座城市受淹,融安縣最大水深達4.5m,共計203.5萬人受災(zāi),造成直接經(jīng)濟損失高達15.76億元。1柳江流域都柳江—柳江流域概況柳江是珠江流域西江水系第二大支流,發(fā)源于貴州省獨山縣里納九十九灘,跨越黔、桂、湘三省(自治區(qū)),流域面積58270km2。流域地勢北部及西北部高,南部及東南部低。流域上中游地區(qū)為海拔1000m左右高山峽谷地形,中下游地區(qū)多石灰?guī)r及低山丘陵區(qū)。山嶺占53%,低山丘陵平原占47%。柳江上游稱都柳江,由西北向東南流,在老堡口與古宜河(亦稱尋江)匯合后稱融江,河流折向南流,經(jīng)融安、融水、柳城,與龍江匯合后稱柳江,再流經(jīng)柳州市,在象州縣石龍鎮(zhèn)三江口與紅水河匯合后注入黔江。柳江干流全長750.5km,總落差1297m,平均坡降1.7‰。柳江流域地處九萬大山～元寶山脈、天平山西側(cè)的迎風(fēng)坡,是廣西第二暴雨高值區(qū),多年平均年降雨量1300～2200mm。柳江屬雨源型河流,汛期暴雨多引發(fā)洪水,由于流域形狀呈扇形,有利于地面徑流的匯集,流程相對較短,漲洪歷時一般2～3d,洪峰持續(xù)時間平均約2h,洪水過程陡長陡落,峰高量大。2雨分析2.1單次降雨過程柳江流域降雨過程自6月29日開始,至7月4日基本結(jié)束,歷時長達6d。在此期間內(nèi),柳江全流域持續(xù)出現(xiàn)強降雨,降雨中心主要集中在柳江中上游地區(qū),約有40%的流域面積降雨量超過200mm,最大累積降雨量融水縣再老站達857mm。流域性的強降雨,導(dǎo)致柳江干支流水位共同起漲,最終形成柳江流域“09.7”暴雨洪水。降雨主要分兩次過程。(1)第一次降雨過程。6月29日8時～7月1日8時以都柳江至小環(huán)江一帶的暴雨為主,柳州、河池等地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)暴雨到大暴雨,最大降雨依次為融水縣再老站312mm、融水縣林洞站265mm、宜州市安馬站190mm。降雨量在200mm以上的地區(qū)主要在都柳江下游、貝江和小環(huán)江等地,而龍江上游、古宜河和柳江下游等地降雨較小。由于前期土壤比較干旱,此次降雨未給柳江干流造成大的洪水,主要使流域土壤含水量增加,同時也致使柳江干支流河道的底水抬高。2009年6月29日～30日柳江流域降雨等值線見圖1。(2)第二次降雨過程。7月2日8日～4日14時的降雨過程是全流域普降暴雨,柳州、河池等地區(qū)降大暴雨到特大暴雨,其中2～3日降雨強度尤其大,2日流域面平均降雨量達55.7mm,3日流域面平均降雨量高達69.0mm。2～4日累積最大降雨量是融水縣香粉站535mm,香粉站2日降雨量高達260mm。2009年7月2日～4日柳江流域降雨等值線見圖2。第二次降雨過程首先從柳江上游地區(qū)開始,2日8～14時古宜河、都柳江等地降大雨～暴雨,3日2～8時柳江中游融江地區(qū)出現(xiàn)暴雨～大暴雨(這是本次洪水的主要造峰雨),此后降雨中心繼續(xù)向下游地區(qū)移動,降雨強度也逐漸減弱。由于前一次的降水過程使流域內(nèi)土壤基本飽和,本次降雨大部分直接轉(zhuǎn)化為地表徑流,加之降雨中心移動方向與河道洪水傳播方向一致,使得柳江更容易形成峰高型洪水。2.2降雨傳播方向(1)降雨歷時長,主降雨發(fā)生在后期。本次降雨總歷時長達6d,由于前期降雨使流域土壤含水量基本飽和,導(dǎo)致后期降雨大部分可以直接產(chǎn)流,并且主降雨期發(fā)生在后期,降雨中心集中在柳江中游地區(qū),這樣的降雨方式有利于大洪水形成。(2)降雨籠罩范圍廣,強度大。本次降雨柳江流域面平均降雨量達193.7mm,降雨量超過200mm的籠罩面積為2.36萬km2,約占流域總面積的40%。特別是第二次降雨過程,柳江流域各地降雨量均在50mm以上,降雨量大于100mm以上的籠罩面積為3.28萬km2,約占流域總面積的55%。大范圍的強降雨導(dǎo)致柳江干支流多個水文站出現(xiàn)超歷史實測的最高水位和最高流量。(3)暴雨中心移動方向與河道洪水傳播方向一致。本次降雨過程最先從流域上游地區(qū)開始,此后暴雨中心自北向南從柳江上游向下游移動。支流洪水的不斷匯入致使柳江干流長安、融水、柳城等站洪水沿程增加,干支流洪水疊加易形成峰高型洪水。3洪水分析3.1日—洪水概述隨著降雨中心從北向南移動,柳江干支流從上游到下游先后出現(xiàn)超警戒洪水,多個測站出現(xiàn)超歷史實測的洪峰水位和洪峰流量。受強降雨影響,7月3日晚位于柳江上游的古宜河古宜站和都柳江涌尾站首先出現(xiàn)洪峰水位。由于受上游洪水、區(qū)間來水、浮石水庫回水頂托的共同影響,融江長安站出現(xiàn)了長歷時的高洪水位。隨后,4日凌晨融江融水站出現(xiàn)洪峰水位113.30m,超過警戒水位6.70m,是該站建站以來第三高水位,洪峰流量達到16800m3/s,使得融水縣城變?yōu)橥粞笠黄?日傍晚位于融江下游的柳城站出現(xiàn)洪峰水位97.78m,超過警戒水位3.98m,洪峰流量21600m3/s,超過歷史實測最大流量?！?9.7”暴雨洪水各站水情統(tǒng)計見表1。由于本次強降水基本覆蓋整個柳江流域,在柳江干流各站相繼出現(xiàn)洪峰的同時,柳江的最大支流龍江水位也快速上漲,龍江支流小環(huán)江安馬站和東小江天河站分別出現(xiàn)了建站以來的最大洪水,這直接導(dǎo)致龍江下游的三岔站也出現(xiàn)了建站以來的最大洪水。在干支流洪水和區(qū)間降雨的共同影響下,5日2時柳州出現(xiàn)歷史第五高水位89.64m,相應(yīng)的洪峰流量26700m3/s,為歷史第四大流量,重現(xiàn)期達到20年一遇。3.2暴雨洪水總量分析柳江柳州以上主要由融江和龍江組成,融江、龍江的控制站長安和三岔,集水面積分別占柳州集水面積的47.1%和34.7%。因此,柳江的洪水組成基本上可分為三種情況:①以融江長安來水為主;②以龍江三岔來水為主;③融江和龍江同時發(fā)洪水。當(dāng)融江和龍江暴雨天氣系統(tǒng)一致,其洪水形成時間往往也基本一致,長安與三岔洪峰通常會遭遇,形成柳江大洪水過程。本次柳江暴雨洪水屬于第三種情況,融江和龍江同時發(fā)生洪水,但以融江洪水為主,兩江洪水遭遇形成柳江大洪水過程,各站洪峰流量與柳州洪峰流量比值分別為:長安站0.55、融水站0.63、柳城站0.81、三岔站0.43,由此可以看出柳州站洪峰流量主要來自融江,而融江洪峰流量主要來自于長安以上地區(qū)。根據(jù)柳江歷史洪水統(tǒng)計分析,最大3d洪量是場次洪水總量的核心,最大7d洪量已基本覆蓋了場次洪水的總量。從“09.7”柳江暴雨洪水各站洪量統(tǒng)計情況(表2)可以看出,長安站、融水站、柳城站最大3d洪量與柳州站最大3d洪量比值分別為:0.45、0.56、0.80,由此可見長安、融水、柳城各區(qū)間來水顯著增加;長安站、融水站、柳城站和三岔站的最大7d洪量分別占柳州站最大7d洪量的46%、54%、75%、32%,從洪量比重上可以看出,柳州洪水主要來自融江,而龍江來水所占比重較小。從洪峰遭遇情況分析,本次柳江暴雨洪水,古宜河古宜站先于2日17時42分出現(xiàn)本過程的最大洪峰流量5400m3/s,而后河道水位又于3日8時開始復(fù)漲,并于3日18時出現(xiàn)第二個洪峰流量4150m3/s。古宜河的這種復(fù)式洪峰具有底水高、槽蓄量大的特點,并且第二個洪峰與都柳江的洪峰基本遭遇,古宜站和涌尾站的洪峰合成流量約占長安站洪峰流量的76%,區(qū)間來水約占24%,區(qū)間來水量大于其面積比(區(qū)間面積約占長安以上集水面積的18%),這與前文分析的暴雨中心分布情況相一致。隨著融江洪峰向下游推進,長安以下的融水、柳城等站流量先后出峰,最終融江洪峰與龍江洪峰在柳州基本遭遇,長安洪峰與三岔洪峰在柳州站的合成流量為23100m3/s,約占柳州洪峰流量的85%,而長安、三岔至柳州區(qū)間來水約占柳州洪峰流量的15%。3.3洪水影響分析目前柳江上已建有麻石、浮石、洛東、大埔等多座水電站,但這些水電站的調(diào)洪庫容很小,僅能對徑流進行不完全的日調(diào)節(jié)。以長安下游的浮石水庫為例,浮石水庫的防洪庫容為3.5億m3,而長安站的最大1d洪量為9.4億m3,遠大于浮石水庫的防洪庫容。另外,本次降雨過程分為前后兩個階段,前一階段的降雨已使浮石水庫的庫水位接近汛限水位,所剩庫容有限,因此浮石水庫對洪水造峰起關(guān)鍵作用的后一階段降雨基本沒有攔蓄作用。其他幾座水庫的情況與浮石水庫相同。由此可見,對于大洪水過程,這種僅能進行日調(diào)節(jié)的水庫,其洪水過壩方式與普通河道的正常行洪基本無異。3.4洪水傳播時間(1)強降雨覆蓋整個柳江流域,柳江干支流同時發(fā)生洪水,多個測站的水位、流量超歷史實測值,融江和龍江洪水遭遇后形成柳州20年一遇的大洪水,柳州站的洪峰流量列歷史第四位,洪峰水位列歷史第五位。(2)洪水傳播時間長,洪峰演進速度慢。據(jù)報汛資料統(tǒng)計分析,融江長安站至柳州站的洪水傳播時間為24h,大于此河段的平均傳播時間18h;而龍江三岔站至柳州站的洪水傳播時間約15h,也大于其平均傳播時間12h。(3)水位上漲快。雖然柳州“09.7”洪水洪峰水位(89.64m)小于“88.8”洪水(89.71m)和“94.6”洪水(89.92m),但“09.7”洪水水位的平均漲率(0.18m/h)大于“88.8”洪水(0.11m/h)和“94.6”洪水(0.12m/h),這主要是由于柳江“09.7”洪水的暴雨覆蓋廣,暴雨中心移動與洪水前進方向相同,干支流同時上漲等不利條件引起的。4生命財產(chǎn)損失巨柳江流域是暴雨高值區(qū),暴雨洪水災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生,并且特大暴雨洪水具有突發(fā)性,有其不