珠江流域主要水文站设计洪水、设计潮位及水位~流量关系
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2.1 流域暴雨洪水特性
2.1.1 暴雨特性
珠江流域地处我国南部低纬度地带,多属亚热带季风区气候,水汽丰沛,暴雨频繁。由于流域广阔,东部与西部、南部与北部以及上、下游之间的地面高程差异较大,地形、地貌变化复杂,气候及降雨、暴雨量级的差异和沿程变化极为明显。
1)暴雨时程分布
流域暴雨主要由地面冷锋或静止锋、高空切变线、低涡和热带气旋等天气系统形成,强度大、次数多、历时长。暴雨多出现在4月~10月(约占全年暴雨次数的58.0%),大暴雨或特大暴雨也多出现在此期间。一次流域性的暴雨过程一般历时7天左右,而雨量主要集中在3天,3天雨量占7天雨量的80%~85%、暴雨中心地区可达90%。
2)暴雨空间分布
暴雨空间分布差别明显,雨量通常由东向西递减,一般山地降水多,平原河谷降水少,降水高值区多分布在较大山脉的迎风坡。一年中日雨量在50mm以上的天数,东江、北江中下游平均为9天~13天,桂北和桂南为4天~8天,滇、黔为2天~5天,滇东南为1天~2天。
3)暴雨强度
暴雨强度的地区分布一般是沿海大、内陆小,东部大、西部小。由于特定的自然环境和地形条件,流域暴雨的强度、历时皆居于全国各大流域的前列。绝大部分地区的24小时暴雨极值都在200mm以上,暴雨高值区最大24小时雨量可达600mm以上,最大3天降雨量可超过1000mm。如柳江“96.7”大暴雨,其中心最大24小时降雨量达779mm(再老站),最大3天降雨量达1336mm。
2.1.2 洪水特性
流域洪水由暴雨形成,按其影响范围的不同,可分为流域性洪水和地区性洪水。流域性洪水主要由大面积、连续的暴雨形成,洪水量级及影响区域较大,如珠江流域的1915年洪水和1994年洪水等。地区性洪水由局部性暴雨形成,暴雨持续时间短,笼罩面积较小,相应洪水具有峰高、历时短的特点,破坏性较大,但影响范围相对较小,如1988年8月的柳江洪水、1982年5月的北江洪水等。
流域洪水的出现时间与暴雨一致,多集中在4月~10月,根据形成暴雨洪水的天气系统的差异,可将洪水期分为前汛期(4月~7月)和后汛期(7月底~10月)。前汛期暴雨多为锋面雨,洪水峰高、量大、历时长,流域性洪水及洪水灾害一般发生在前汛期。后汛期暴雨多由热带气旋造成,洪水相对集中,来势迅猛,峰高而量相对较小。
由于暴雨历时长、强度大、范围广,流域水系发达,上中游地区多山丘,洪水汇流速度快,易于同时汇集到干流,加之缺少湖泊调蓄,中下游及三角洲洪水具有峰高、量大、历时长的特点,局部地区易形成山洪、泥石流。
1)西江洪水
西江为珠江的主流,思贤滘以上的流域面积为35.31万km2,占珠江流域总面积的77.8%。西江水系支流众多,源远流长,水量充沛,较大洪水多发生在5月~8月。根据干流武宣、梧州站实测洪水发生时间及量级变化情况,一般可将7月底~8月初作为前、后汛期洪水的分界点,年最大洪水多发生在前汛期,其发生机率分别占武宣、梧州站年最大洪水发生机率的82.0%、77.5%,尤以6、7月洪水最盛,分别占到72.1%、69.0%;后汛期洪水一般发生在8月~10月(个别年份11月也有洪水发生),尤以8月发生洪水最多,分别占武宣站和梧州站后汛期洪水的75.4%、71.9%。由于流域面积较大,各地区的气候条件存在一定的差异,干、支流洪水的发生时间有从东北向西南逐步推迟的趋势。较大洪水往往由几场连续暴雨形成,具有峰高、量
大、历时长的特点,洪水过程以多峰型为主,下游控制断面梧州水文站的多峰型洪水过程约占80%以上。一次较大的洪水过程一般历时30天~40天,年最大场洪水的洪量平均值一般占年径流量的27%,最高可达48%。
西江洪水主要来源于中上游的黔江以上,梧州站年最大30天洪量的平均组成情况为:干流武宣站占64.2%,郁江贵港站占21.5%,桂江马江站占6.9%,武宣至梧州区间占7.4%。形成西江较大洪水的干、支流洪水遭遇情况大致有三种:一是红水河洪水与柳江洪水遭遇;二是黔江洪水与郁江洪水,浔江洪水与桂江洪水遭遇;三是黔江一般洪水与郁江、桂江和武宣~梧州区间较大洪水遭遇。西江防洪控制断面梧州站历年实测最大洪峰流量为53900 m3/s (2005年6月),调查历史洪水最大洪峰流量为54500 m3/s(1915年7月)。近年来,西江水系的郁江、浔江及西江干流沿岸的部分河段进行了较大规模的堤防建设,减轻了一般洪水对沿江两岸的威胁,同时也改变了河道原来的洪水汇流特性,使得河道对洪水的槽蓄能力减弱,洪水归槽作用明显。
2)北江洪水
北江是珠江流域的第二大水系,思贤滘以上的流域面积为4.67万km2,占珠江流域总面积的10.3%。北江的较大洪水主要发生在5月~7月,峰高量较小,历时相对较短,暴涨暴落,水位变幅较大,具有山区性河流的特点。洪水过程以单峰和双峰为多,多峰型过程较少出现。一次连续降雨(3天~5天)所形成的洪水过程一般历时约7天~20天。北江洪水主要来自横石以上地区,下游防洪控制断面石角站年最大洪水的15天洪量中,横石站来量占84%。由于流域面积不大,一次较大的降雨过程几乎可以笼罩整个流域,加之流域坡降较陡,横石以上的干、支流洪水常常遭遇。横石以下支流的发洪时间一般稍早于干流,较少与干流洪水遭遇。石角站历年实测最大洪峰流量为16700 m3/s(1994年6月),实测洪水中,经归槽计算后的最大洪峰流量为19000 m3/s(1982年5月)。调查历史洪水的最大归槽洪峰流量为22000 m3/s(1915年7月)。北江洪水与西江洪水在思贤滘遭遇,经重新组合与分配后,进入西北江三角洲河网区。
3)东江洪水
东江是珠江流域的第三大水系,东莞石龙以上的流域面积为2.70万km2,占珠江流域总面积的6.0%。东江洪水一般出现在5月~10月,以6月~8月最为集中,洪水涨落较快,一次洪水过程历时约10天~20天,多为单峰型。东江洪水主要来自河源以上,由于面积较小,干、支流洪水发生遭遇的机会较多。1959年支流新丰江上建成了新丰江水库,1973年和1985年又先后在干流及西枝江建成枫树坝水库和白盆珠水库,三库共控制流域面积1.17万km2,占下游防洪控制断面博罗站以上流域面积的46.4%。三库建成后,东江流域的洪水基本得到了控制。经三库联合调洪,可将博罗站100年一遇的洪峰流量由14400 m3/s降低为11670 m3/s~12070 m3/s,接近20年一遇洪峰流量11200 m3/s。博罗站历年实测最大洪峰流量为12800 m3/s(1959年6月),实测洪水中,经还原后的最大洪峰流量为14300m3/s(1966年6月)。
2.1.3 1915年流域性洪水
1915年7月,东、西、北三江同时发生大洪水或特大洪水。红水河迁江站洪峰流量21200 m3/s,柳江柳州站洪峰流量22000 m3/s,两江洪水遭遇后,黔江武宣站洪峰流量41000m3/s;支流郁江南宁站洪峰流量13500 m3/s,洪峰出现时间滞后于梧州站两天;支流桂江昭平站洪峰流量14700 m3/s,桂平至梧州区间的支流蒙江、北流河洪水也很大,干、支流洪水再次遭遇。7月10日,西江干流梧州站出现最高水位27.07m(珠江基面,以下高程如无特别说明,均指珠江基面),洪峰流量54500 m3/s,为1784年以来最大的一场洪水。北江横石站洪峰流量21000 m3/s,为1764年以来的最大洪水。东江洪水较小,在博罗单氏宗祠处调查到1915年最高洪水位为13.25m,改正到水文站断面的相应水位为13.19m。
东江博罗站7月9日出现最高洪水位,稍先进入三角洲,西、北江洪水接踵而至,西江梧州、北江横石均在7月10日出现最大洪峰。三江洪水基本上同时于三角洲遭遇,适逢农历六月初一(7月12日)大潮,使珠江三角洲地区遭到前所未有的水灾。