夏兆林，蔡成良，谭 权，陈洪滨，徐志猛

(1.贵州省余庆县气象局，贵州 余庆 564499；2.余庆县团结水库管理所，贵州 余庆 564499)

0 引言

随着极端天气频发和经济社会发展，中小河流暴雨洪涝灾害呈多发频发态势，造成的社会影响及经济损失也越来越大。余庆河系乌江中游南岸一级支流，河长111 km，流域面积1 502 km2，发源于瓮安县永和镇，经黄平、余庆、石阡等县汇入乌江，大的支流有5条。余庆河流经余庆县城，距县城上游5.3 km处建有团结水库。团结水库于1975年动工，1980年建成，1998年、2000年2次进行加闸改造和除险加固。流域内出现强降雨时，团结水库将在确保水库大坝安全的前提下，采取拦洪削峰调度，以减轻下游县城河道行洪压力。

提高暴雨洪涝灾害监测预警能力，提前发出预警，准确作出预报，能有效弥补山区中小河流域防御能力不足、降低暴雨洪涝灾害损失。代瑞华[1]、杨平会[2]等就部分县域强降雨“三个叫应”气象服务标准作了分析研究。夏兆林等[3]提出建立完善针对中小河流域跨行政区域的上下游联防工作机制，并将其作为“三个叫应”气象服务的进一步延伸。姚正兰等[4]研究表明，余庆县处于暴雨多发区域。若强降雨形成的径流、汇流，大大超过团结水库及县城防洪设施的防洪承受能力，则县城极易发生暴雨洪涝灾害。因此，分析余庆河流域暴雨洪涝致灾雨量阈值，对防灾减灾救灾及预警预报具有重要的意义，也可为中小河流域三个叫应机制气象服务进行有益探索。

1 资料与方法

余庆河流域内有余庆国家基本气象站(57729)以及永和(R4904)、老坟嘴(R4908)、浪洞(R5903)、纸房(R5902)、平溪(R5913)等5个区域气象站。选取流域内余庆国家基本气象站1981—2019年降水资料及5个区域气象站2012—2019年降水资料，结合水库水位及历史暴雨洪涝灾情资料，采用统计分析法分析团结水库水位上涨与上游流域面雨量的关系，确定余庆河流域“三个叫应”气象服务标准。计算面雨量常用的方法有算术平均法、泰森多边形法等。余庆河流域内气象站点分布均匀，站网布局合理，资料完整性高，面雨量直接用各气象站雨量求平均值即可。

(1)

式中AR为流域面雨量，Ri为站点i的雨量，n为气象站个数。

(2)

式中R为临界雨量(mm)，α为径流系数，A为流域面积(km2)，ΔV为拦蓄水量(m3)。

2 结果与分析

2.1 流域气候背景

余庆河流域位于贵州中部，形状呈扇形，海拔西南高东北低，地形以山地为主，处于中亚热带湿润季风气候带。彭芳[5]等研究表明：4月，受滇黔静止锋影响，贵州强降水东部多于西部；5月，南支槽强降水对贵州南部地区影响增加；6月，副热带高压逐步北跳，强降水南部多于北部，东部多于西部；7月，副热带高压继续北跳，强降水带由南向北移动；8月，受副热带高压控制，贵州大部进入伏旱少雨阶段；9月，副热带高压东退减弱，贵州大部降水减弱。

根据公式(1)统计得出，流域内年平均降雨量900～1 300 mm，多年平均降雨量1 071 mm。分析流域内各气象站的降水资料发现，余庆河流域强降水事件多发生在深夜和凌晨。统计分析各气象站的降水序列资料得出，流域内汛期(4—9月)降雨量816.5 mm，占全年的76.2%，这主要是由于孟加拉湾和南海的暖湿气流带来了充足的水汽。暴雨最早出现在3月22日，最晚出现在9月18日，年暴雨日数2.8 d，大暴雨日数0.3 d。6月降雨量最大，为184.5 mm，占全年的17.2%；5月次之，为166.9 mm，占全年的15.8%；12月降雨量最小，为21.3 mm，占全年的2.0%。年降雨量最大为1 328.9 mm(1999年)，最小为708.3 mm(1981年)。日降雨量最大为161.3 mm，出现在1998年5月22日；其次是156.7 mm，出现在1986年7月4日。

2.2 暴雨洪涝灾害

余庆河属于典型的雨源型山区河流，河道坡降7.15‰，径流系数为0.46，多年平均流量23.6 m3/s，年径流量7.44×108m3，汛期最大流量(1975年6月5日)为1 300 m3/s。由表1可知，余庆河流域暴雨洪涝一般由于强降雨集中、持续时间长，造成河道水位上涨，破坏防洪工程，洪水淹没农田、基础设施，造成人员伤亡。1998年8月2日，大暴雨导致团结水库水位上涨至604.9 m，余庆县城直接经济损失250万元。1999年7月16日，大暴雨造成县城防洪堤5 a一遇段全部翻堤，王家浪至原中医院一带被水淹没44 h，团结水库水位605.1 m。余庆县城防洪标准为20 a一遇，城郊农田防洪标准为5 a一遇，暴雨洪涝危险区12个，涉及县城2个镇(街道)6个村(社区)，受威胁人口5万余人。余庆河流域暴雨洪涝灾害交替发生，随着经济社会的发展，人民群众生命财产受到损害的风险越来越大。

表1 余庆河流域历史暴雨洪涝灾害情况Tab.1 Historical Rainstorm and Flood Disasters in Yuqing River Basin

2.3 临界雨量指标

2.3.1 不考虑泄洪条件 团结水库系拦截余庆河及其支流而成，汇水面积410 km2。水库汛限水位602 m，正常蓄水位605 m，设计洪水位606 m，校核洪水位608 m，总库容1.78×107m3，最大坝高37.4 m，有效库容1.21×107m3，是一座年调节水库。团结水库水位特征既表征了流域上游一定时效的汇水特征，又与下游余庆县城的暴雨洪涝灾害密切(见表2)。

表2 团结水库的特征水位Tab.2 Characteristic water level of Unity Reservoir

不考虑泄洪的条件下，根据公式(2)，运用统计分析方法，结合水库水位—库容关系，推算相应临界雨量，得到表3。

表3 团结水库水位库容关系及临界雨量推算Tab.3 Water Level-Reservoir Capacity Relation and Critical Rainfall Estimation of Unity Reservoir

续表3

2.3.2 考虑泄洪条件 当上游降水量大，水库来水量大时，团结水库将启动调蓄功能。假定当水位达到汛限水位时，水库向下游泄洪(泄洪量为102 m3/s)。模拟计算过程中，以602 m的汛限水位作为基准水位，将24 h流域面雨量(设定降水均匀分布)按逐小时雨量输入水文模型，进行24 h汇流模拟，计算24 h水库的汇流量和泄洪量。根据表3中的水库水位—库容关系，考虑泄洪条件，分析从汛限水位到达正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位的所需来水量，分别得到水库在泄洪的条件下达到各水位的临界雨量(见表4)。

2.4 流域“三个叫应”标准

根据余庆县防汛预案，团结水库水位达到604.3 m时，水库管理所将发布黄色预警信号；团结水库水位达到605.5 m时，水库管理所将发布红色预警信号。通过分析致灾临界雨量阈值，参考流域内历史暴雨洪涝灾情和水库水位特征，充分考虑雨强、历时、泄洪等影响因素，确定余庆河流域“三个叫应”气象服务标准，并将其分为一级叫应、二级叫应、三级叫应。

一级叫应表示降雨强度达到致灾临界雨量阈值或水库达到校核洪水位，且降雨持续，可能导致重大灾害时，县气象局主要领导电话叫应县政府主要领导，提醒其加强防范；二级叫应表示降雨强度达到致灾临界雨量阈值或水库达到设计洪水位，且降雨持续，可能导致较大洪涝灾害时，县气象局值班领导电话叫应县应急、水务等部门和沿岸乡镇(街道)主要负责人以及县政府分管领导，提醒其注意防范；三级叫应表示降雨强度达到致灾临界雨量阈值或水库达到正常蓄水位，且降雨持续可能导致洪涝灾害时，县气象台值班人员电话叫应县应急、水务等部门及沿岸乡镇(街道)值班室人员，提醒其注意防范。

表4 泄洪条件下，汛限水位及以上到达正常、设计、校核水位的临界雨量Tab.4 Critical Rainfall for Flood Limited Water Level and Above to Normal, Designed and Checked Water Level under Flood Discharge Conditions

根据公式(1)，计算余庆国家基本气象站以及平溪、浪洞、纸房、老坟嘴、永和等5个区域气象站24 h区域平均雨量，以团结水库汛限水位602 m为基准水位，计算余庆河流域“三个叫应”气象服务标准。团结水库24 h前的水位在602 m、603 m、604 m、605 m时，余庆河流域“三级叫应”临界雨量阈值见表5。

表5 不同叫应等级24 h临界雨量(单位：mm)Tab.5 Critical Rainfall for 24 h with Different Response Levels(Unit:mm)

2.5 成果检验应用

2019年6月12日，余庆河遭遇10 a一遇暴雨洪涝袭击，流域内过程累计雨量为：浪洞118.5 mm、永和73.0 mm、平溪71.1 mm、余庆59.0 mm、老坟嘴42.6 mm、纸房10.6 mm。6月12日05时，团结水库水位达到602.66 m，24 h面雨量为53.9 mm。05时，流域内24 h雨量达到50 mm，团结水库水位达到602.66 m，余庆县气象局启动三级叫应，值班人员叫应县应急管理局、县水务局及子营街道、白泥镇值班人员。07时，流域内24 h雨量达到55 mm，团结水库水位达到604.11 m，余庆县气象局启动二级叫应，值班领导叫应县应急管理局、县水务局及子营街道、白泥镇值班领导以及县政府分管领导。

09时，余庆县应急管理局发布紧急避险黄色预警：6月12日凌晨团结水库上游发生强降雨，目前团结水库水位达604.8 m，超汛限水位2.8 m。根据应急抢险预案要求，现启动IV级应急响应，请团结水库下游子营、白泥辖区群众远离河道，作好防范准备；请水务、消防、公安、人武等有关部门作好备险抢险准备。县政府分管领导接到叫应后，赶赴团结水库现场指挥调度防灾减灾救灾工作，对流域“三个叫应”气象服务机制和上下游区域联防工作给与了肯定和表扬。

图1 2019年6月11—12日团结水库水位与流域累计降雨量变化Fig.1 Change of Water Level and Accumulated Rainfall in Unity Reservoir from June 11 to 12, 2019

3 结论

①根据致灾临界雨量阈值，结合水库特征值和历史暴雨洪涝灾情结果，进而确定的余庆河流域“三个叫应”气象服务标准，符合余庆县防汛实际情况，可以为防御中小河流域暴雨洪涝赢得宝贵时间。

②以24 h区域平均雨量为统计量，团结水库24 h前的水位在602 m、603 m、604 m、605 m时，余庆河流域一级叫应临界雨量阈值分别为85 mm、80 mm、75 mm、70 mm；二级叫应临界雨量阈值分别为70 mm、65 mm、60 mm、55 mm；三级叫应临界雨量阈值分别为65 mm、60 mm、55 mm、50 mm。

③由于资料搜集难度大，本文仅考虑了流域内水库水位因素，对于雨量分布形态、前期降雨量、土壤饱和度以及地质地貌、森林覆盖率等因素未做分析，下一步应综合考虑各个因素的影响。同时，气象、应急、水务等部门应加强致灾阈值的会商研判，不断修订完善中小河流域“三个叫应”气象服务标准。