石门河流域“2010·8·18”特大暴雨洪水调查分析

□朱玉祥(河南省新乡水文水资源勘测局)

1.暴雨成因及洪水情况

受副热带高压和西风槽云系的共同影响，2010年8月18日至20日，新乡市北部山区遭特大暴雨袭击，共产主义渠合河水文站以上（石门河、黄水河）流域平均降雨量179.9mm，降雨较大的遥测站点分布于两河上游区的辉县市西北部山区，其中新村478mm、韩口380mm、后庄379mm、丁庄357.5mm、石门299.5mm、黄水口278.5mm。受降雨影响，石门水库于18日22时15分蓄满并开始启闸泄洪，23时50分达到最大泄洪流量617m3/s，总泄洪时间120h，其中泄洪流量＞40m3/s的时间达50h以上。共产主义渠合河水文站于18日20时开始起涨，21日2时洪峰流量106m3/s。

2.水量平衡分析

石门河属卫河支流之一，发源于山西省陵川县东南进头窑村，南流至辉县上八里乡松树坪村西北进入新乡市境内。流经辉县的上八里、洪洲、赵固、冀屯、占城等乡镇，在占城镇蔡旗营村东南与黄水河汇流，后进入新乡市凤泉区，于合河乡后村北入共产主义渠。河道全长57km，其中新乡市境内长42km。流域面积385.3km2，其中新乡市境内流域面积317.6km2。1970年在其上的辉县上八里乡修建了石门水库，控制流域面积132km2，水库坝高90.2m，坝顶长291m，总库容3084万m3,兴利库容2795万m3。拦蓄洪水、削减洪峰，减免下游洪水灾害。

黄水河发源于辉县黄水乡滴水寨，于黄水乡河西村出山，流经黄水、洪洲、高庄、赵固、北云门、占城六乡镇，于占城镇蔡旗营村东南汇入石门河，全长45km，流域面积260km2，南北走向，本河道无大型控制性工程。

2010年8月18日8时石门水库已蓄满至汛限水位，受强降雨影响，库水位迅速超过汛限水位，于8月18日22时15分开始启闸泄洪，至24日0时关闸止共下泄洪水2.6×107m3。石门水库流域面积132km2，8月18日至20日库区以上山区降水量为310mm，总降水量为4.1×107m3，由此可推算出该流域山区本次降雨径流系数为0.638，从石门、黄水两河流域图上测算出两河总流域面积为805.0km2，其中山区流域面积353.0km2，丘陵平原区面积452.0km2，丘陵平原区降雨径流系数按经验值选为0.30，其流域产水量计算如下：山区：310×0.638×353.0÷105=0.6982（108m3）平原：150×0.30×452.0÷105=0.2034（108m3）总产水量：0.6982+0.2034=0.9016（108m3）

共产主义渠合河水文站于18日20时开始起涨，21日2时达到洪峰流量106m3/s，至8月30日12时水位落平。经点绘水位流量关系曲线，由水位过程计算出实测流量过程，点绘洪水要素过程线，分割基流，然后计算出净峰流量为：2.6×107m3。

洪水行进过程中，被流域拦蓄的洪量：

0.9016 -0.2648=0.6368（108m3）

石门河、黄水河平原区流域面积：452km2，根据8月10日至9月10日地下水变化情况分析，地下水平均上升3.45m，地下水增加蓄水量：

丘陵平原区降雨入渗系数按经验值选为0.23，则平原区降水入渗量为：

表1 石门河流域水量平衡要素表（单位：108m3）

由石门河流域水量平衡要素表可以看出，流域蓄水量与地下水增蓄量基本相等，说明水量平衡分析计算中，参数选择适当，分析计算正确。

3.降雨量大下游洪水小成因分析

根据水文规律，在一特定流域内，降雨和径流、径流和洪峰流量及洪水过程在相对稳定的时段内存在着一定的相关关系。降雨量大则径流量就大，降雨量小则径流量就小；降雨强度大则洪峰流量就大，洪水过程陡峭，反之，降雨强度小则洪峰流量就小，洪水过程平坦。但这种关系并非固定不变的，其他因素的变化也会对这种相关关系产生重要影响，其中以下垫面的变化影响最大。例如，在同等降雨条件下，植被丰茂的地方洪水过程平坦，植被稀疏的地方洪水过程陡峭。并且由于地形地貌的差异，不同的下垫面因素所造成的渗透、截留、填洼都会对洪峰流量和洪水过程产生重要影响。都随着时间的流逝，曾经的大水年份逐渐远去，流域下垫面因素也会发生渐变，例如流域内大小水库的扩建、封山育林、种植结构改变、修建高速公路改变流域特征、各种大大小小的引水工程滩区的增多、行洪滩区日益增多的违障建筑、人为的向行洪河道倾倒垃圾、河床淤积而得不到及时的疏浚等等。随着流域下垫面因素的逐渐变化，必然会造成降雨和径流、径流和洪峰流量及洪水过程的相关关系发生偏移。

2010年8月，位于石门河流域山前冲积扇上的南水北调渠正在开挖施工，因修建比渠底还要更深的倒虹吸，施工过程中疏干了地下水，开成了区域性漏斗区，石门水库下泄洪水出山后，冲入刚开挖好的南水北调渠内，使地下水漏斗区很快得以回补，后又造成石门河与黄水河贯通，石门河水经南水北调渠窜入黄水河，因两河同期涨水，石门河夺南（水北调渠）入黄（水河）后更增加了黄水河下游段的排水压力，致使黄水河发生了多处决口与漫堤。漫堤洪水在行进过程中灌注到大、小沙窝村挖沙后留下的大坑内，泛滥区面积达15km2，到处堆积如山的卵石和深坑极大的削减了洪水运行速度，并使水量大量滞留并回补地下水，减小了下游的洪水威胁。

4.结论

这次洪水最明显的特点是形成这次洪水的暴雨强降水量大、出山口处流量峰高量大。而到达入河口处的流量变小且过程平缓，洪峰向下游推进速度慢，持续时间长，大部分水量在行进过程中被消耗掉，这给我们最明显的启示是：人类活动在加速下垫面的变化，改变洪水运动规律。如今社会在飞速发展，人类活动也在加速地进行发展，通过修建各种水利和水土保持工程措施，如水库、淤地坝、水窖等蓄水工程，拦蓄地表径流、消减洪峰流量、调节径流过程。整地措施通过减缓原地面的坡度、截短坡长、增加地表糙率，从而增加了下渗量，延长了汇流时间，消减洪峰，使流量过程线变得平缓。通过植树造林，增加森林覆盖率，利用森林保持水土、涵养水源、增加枯水径流来对径流起到调节作用。

但是，不合理的人类活动也同样会伴随出现，如过度地开荒种地、特别是在行洪河道内开荒，随着时间增长，几乎使主河槽消失；另外是在没有任何保护措施的大面积开采地下各种资源，如挖沙，不但破坏河道和堤岸，而且还存在沙土被挖走后留下各种大小的卵石被无规则地堆积在主河槽内，使洪水无法行进；还有，工业废弃物的任意排放、生活垃圾的大量增加，使河道成为了垃圾倾倒场，不但严重污染了水质，而且还阻碍洪水行进。这些人为活动对流域造成的影响不可忽视。因此，作为水利工作者，我们必须熟悉流域内下垫面的各种变化情况，做好测报和管理工作，对洪水的未来走向做出正确的判断。