沅江流域“2014717”暴雨洪水分析1

1沅江“2014.7.17”暴雨洪水分析李德松段建军（常德水文水资源勘测局常德415000）[摘要]2014年7月，沅江流域中下游普降暴雨，局部地区特大暴雨，导致五强溪水库入库流量持续加大，库水位快速上涨，沅江控制站发生超历史的特大洪水，本文对此次暴雨洪水的成因、特点及运动规律作了初步的分析，并与历史洪水比较，为防汛减灾决策提供参考。[关键词]沅江暴雨洪水超历史水库调度1前言2014年7月11日～18日，沅江流域中下游普降暴雨，局部地区特大暴雨，沅江中下游的部分干支流发生了超历史的特大洪水。常德局辖区的五强溪（二）站至常德（二）站河段出现了1996年以来的最高洪水位，其中五强溪（二）站最高水位64.50m，超建站以来最高水位（62.41m）2.09m；桃源站最高水位47.37m，超建站以来最高水位（46.90m）0.47m；常德（二）站最高水位42.20m，仅低于历史最高水位（42.49m）0.29m。桃源、常德及下游的牛鼻滩、周文庙等站长时间超保证水位运行。22基本概况2.1流域概况沅江位于湖南省西部，是湘、资、沅、澧四大水系之一。在长江八大支流中，水量仅次于岷江和嘉陵江。沅江东以雪峰山与资水为邻，南以苗岭与柳江分界，西以梵净山与乌江相隔，北以武陵山与澧水分野。沅江发源于贵州省东南部，分南北两源：南源龙头江，源出都匀市城西云雾山鸡冠岭；北源重安江，源出麻江县北之大山。两水汇合后称清水江，至金紫入湖南省境。东流至黔城，始称沅江。沅江在湖南境内流经芷江、会同、洪江、怀化、溆浦、辰溪、泸溪、沅陵、桃源、常德等县境内，在德山注入洞庭湖。沅江自河源至德山全长1033km，流域面积89163km2，河网发育，流域平均坡降0.594‰。五强溪（二）站至常德（二）站区间有9条主要支流加入，其中南岸有3条，均在桃源站以上，分别是流域面积740km2的夷望溪、311km2的澄溪、288km2的水溪；北岸有6条，分别是流域面积604km2的大洑溪、220km2的小洑溪、442km2的延溪，桃源站以下1739km2的白洋河，275km2的陬溪，507km2的渐水。夷望溪及白洋河上分别建有竹园及黄石两座大型水库。发生超建站以来最高水位的五～桃河段，区间流域面积占桃源站流域面积的3.0%。2.2流域中下游主要水利工程情况凤滩水库位于沅陵县境内沅江一级支流酉水下游，下距沅陵县城45公里。水库控制流域面积17500km2，占酉水流域面积的94.4%。流域多年平均降雨量1415mm，坝址多年平均流量504m3/s，多年平3均径流量为158.9亿m3，最大、最小瞬时流量分别为16900m3/s(1963年7月11日)和40m3/s(1956年12月12日)。水库总库容17.33亿m3，正常水位205m，相应库容13.9亿m3，死水位170m，相应库容3.3亿m3，有效库容10.6亿m3，库容系数0.067，属季调节水库。五强溪水库位于沅陵县境内的沅江干流，上距沅陵县城73km，下距常德市130km。水库控制集雨面积83800km2，占沅江流域总面积的93%。坝址年平均流量2040m3/s，年径流总量643亿m3。水库总库容为42亿m3，正常蓄水位108.0m，防洪库容13.6亿m3，库容系数0.031，为季调节水库。水库以发电为主兼有防洪、航运等综合效益。设计预留防洪库容13.6亿m3，可将沅江尾闾堤垸防洪标准提高到20年一遇。凌津滩水电站位于湖南省桃源县境内的沅江干流，坝址上距五强溪水库47.5km，下距桃源县城40km。凌津滩水电站坝址以上流域面积85800km2，占沅江流域总面积的95.3％。多年平均流量2090m3/s，水库多年平均径流量659亿m3。电站是一座以发电为主、兼有航运效益并作为五强溪水库反调节电站。电站正常蓄水位51.0m，汛期限制水位50.0m，总库容6.34亿m3，有效库容0.46亿m3。桃源水电站工程位于桃源县城附近的沅江干流，上游距凌津滩水电站约38km，下游距桃源水文站约1.8km，是一个以发电为主，兼顾航运、旅游等综合利用的工程。电站正常蓄水位39.5m，相应库容1.28亿m3，主要由泄洪闸、发电厂房、船闸等水工建筑物组成。43暴雨分析3.1暴雨分布受高空低槽与地面弱冷空气共同影响，7月11日8时至18日8时，沅江流域中下游发生了一次持续的强降雨过程，流域平均降水达136mm，局部地区发生了特大暴雨。暴雨主要集中在怀化的麻阳、辰溪、溆浦、沅陵及湘西全境，流域上主要分布在武水、溆水、辰溪、酉水、五强溪库区、五强溪至桃源区间，其中武水435mm、溆水292mm，辰水216mm，酉水195mm，五强溪库区246mm、五强溪～桃源区间175mm。武水流域为本次强降雨的暴雨中心，凤凰县城以上流域平均降雨488mm，流域内凤凰县山江镇山江站7日内累计平均降雨536mm，为全省最大，最大72小时降雨451mm（7月14日2时～17日2时），暴雨频率达200年一遇。本次降雨过程分两个阶段，第一阶段为7月11日8时～7月14日8时，降雨主要分布在湘中以北地区，沅江中游降雨相对集中。连日的降雨导致这些区域土壤含水量饱和，降雨在后期基本都产生了径流，致使河水底水位较高。第二阶段为7月14日8时～7月18日8时，为此次降雨最为集中的时段，主雨带仍维持在沅江中下游地区，降雨范围、降雨强度、降雨时间都有所增大，其中武水、溆水、辰溪、酉水和五强溪库区降雨量较大，特别是五强溪水库库区、酉水风瘫水库库区出现短历时高强度降雨。由于前期的降雨过程抬高了沅江干支流河床底水，强降雨5地区距离五强溪水库库区距离较近，有大部分就位于库区周围，其降雨产生的径流在短时间内就汇集于五强溪水库，导致五强溪水库入库流量快速增加，库水位快速上涨。图1沅江流域7月11日8时至18日8时降雨量等值线图3.2降雨特点本次降雨主要特点：持续时间长，雨区集中、降雨强度大。持续时间长：本次强降雨过程从7月11日8时至18日8时，前后共持续了一周，中间基本没有间隔；空间上雨区相对稳定，主要集中在沅江中下游的武水、溆水、辰溪、酉水、五强溪库区、五强溪至桃源区间。6雨区集中：本次强降水覆盖暴沅江中下游的武水、溆水、辰溪、酉水、五强溪库区、五强溪至桃源区间。有489站超100mm，223站超200mm，153站超300mm，49站超400mm，2站超500mm，大暴雨和特大暴雨均集中笼罩在同一区域。降雨强度大：累计点最大降雨为湘西自治州凤凰县山江镇山江站536mm,其次为湘西自治州凤凰县三拱桥乡三拱桥站510mm，湘西自治州吉首市双塘镇大兴村站495mm。日最大降雨为怀化市辰溪县大华乡株木砣站7月15日降雨277.0mm。根据对本次出现超历史洪水的武水一级支流沱江凤凰县的降雨频率进行分析，凤凰县夺希站最大24小时降雨（7月15日14时～16日14时）为184.5mm，暴雨频率为30年一遇。最大72小时降雨为371mm（7月13日18时～16日18时），暴雨频率50年一遇。本次降雨过程中累计点最大降雨的湘西自治州凤凰县山江镇山江站，最大24小时降雨为203.5mm（7月14日23时～15日23时），暴雨频率50年一遇。最大72小时降雨为451mm（7月14日2时～17日2时），暴雨频率约200年一遇。与典型年“96.7”、“54.7”相比，本次流域平均降雨为136mm，较典型年次洪水流域平均降雨均小一些，其主要原因是典型年“96.7”、“54.7”为全流域性的特大洪水，降水覆盖整个流域。但本次降雨主要集中在沅江中游及五强溪库区，中心平均降雨量在250mm至350mm之间，局部地区超400mm。7表12014年降雨与典型年份对照表序号降雨年份流域平均降雨（mm）主要降雨区域单站最大降雨（mm）11996.7275.5全流域思蒙：41421954.7245.5吉首、沅陵一带沅陵：52431999.6221酉水、沅陵桃源区间筒车坪：35041969.7168.2酉水、沅陵桃源区间草龙潭：30151995.7148.2溆水、辰水沉溪：40662014.7136武水、溆水、辰水、酉水、五强溪库区江山：5364洪水分析4.1五强溪水库以上各水文站洪水发展过程受强降雨影响，沅江中游的支流武水、辰水、溆水、酉水及五强溪库区首先形成洪水过程，然后逐步汇集于五强溪水库。溆水有两次洪水过程，受降雨时空分布的影响，溆浦站7月15时14时出现洪峰水位155.16m，相应流量3480m3/s；7月16日14时溆浦站出现了第二次洪峰水位154.53m，相应流量2980m3/s。辰水陶伊站于7月16日8时30分出现洪峰水位140.64m，超警戒水位4.14m，洪峰流量6080m3/s。洪峰流量频率约30年一遇，排名有实测资料记录以来第二位（1995年7月2日，洪峰水位142.30m，相应流量11600m3/s）。武水河溪站先后两次出现洪峰水位，7月15日13时出现第一次洪峰，洪峰水位156.32m，相应流量3790m3/s；7月16日17时出现8第二次洪峰水位159.67m，超过建站以来最高水位1.14m，（1999年7月8日，洪峰水位158.53m，相应流量5160m3/s）超警戒水位3.22m，相应流量6080m3/s，洪峰流量频率超过50年一遇。沅江干流浦市站，受干支流的来水影响，水位于14日0时开始起涨，16日19时出现洪峰水位120.80m（超警戒水位1.34m），相应流量17300m3/s。为96年以来第几大洪水。其中，从15日16时开始流量超10000m3/s，一直持续到17日19时，持续时间长达51小时。酉水高砌头站受上游凤滩水库泄洪影响先后出现了两次洪峰水位，15日7时出现第一次洪峰，洪峰水位111.31m，相应流量3510m3/s；随着凤滩水库库水位的增加，凤滩水库加大下泄，17日5时，高砌头站出现116.66m的洪峰水位，超警戒水位1.66m，相应流量9340m3/s。深溪草龙潭站受持续降雨影响，水位于16日7时开始起涨，17日7时出现洪峰，洪峰水位14.76m，相应流量1240m3/s。表2五强溪水库上游部分干支流洪水特征值序号站名河流名称洪峰水位（m）洪峰流量（m3/s）出现时间警戒水位（m）超警戒水位（m）超警运行时间1溆浦溆水155.16348015日14时155.00.164小时2陶伊辰水140.64795016日7时136.54.1445小时3浦市沅江干流120.81730016日19时119.461.3421小时4河溪武水159.67608016日17时156.453.2216小时5高砌头酉水116.66934017日5时1151.668小时6深溪草龙潭14.76124017日7时94.2五强溪水库入库洪水发展过程五强溪水库是沅江流域的目前最大的水利枢纽工程，水库入库流量由沅江干流浦市站、支流武水河溪站、支流酉水高砌头站及五强溪库区径流组成。由于上游干支流来水及库区的强降雨，五强溪水库先后出现了两次较大的入库过程。16日16时出现第一次洪峰，最大入库流量35300m3/s；17日9时出现第二次洪峰，最大入库流量35700m3/s，列有实测资料以来的第三位，仅次于1996年和1999年，入库洪峰频率为20～30年一遇。其中，入库流量超30000m3/s持续时间长达22小时，随着入库流量的持续加大，库水位开始快速上涨，17日15时，出现最高库水位108.65m，超汛限水位0.65m。4.3沅江下游洪水发展过程按省防指调度，五强溪水库在16日至17日先后多次加大下泄，以缓解上游来水压力，最大下泄流量为26200m3/s,下泄流量超20000m3/s时间达36小时，超25000m3/s时间达26小时。受五强溪水库泄洪及下游区间降雨的影响，沅江下游五强溪（二）站至桃源站河段发生了超建站以来的历史特大洪水。五强溪（二）站7月14日13时水位开始上涨，起涨水位53.17m，17日9时，实测最高水位64.50m，相应流量26300m3/s，水位超建站以来最高水位2.09m（2007年7月25日62.