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拉林河流域历史暴雨与洪水示例分析

2012-06-26孙立君高春晓

黑龙江水利科技 2012年1期
关键词:洪量洪峰洪峰流量

孙立君,高春晓

(1.五常市水政水资源办公室,黑龙江 五常 150200;2.五常市河道管理站小山子分站,黑龙江 五常 150200)

0 前言

暴雨是一种灾害性天气,一场暴雨可以给工农业生产、交通运输等国民经济以及人民的生命财产造成很大损失,因此暴雨的预报和预防是人们关注的重大问题。多年来广大气象工作者努力研究暴雨的成因,改进暴雨的预报方法,提高暴雨预报的准确率,取得一定成果。同时配合政府防汛和水利等部门作好预防工作,避免损失,做出了一定贡献。

大气环流的季节变化,造成主要雨带的季节变化。暴雨是在一定的大型环流背景和影响系统下形成的。但在相同的环流形势之下,相同的天然系统影响,并不一定都产生暴雨。这是因为天气尺度系统中,中尺度雨团是直接产生暴雨的中尺度系统,而中尺度雨团又是由许多对流单体(降水细胞)组成的。所以,暴雨是由大、中、小不同尺度的天气系统相互作用的结果。因此,暴雨是个复杂的天气过程,它涉及大、中、小尺度天气系统的相互作用,而且它又是一个小概率事件。暴雨的产生往往又很突然,来势凶猛,特别是暴雨的落区和落点是一个至今尚在深入探讨的难题。因此,对一个小范围,特别是单站的暴雨预报比区域性大范围暴雨的预报难度更大[1]。因此,了解掌握某些流域的历史暴雨发生日期、降雨范围、形成主要原因以及洪水历时过程和造成灾害情况,显然是水利工作者的一项非常有意义的工作。

本文仅以拉林河在20世纪中叶发生的典型暴雨与形成的洪水为例加以分析,也就是说拉林河那时尚未建成一个大型水库工程的情况,以作防汛决策部门、水文专业人员、气象工作者以及水利水电工程设计人员参考。

1 拉林河流域基本情况

1.1 流域概况

拉林河为松花江干流右岸的一级支流,发源于长白山张广才岭,流域面积1.92万km2,其中属黑龙江省流域面积为1.06万km2,占全流域面积的55%。拉林河是一条黑龙江、吉林两省界河,流经尚志、五常、双城、舒兰、榆树、扶余等6个市县,在哈尔滨市以上150 km处汇入松花江。

流域内地势东南高,向西北逐渐降低,最高处老爷岭高程为1 682 m,河口高程仅121 m,流域内山区面积占36.4%,丘陵区面积占26.4%,平原区面积占37.2%。

拉林河干流河长450 km,河道弯曲系数为1.95,向阳山以上为山区,谷窄流急,在沈家营处河谷宽仅500 m,河道宽55 m左右,滩地坡降约1/200,向阳山至/牛河口地势渐缓,属丘陵区,河谷宽一般在2 km以上,最宽达5 km。牛河口以下为平原区,河谷滩地宽3~15 km,面比降1/3 000~1/5 000,两岸有高15 m左右的台地。

1.2 气象水文

拉林河流域属中温带大陆性季风气候,冬季寒冷漫长,夏季炎热短促,年平均气温在3℃左右,极端最低气温 -40.9℃,极端最高气温35.6℃,无霜期110~140 d,初霜出现在9月中下旬,终霜出现在5月中旬。拉林河流域位于我省南部,经常受台风天气系统影响,是我省多雨区和暴雨区,多年平均降水量500~800 mm,上游山区受地形抬升作用,降水量大,下游平原区降水量小,降水量年内分配极不均匀,主要集中在6—8月份,约占全年降水量的70%左右,年平均蒸发量1 000~1 500 mm(20 cm蒸发皿),上游山区蒸发量小于下游平原区蒸发量,年积温2 500℃ ~2 700℃。全年日照时数2 400~2 600 h。

2 拉林河流域暴雨是形成松花江干流洪水的一个重要原因

2.1 1956年洪水示例

拉林河是松花江的一级支流,松花江干流发生较大洪水主要原因是第二松花江、嫩江有其一较大洪水与拉林河洪水相汇组成,或三者相汇合成。[3]例如:松花江1956年洪水。位于第二松花江巨型水利枢纽工程丰满水库7月19日连续加大放流,加上区间来水,使下游扶余站8月1日出现了解放后最高水位。拉林河上游8月6—7日又降雨超180 mm,形成下游蔡家沟站8月11日洪峰与嫩江洪水相遇,组成了哈尔滨8月15日洪峰水位120.09 m,流量11 700 m3/s。佳木斯和富锦也相继发生大洪水。该年我省组织50万人抗洪,但尚发生堤防决口62处,漫堤13处,使40万hm2农田,1 300个村屯、8万多户家庭、38万人受灾。减产粮食7亿kg,直接、间接损失3亿多元。(1956价格)。

另外,1957年松花江哈尔滨江段发生历史特大洪水时,拉林河蔡家口站洪量超300 m3/s。

2.2 尚志、五常历史发生暴雨统计分析

据省气象部门统计[3],拉林河流经主要县(市)尚志、五常在主汛期(6—8月)中,历史上均有暴雨中心日降雨>100 mm年份。统计如表1。

表1 拉林河流域1960-1984年主汛期日降水

上述大暴雨发生年份,在相应日期后拉林河均发生不同程度洪水。

3 拉林河典型年暴雨洪水分析

1956年8月5 —7日,拉林河流域普降暴雨,暴雨中心在上游。其中,卡岔河的新立街、溪浪河的七里二站最大1 d降雨量分别达241.1 mm、235.0 mm,这场暴雨后拉林河及其支流发生大洪水。沈家营、双龙屯、大碾子沟、蔡家沟站实测洪峰 流 量 分 别 为 1 160 m3/s、2 470 m3/s、1 500 m3/s、4 030 m3/s,居1932—1994年间第4、第2位,具有典型暴雨洪水分析价值。[4]

3.1 雨情

3.1.1 降雨发生时间及过程

8月份,拉林河流域普降暴雨,暴雨主要集中在8月5日-7日,各站实测日降雨量见表2。

3.1.2 雨区范围

5-7日降雨基本笼罩拉林河全流域,暴雨中心在流域的中、上游及左侧支流。

表2 1956年8月5-7日拉林河流域各站降雨量表

这次暴雨量大、范围广,1 d降雨>200 mm的笼罩面积660 km2,>180 mm的面积1 430 km2;>150 mm的面积3 090 km2。3 d降雨量 >200 mm的笼罩面积2 000 km2,>180 mm的面积3 500 km2;>150 mm的面积7 375 km2。

3.1.3 降雨强度

暴雨主要集中在8月6日,降敦学村站外,大部分站最大6h降雨是在7月2h-8h发生的。见表3。

表3 1956年8月6日拉林河流域最大6h降雨量统计表

4 暴雨成因

拉林河暴雨从8月5日高空形势图来看,是受蒙古低涡影响形成的。在低涡西部,西伯利亚冷空气势力较强,已侵入到蒙古西部和新疆北部,低涡东部为大范围的暖空气。这种冷暖空气的分布,有利于地面低压的发展。而且,黑龙江省处在西北风锋区里,西太平洋副热带高压位置偏北,中心在黄海一带,这种形势有利于河套低压进入东北地区。地面上原来在兰州的低压北上到河套北部,在贝加尔湖东部的冷高压和中国东部海面上到日本一带的副热带高压间的锋区正处在松花江流域。使河套低压沿N45°东移,从而形成本次大暴雨。

5 洪水发生时间及过程

从实测洪水过程线可以看出,干流上游沈家营站从8月6日开始起,7日达到洪峰。峰值漏测,经过洪水调查确认8月7日。

日最大洪峰流量为1 160 m3/s。干流洪水在向下游传播的过程中,与溪浪河洪水汇合,到达双龙屯站时,洪峰流量为2 470 m3/s,洪峰出现时间为8月9日。支流虻河大碾子沟站洪水值漏测,根据洪水调查资料确认,洪峰8月10日到达,峰值为1 500 m3/s,从支流卡岔河前红石砬子水位站实测水位过程线可知,洪峰水位94.52 m,出现时间8月8日。此二支流洪水在牛头山以上与干流水汇合,向下游传播,干流蔡家沟站8月11日出现洪峰,实测洪峰流量为4 030 m3/s。

6 洪峰流量及洪量组成

6.1 洪峰流量分析

拉林河干流有沈家营、双龙屯和蔡家沟3个水文站,此次洪水,后两站有实测记录,沈家营站漏测,调查该年洪峰流量为1 160 m3/s。各站洪峰流量在历次大洪水中的排位见表4。最大1 d、3 d、7 d洪量见表 5。

表4 拉林河各站峰流量及洪水顺位表

表5 1956年8月拉林河各站最大1 d、3 d、7 d洪量统计表

6.2 洪水来源及组成

拉林河控制断面蔡家沟站洪水由拉林河干流洪水及区间来水组成,双龙站至蔡家沟站区间包括两大支流卡岔河和牤河来水。本次洪水从汇流时间分析,卡岔河、拉林河干流及牤河的洪峰均先后在10日-12日到达蔡家沟站。蔡家沟站8月11日的洪峰流量是由拉林河双龙屯站洪峰流量2 470 m3/s(占蔡家沟站洪峰流量4 030 m3/s的61.7%),再加牤河、卡岔河及区间洪峰流量(约1 560 m3/s,占38.3)组成。

洪量的组成情况与洪峰流量的组成情况有所不同。以最大7 d葫量为例,拉林河双龙屯站最大7 d洪量6.253亿m3约占蔡家沟站最大7d iaw量14.21亿m3的44%,其余为牤河、卡岔河及区间来水。

6.3 灾情

据不完全统计,仅黑龙江省双城及五常县境内,受灾人口6.48万人,水毁堤防2.7 km,决堤30多处,水灾受灾面积3.3万km2,损失粮食3 440万kg,直接经济损失1 248万元。(1956年价格)

7 结语

拟本文的目的主要是:①拉林河流域在20世纪50-60年代确实是我省发生大暴雨中心之一;但在当时与现代相比气候变化差异很大,希望有心者据此去加以扩展分析。②那个年代拉林河尚无一处大型水库工程,且森林覆盖率远高于现今,发生洪水影响因素较现今有明显不同,如何进行序列代表性分析是个新课题。③当时国家和社会生产力低下,国民经济产值很低,故在大的洪水下损失相对现在少之百倍之多。④作者在此文之后尚有近些年的拉林河暴雨洪水分析,请同仁参照对比。

[1] 黑龙江省气象局.黑龙江省天气预报经验和方法[R].哈尔滨:黑龙江省气象局,1988.

[2] 李静.磨盘山水库施工期的水文服务[J].黑龙江水利科技,2008,36(01):114.

[3] 马延廷,赵洪达,徐彦峰等.松花江的历史洪水[J].黑龙江水利科技,1999,(01):1-3.

[4] 吴凤波,李忠,周长河.拉林河典型年暴雨洪水分析[J].黑龙江水利科技,2000,(01):71-72.

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