柳江流域超警洪水分析

柳江流域超警洪水分析

柳江流域是广西第二个降水区，频繁发生降雨和洪水。自建国以来遭遇“1996.7”、“1994.6”、“1988.8”、“2009.7”、“1970.7”共5次超过20年一遇的大洪水,而超过10年一遇的洪水达9次之多。特别是1996年“7.19”洪水,超过100年一遇,给柳江沿岸的人民群众的生命财产带来了毁灭性的破坏。目前,柳江流域内建有厘金滩、草头坪、麻石、浮石、古顶、大浦和红花等多座水电站,但这些水电站的调洪库容较小,仅能对径流进行不完全的日调节,对于大洪水过程,其洪水过坝方式与普通河道的正常行洪基本无异。因此,应加强对柳江流域的暴雨洪水的特性分析和研究,才能更好地掌握洪水特性,为政府防洪减灾工作提供科学依据。1柳江流域特别市柳江流域地处广西壮族自治区的北部,位于东经107°40′-110°25′,北纬24°25′-26°00′之间。柳江是珠江流域西江水系的第二大支流,发源于贵州省独山县更顶山,跨越黔、桂、湘3省(自治区),河长773km,集水面积58398km2。其中15698km2在贵州省境内,656km2在湖南省境内,42044km2在广西境内,干、支流涉及贵州省2个地级自治州9个县,湖南省2个地区2个县,广西5个地级市24个县(市)。柳江上游称都柳江,由西北向东南流,在老堡口与古宜河汇合后称融江,河流折向南流,经融安、融水、柳城,与龙江汇合后称柳江,再流经柳州市,在象州县石龙镇三江口与红水河汇合后注入黔江。柳江流域地处九万大山-元宝山脉、天平山西侧的迎风坡,是广西第二暴雨高值区,多年平均年降雨量1300-2200mm。柳江属雨源型河流,汛期暴雨多引发洪水,由于流域形状呈扇形,有利于地面径流的汇集,流程相对较短,涨洪历时一般2-3d,洪峰持续时间平均约2h,洪水过程陡长陡落,峰高量大。2雨特征分析2.1降雨过程分析6月16-20日,受高空槽和切变线的共同影响,柳江流域大部分出现暴雨、局部大暴雨的强降雨过程。据统计:6月16-20日,柳州市面平均雨量为154.5mm,过程点雨量以融水县永乐站403.5mm为最大,其次是融安县龙骨站393.5mm。此次强降雨具有间歇性,导致柳江、融江、龙江连续出现两次洪峰水位过程。降雨主要分两次过程。(1)第一次降雨过程。6月16日8时-18日8时,柳州市面平均降雨量76.2mm,暴雨中心主要集中在柳江中上游三江、融安、融水县一带,最大降雨依次是融水县沙街站367.5mm、融水县罗洞站301mm、融安县泗顶站221.5mm,融安县长安站220.3mm。2010年6月16日8时-18日8时柳州市降雨等值面见图1。(2)第二次降雨过程。6月19日20时-20日8时,柳州市面平均降雨量74.9mm,暴雨中心已转移到柳江中下游融安、融水、柳江、鹿寨县一带,最大降雨依次是融水县永乐站205mm、鹿寨县岭屯站184.5mm、融安县龙骨站166.5mm,融水县融水站137mm。2010年6月19日20时-20日8时柳州市降雨等值面见图2。2.2暴雨中心时间(1)降雨具有间歇性。6月16日8时-18日8时,柳州地区普降大到暴雨,局部大暴雨,暴雨中心位于柳江中上游地区(第一场洪水的主要造峰雨);6月18日8-20时,强降雨过程基本结束;6月18日20时-6月19日8时,暴雨中心在融水县一带;6月19日8-20时,强降雨过程基本结束;6月19日20时-6月20日8时,柳州地区又开始普降大到暴雨,暴雨中心转移至柳江中下游地区(第二场洪水的主要造峰雨);6月20日8时以后强降雨过程基本结束;(2)降雨历时长、强度大。本次降雨从6月16日开始至6月20日基本结束,总历时长达5d,最大日降雨量为融水县三防乡沙街村(沙街站)309mm,其次是融水县永乐乡永乐街(永乐站)205mm;(3)暴雨中心移动方向与河道传播方向一致。本次降雨过程先从流域上游地区三江县开始,此后暴雨中心自北向南(三江县→融安县→融水县→柳城县→鹿寨县→柳州市→柳江县)从柳江上游向下游移动。3洪水特征分析3.1洪水重现期及超警戒水位6月16-20日,受持续强降雨的影响,柳江干支流水位上涨,其中柳江、融江、贝江、洛清江、石榴河均出现超防洪警戒水位的洪水过程。“2010.6”暴雨洪水各水文站超防洪警戒水位情况详见表1。(1)第一次降雨过程(6月16日8时-18日8时),柳江柳州水文站6月18日0∶30起涨,起涨水位78.38m,6月19日6∶00出现洪峰水位82.61m,超警戒水位(82.5m)0.11m,涨幅4.23m,相应流量15000m3/s。融江融水水文站6月18日1∶48起涨,起涨水位105.21m,6月18日15∶00出现107.82m的洪峰水位,超警戒水位(106.6m)1.22m,涨幅2.61m,相应流量9000m3/s。洛清江支流石榴河四排水文站6月16日3∶00起涨,起涨水位135.34m,6月16日11时出现洪峰水位140.02m(列建站以来第2位),超警戒水位2.22m,涨幅4.68m,相应流量1890m3/s(列建站以来第2位),为1967年建站以来第二大洪水,洪水重现期约为15年一遇。融江支流贝江勾滩水文站6月18日2∶54起涨,起涨水位117.41m,6月18日12∶30出现洪峰水位124.76m,超警戒水位(124.6m)0.16m,涨幅7.35m,相应流量2880m3/s。(2)第二次降雨过程(6月19日20时-20日8时),柳江干支流从上游到下游先后出现超警戒水位:(1)融江。融水水文站6月19日19∶00起涨,起涨水位103.62m,6月20日11∶30出现106.23m的洪峰水位,未超警戒水位(106.6m),涨幅2.61m,相应流量6700m3/s;(2)柳江。柳州水文站6月20日8∶30起涨,起涨水位79.4m,6月21日4∶00出现洪峰水位82.83m,超警戒水位(82.5m)0.33m,涨幅3.43m,相应流量15500m3/s;(3)洛清江。对亭水文站6月20日2∶00起涨,起涨水位75.86m,6月21日5∶20出现洪峰水位82.59m,超警戒水位(81.7m)0.89m,涨幅6.73m,相应流量4670m3/s。3.2安集水、区间集水情况柳江柳州以上洪水主要受上游融江、龙江影响。融江、龙江的控制站融水和三岔集水面积分别是23652、16280km2,分别占柳江控制站柳州集水面积(45413km2)的52.1%、35.8%,两者合占87.9%;支流阳江控制站小长安集水面积1005km2,区间集水面积4476km2,分别占柳江控制站柳州集水面积(45413km2)的2.2%、9.9%。因此,柳江的洪水组成基本上可以分成3种情况:(1)以融江融水站来水为主;(2)以龙江三岔来水为主;(3)融江和龙江同时发洪水。本次柳江暴雨洪水属于第3种情况,主要是融江、龙江同时发洪水,两江洪水遭遇形成柳江2年一遇的洪水过程。“2010.6”暴雨洪水柳江柳州站洪量组成具体见表2。由表2可知,最大1日洪量,融江融水站、龙江三岔站分别占柳江柳州站洪量的56.7%、41.3%。最大3日洪量,融江融水站、龙江三岔站分别占柳江柳州站洪量的50.3%、40.0%。由此可知,本次柳江暴雨洪水主要来自融江和龙江。融江、龙江来水量均大于其面积比,这与前文分析的暴雨中心分布情况相一致。3.3复涨、复涨水位“2010.6”暴雨洪水柳江柳州站连续出现两次洪峰,而融江控制站融水、龙江控制站三岔也连续出现两次洪峰。柳江各主要水文站洪峰过程如图3所示。根据上图3以及水情资料分析:柳江柳州水文站6月18日0∶30开始起涨,起涨水位78.38m,6月19日6∶00出现第一个洪峰水位82.61m,涨幅4.23m,相应流量15000m3/s。6月20日8∶30开始复涨,复涨水位79.4m,6月21日4∶00出现第二个洪峰水位82.83m,涨幅3.43m,相应流量15500m3/s。融江融水水文站6月18日1∶48开始起涨,起涨水位105.21m,6月18日15∶00出现第一个洪峰水位107.82m,涨幅2.61m,相应流量9000m3/s。6月19日19∶00开始复涨,复涨水位103.62m,6月20日11∶30出现第二个洪峰水位106.23m,涨幅2.61m,相应流量6700m3/s。龙江三岔站6月17日18∶06开始起涨,起涨水位96.88m,6月19日2∶30出现第一个洪峰水位106.84m,水位涨幅9.96m,相应流量7070m3/s,6月20日1∶00开始复涨,复涨水位99.68m,6月20日21∶06出现第二个洪峰水位106.34m,相应流量6640m3/s。在第一场洪水中,融水站、三岔站、小长安站洪峰流量与柳州站洪峰流量比值分别是:0.60、0.47、0.16;在第二场洪水中,融水站、三岔站、小长安站洪峰流量与柳州站洪峰流量比值分别是:0.43、0.43、0.09。由此可以看出柳州站第一个洪峰流量主要来自融江和龙江,区间来水量比重小,柳州站第二个洪峰流量主要来自融江和龙江,区间来水量比重较大。3.4超警戒洪水过程(1)强降雨覆盖整个柳江流域,柳江上下游同时发洪水。柳江、上游融江、贝江,下游洛清江、石榴河均出现超警洪水。石榴河四排水文站洪峰水位、洪峰流量均列建站以来第2位,洪水重现期约为15年一遇;(2)小河流涨洪历时短、水位涨率大。据统计,融江支流贝江勾滩站:涨洪历时9.6h、水位涨幅7.35m,水位平均涨率0.77m/h。石榴河四排站:涨洪历时8h、水位涨幅4.68m,水位平均涨率0.59m/h。洛清江黄冕站:涨洪历时18h、水位涨幅4.85m,水位平均涨率0.27m/h;(3)柳江柳州站在46h内连续出现2次超警戒的洪水过程,是柳江历次大洪水中比较少有的,而且同在防洪警戒水位附近的两场洪水特点各不一样。第一场洪水,起涨水位是78.38m,以融江、龙江来水量为主,区间来水量较小。第二场洪水,是在第一场洪水的退水过程,再次遭遇暴雨袭击,导致洪水快速复涨,复涨水位是79.4m。由于复涨水位高,区间来水量较大。因此,第二场洪峰水位较第一场高。4柳江流域“2010.6”洪水预报的必要性柳江流域是暴雨高值区,暴雨洪水引起的灾害频发。2004年11月柳江柳州水文站下游60km处的红花电站建成并开始蓄水发电后,柳州站断面处的水位抬高至77.5m左右,柳州站处在红花电站的库区内,受电站的回水影响,柳州站断面的水力条件发生了非常大的变化。虽然柳江柳州站“2010.6”年暴雨洪水仅为2年一遇的常遇洪水,但这一水位级还是经常受到水利工程的影响,通过对这两场不同来水组合的略超警