陳 芳

（長沙水文水資源勘測中心，湖南 長沙 410014）

隨著國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，城市防洪已全面形成了以工程措施為主，非工程措施為輔的完整防洪體系。近幾年來，受全球氣候變化的影響，極端天氣頻發(fā)，大規(guī)模的城市建設(shè)帶來的熱島效應(yīng)，使得城市暴雨頻發(fā)，洪澇災(zāi)害嚴(yán)重。在這種形式下，水文預(yù)報技術(shù)作為重要的非工程防洪措施，在提升城市防洪能力以及保障人民群眾生活、生產(chǎn)安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。

1 流域概況

圭塘河發(fā)源于雨花區(qū)跳馬鎮(zhèn)鴨巢沖水庫，南北貫穿雨花區(qū)全境，在雨花區(qū)黎托街道花橋匯入瀏陽河，河長28.27 km，流域面積125 km2，平均坡降2.7‰，多年平均徑流量為1.0 億m3。從發(fā)源地至洞井街道牛頭橋為上游，牛頭橋至鹽船山圭塘壩為中游，圭塘壩至花橋河口為下游。

圭塘河由于城市開發(fā)利用，河流水文特征發(fā)生了明顯變化，河道大部分被人為硬質(zhì)化，部分河段河道較窄，河流的雨水調(diào)蓄能力不大。圭塘河補(bǔ)給水源主要來源于雨水、匯水、農(nóng)田河塘庫派水、城市工業(yè)和生活污水，使其來水形成了多樣性。

圭塘河主要流經(jīng)雨花區(qū)，下游左、右兩岸分別為長善垸和合豐垸，其中長善垸達(dá)到200 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，合豐垸達(dá)到100 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，這兩處堤垸以上均為岸線河段。圭塘河城區(qū)段河岸線設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇，目前還有湘府路至?xí)r代陽光大道段長約2 km 河道岸線未達(dá)標(biāo)。

2 “6.9”暴雨洪水過程及特點

2.1 暴雨過程

據(jù)長沙市氣象臺發(fā)布，此次降雨過程是由于長沙地區(qū)一直有很強(qiáng)的熱力不穩(wěn)定和水汽條件，在局地邊界層觸發(fā)抬升條件后，就形成了極端的短時暴雨。此次降雨時段是集中在2020 年6 月9 日晚上，長沙城區(qū)（主要集中在天心區(qū)和雨花區(qū)）普降大雨，局部地區(qū)大到暴雨，流域平均降雨量達(dá)85.1 mm。圭塘河流域各代表雨量站雨量統(tǒng)計表見表1。

表1 圭塘河流域代表站降雨特征值統(tǒng)計表 mm

2.2 暴雨特點

1）暴雨歷時短。6 月9 日圭塘河流域降雨過程，主要集中在晚上21:00—23:00，歷時僅3 h。

2）暴雨強(qiáng)度大。根據(jù)表1 可以清楚看到，除圭塘河上游降雨較少外，其中、下游降雨過程都到了暴雨及特大暴雨程度，根據(jù)暴雨預(yù)警信號，此次暴雨過程達(dá)到了暴雨紅色預(yù)警。

3）降雨量大。6 月9 日，圭塘河流域平均降雨量為85.1 mm。流域上各代表雨量站，除上游嵩山站降雨量降水以外，其余站點累計日降雨量都超過100 mm。

2.3 洪水特點

6 月9 日，受強(qiáng)降雨影響（暴雨主要集中在長沙城區(qū)南部，涉及天心區(qū)和雨花區(qū)，以及長沙縣地區(qū)），瀏陽河支流圭塘河圭塘水文站水位從6 月9 日21 時30 分開始上漲，于9 日23 時10 分出現(xiàn)洪峰，洪峰水位38.18 m，水位在1.5 h 內(nèi)上漲3.48 m。由于洪峰持續(xù)時間短，未實測到洪峰流量，但通過水力學(xué)方法并結(jié)合洪水調(diào)查資料，求得本次洪峰流量為238 m3/s。

這是圭塘站自建站以來第三大洪水過程。此次洪水過程主要有以下兩個方面的特點。圭塘河控制站圭塘站水位過程線圖見圖1。

圖1 柳葉湖景觀帶生態(tài)護(hù)岸設(shè)計圖

圖1 圭塘河圭塘站6 月9—10 日水位過程線圖

1）洪水起漲快且急。從暴雨開始，到最后洪峰出現(xiàn)僅歷時1.5 h。

2）洪峰持續(xù)時間短。從洪峰水位出現(xiàn)，隨著暴雨停止，水位就開始快速下退，至水位退至34.80 m，歷時16 h。

3 與“2019.6.21”和“2017.6.30”洪水過程對比分析

3.1 “2019.6.21”洪水過程

2019 年6 月21 日圭塘河圭塘站發(fā)生了較大洪水過程，水位從6 月21 日15 時開始快速上漲，并于20時30 分出現(xiàn)洪峰水位38.33 m，水位漲幅達(dá)3.8 m，隨后水位又開始快速下降，整個過程是陡漲陡落。圭塘河流域各代表雨量站雨量統(tǒng)計表見表2。

表2 圭塘河流域代表站降雨特征值統(tǒng)計表 mm

3.2 “2017.6.30”洪水過程

2017 年6 月30 日圭塘河圭塘站發(fā)生了建站以來最大一次洪水過程。通過洪水調(diào)查得到圭塘河圭塘站洪水水位為38.66 m，出現(xiàn)時間為7 月1 日13 時15分。本次降雨過程是從6 月22 日至7 月2 日，是長沙市遭遇的最大一次洪水過程，很多河流都出現(xiàn)了超歷史水位。而圭塘河流域的降雨過程主要集中在從6 月29 日至7 月2 日，圭塘河流域各代表雨量站雨量統(tǒng)計表見表3。

表3 圭塘河流域代表站降雨特征值統(tǒng)計表 mm

3.3 對比分析

三次暴雨洪水過程，都是經(jīng)歷了快漲快落，2017年的洪水過程由于受瀏陽河洪水頂托影響造成退水歷時較長，而2019 年和2020 年的洪水過程基本上是和降雨同時進(jìn)行的，歷時很短。三場洪水水位、降雨對比圖見圖2、圖3。

圖2 水位過程線圖

圖3 降雨過程柱狀圖

通過圖2、圖3 可以看出2019 年的洪水過程和2020 年的洪水過程很相似，基本上是隨著降雨過程同時進(jìn)行的，并且是快漲快落。而2017 年的洪水過程，由于降雨持續(xù)時間較長，加之受瀏陽河洪水頂托影響，整個洪水過程持續(xù)時間較長，特別是退水持續(xù)時間長。

4 結(jié) 語

通過上述分析，圭塘河6 月9 日晚上發(fā)生的這場暴雨洪水過程具有降雨強(qiáng)度大、持續(xù)時間短、突發(fā)性強(qiáng)，洪水漲落急、洪水持續(xù)時間短、城市區(qū)域性災(zāi)害嚴(yán)重等特點，而且，圭塘河由于其快速地城市化進(jìn)程，導(dǎo)致其河道天然的自然結(jié)構(gòu)喪失，取而代之的是平直而硬質(zhì)的河道，在此情況下，河流本身的雨水調(diào)蓄能力就喪失了，這也是導(dǎo)致圭塘河洪水易發(fā)頻發(fā)的原因之一。另外，河道本身較窄，行洪面積小，造成了洪水水位高。

這種暴漲暴落的河流，對于水文測報工作的開展是有一定難度的。通過對比分析，如果再遭遇同樣的雨情時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗分析判斷洪水過程，加強(qiáng)對突發(fā)性暴雨造成的城市內(nèi)河洪水的分析與研究，提前預(yù)判，不斷提高洪水預(yù)報的時效性和精準(zhǔn)性，更好地為防汛減災(zāi)服務(wù)。