淮河流域泗河1991～2015年洪水特性分析

陳國浩　鄭衛(wèi)東　鄭喜東

防汛與抗旱

淮河流域泗河1991～2015年洪水特性分析

陳國浩鄭衛(wèi)東鄭喜東

泗河是淮河流域沂沭泗水系的重要防汛河道，發(fā)源于山東省新泰市太平頂西側(cè)，自東向西流經(jīng)泗水、曲阜、兗州、鄒城、任城區(qū)、微山七縣（市、區(qū)），于濟(jì)寧任城區(qū)辛閘村南入南四湖，河道全長159km，平均坡度1.13‰，流域面積2366km2。流域水系發(fā)達(dá)，有大小支流30條，其中集水面積100km2以上的河道5條。泗河干流為古老的天然河道，河道彎曲，河槽上大下小，堤身矮小單薄，防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，中游以下防洪標(biāo)準(zhǔn)不足20年一遇。如遇超標(biāo)洪水，將嚴(yán)重威脅津浦、兗石鐵路，104、327國道，兗州煤礦，曲阜、兗州等沿岸重要城鎮(zhèn)及廣大人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

1991年7月泗河出現(xiàn)了特大洪水洪峰流量1710m3/s，超過下游安全泄量l倍以上。下游普遍超過警戒水位lm多，給下游河段造成嚴(yán)重威脅，準(zhǔn)確的資料分析為制定抗洪決策提供了科學(xué)依據(jù)，避免了國家和人民生命財(cái)產(chǎn)遭受重大損失。2007年8月17日17時(shí)30分泗河書院水文站出現(xiàn)了最大洪峰流量1070m3/s，為1996~2015年最大的一場洪水過程；18日16時(shí)又出現(xiàn)了一次復(fù)式洪峰流量，為706m3/s。20世紀(jì)90年代河道進(jìn)行治理后，洪水特性發(fā)生了較大變化。根據(jù)此次降雨，對泗河流域1991年和1995年出現(xiàn)的洪水進(jìn)行了對照分析，提出了1991年以來的泗河洪水特點(diǎn)，為以后泗河洪水預(yù)報(bào)分析和調(diào)度提供了科學(xué)的技術(shù)依據(jù)。

一、河道治理概況

泗河自1958年后干流中下游堤防多次進(jìn)行了治理，上游陸續(xù)修建了大型水庫1座（尼山水庫），中型水庫3座和小型水庫30多座。修建了黃陰集閘、故縣壩、泗水大閘、紅旗閘、龍灣店閘等攔河蓄水工程。1991年泗河“9·17”洪水后，對下游8km的卡口段進(jìn)行了移堤拓寬工程，大大提高了河道下游的防洪能力。從1991年和2007年泗河書院站大斷面過程線可以看到河底發(fā)生的變化（見圖1）。

圖1　1991年和2007年泗河書院站大斷面圖

二、泗河歷年洪峰特性

泗河上游為山洪河道，洪水暴漲暴落，源短流急，峰量高，歷時(shí)短，破壞性極大。洪峰起漲急劇，一般為孤立峰或復(fù)式洪峰，洪水期洪水受漲落影響，水位流量關(guān)系呈連序繩套曲線，洪水基流小，基流對洪水基本無影響，下游無變動(dòng)回水影響。

書院水文站為泗河中上游干流控制站，位于山東省曲阜市書院鎮(zhèn)書院村，東經(jīng)117°00′，北緯35°38′，為山東省南四湖湖東山區(qū)區(qū)域代表站。書院水文站自建站以來，相繼發(fā)生了 1957年、1970年、1974年、1991年、1995年、2003年、2007年特大洪水和較大洪水。書院水文站實(shí)測最大洪水發(fā)生在1957年7月，最高水位69.92m（凍結(jié)基面，以下同）,最大流量4020m3/s，最大流速為6.49m/s，最大水深6.7m，流量測驗(yàn)采用中泓浮標(biāo)法。該站多年平均徑流量1.578×108m3，6～9月占全年的 84.4%，7～8月占全年的74.0%，枯季占全年的15.6%。1990以來各年最大流量見表1。

三、典型年暴雨洪水分析

1991年以來前三位年最大流量發(fā)生在1991年、1995年和2007年，2007年最大流量1070m3/s，也是1996~2015年連續(xù)19年最大流量，代表了1990年以來泗河流域的洪水特性。因此選用2007年洪水與1991年和1995年洪水進(jìn)行對比，來分析泗河1991～2015年的洪水特性。

1.降雨頻率分析

根據(jù)泗河流域時(shí)段最大降雨情況進(jìn)行頻率分析，流域7日、3日和1日最大雨量統(tǒng)計(jì)采用尼山、羅頭、賀莊、華村、龍灣套和泗水6個(gè)國家基本雨量站。泗河書院水文站（樁號：64+500）是1957年設(shè)立的國家基本水文站。

（1）降雨特性

根據(jù)資料分析，2007年、1991年和1995年的7日、3日和1日最大降雨量情況見表2。從表2可以看出，2007年和1991年降雨主要集中在3日，1995年降雨主要集中在7日，2007年1日和3日最大降雨量均大于1991年和1995年。

（2）降雨頻率

泗河流域分布在山前沖積平原，河體坡度大，洪水匯流時(shí)間短，2007年最大1日降雨量為143.5mm，3日雨量為228.3mm。根據(jù)流域降雨特點(diǎn)分析，造成此次洪峰流量和洪水總量主要是3日雨量形成。根據(jù)已有長系列資料，對泗河書院水文站以上流域年最大3日雨量進(jìn)行頻率分析，資料采用了1957～2007年的實(shí)測系列，經(jīng)分析2007年8月最大3日降雨量頻率為3%，重現(xiàn)期為30年一遇。

2.洪水特性分析

主要從洪峰流量、洪水總量、洪水歷時(shí)、洪水超過500m3/s的歷時(shí)等指標(biāo)對2007年、1991年和1995年洪水進(jìn)行了對照分析，見表3。

表1　1990～2015年泗河書院站年最大流量表

表2　降雨特性分析表

表3　洪水特性分析表

（1）洪水總量大

書院水文站斷面2007年暴雨洪水的洪峰流量小于1991年和1995年，洪水總量與1991年持平，高于1995年。

（2）洪水持續(xù)時(shí)間短

2007年洪水持續(xù)時(shí)間小于1991年和1995年，超過500m3/s流量的歷時(shí)也比1991年和1995年短。

（3）降雨集中在上游，水庫攔蓄洪水量大

2007年洪水降雨集中在上游，造成了泗河書院斷面上游的龍灣套水庫和尼山水庫均超過歷史最高水位，4座大中型水庫共攔蓄洪水0.43億m3，高于1991年和1995年水庫蓄水量，同時(shí)該場降雨造成了上游3座中型水庫全部溢洪。

四、結(jié)論

泗河2007年暴雨洪水是1996年以來最大一次洪水過程，通過與1991年和1995年特大洪水對比分析，總結(jié)泗河流域1991～2015年洪水主要特性如下：

（1）降雨量大，洪峰流量相對較小。降雨時(shí)段主要集中在1日和3日；2007年洪水重現(xiàn)期為30年一遇，1日和3日最大降雨量均高于1991年和1995年，洪峰流量均低于1991年和1995年，從河道大斷面圖可以看出，河道斷面面積增大加快了洪水波的坦化。

（2）水庫調(diào)蓄洪水顯著。2007年暴雨主要集中在中上游，4座大中型水庫共攔蓄洪水0.43億m3，削峰75%～80%，充分發(fā)揮了水庫調(diào)蓄洪水作用。

（3）洪水總量大，持續(xù)時(shí)間短。2007年洪峰匯流時(shí)間較1991年和1995年短，充分體現(xiàn)了河道治理后，增強(qiáng)了河道的排洪能力。

泗河流域1991～2015年洪水過程中充分利用水庫和河道治理后的調(diào)蓄削峰作用，避免了較大洪峰流量的出現(xiàn)，成功保護(hù)了泗河流域社會和人民的財(cái)產(chǎn)安全。此次洪水特性分析，為今后泗河洪水預(yù)報(bào)和科學(xué)調(diào)度提供了科學(xué)的參考價(jià)值，有較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益■

（作者單位：山東省濟(jì)寧市水文局272019）

（專欄編輯：張婷）