1流域概況
加級河發源于樺甸市紅石鎮雙山屯南,二道松花江的小支流,南北流向,在紅石鎮加級河村西北匯入松花江,河流全長21.03 km,流域面積89.2km2。河道坡度1.23%,該河流屬于山溪性河流,地勢北高南低,水系發育較好,河道坡度較陡,流域內最高山頂高程740 m,最低高程260 m,河流兩岸有巖石陡峭,樹木茂密,植被較好,河道穩定,河底由礫石及卵石組成。
2氣 象
流域內屬于寒溫帶大陸季風氣候,其特征是春季短暫多風,夏季炎熱多雨,秋季涼爽干燥,冬季寒冷漫長,多年平均降雨量為754.6 mm,降水量年內分布不均勻,主要集中在6~9月份,占年降水量的71.2%。大暴雨多發年份 7 月副高明顯偏強,亞歐中高緯度環流有兩種類型,一種是南高北低型,一種是貝湖阻高型。大暴雨的主要影響系統有兩大類,一類是臺風影響類,一類是副高與西風帶系統共同作用類,兩類大暴雨產生的機制不同,副高與西風帶系統共同作用產生的大暴雨形成機制為副高提供副熱帶暖濕空氣,西風帶系統提供冷空氣及動力抬升條件;臺風大暴雨的產生機制有兩種情況,一種是與西風帶系統相互作用,一種是與長白山地形共同作用。大暴雨是吉林省夏季主要的災害性天氣之一,由于其降水量大,降水集中,因而危害也更大,常造成城市內澇或山體崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。
3加級河暴雨特性
加級河流域內沒有水文站、水位站,有王家店雨量站。在加級河周圍的雨量站點有:大壩、板廟子、紅石、王家屯勝利屯。在相鄰的流域內有輝發河的民立水文站、溫德河上的口前水文站,漂河上的橫道子水文站。
該河屬于大陸季風氣候區,是臺風和華北氣旋路徑之地,暴雨發生頻繁,造成該河暴雨主要因素是氣旋、冷渦和臺風等天氣系統影響。暴雨多集中在7~8月,降雨強度大,并且雨量集中。吉林省的降水量主要集中在7月中旬至8月中旬。
3.1設計暴雨
加級河設計暴雨統計參數采用1989年水利廳刊印的《吉林省暴雨圖集》成果。加級河設計暴雨采用《吉林省水資源》中的“吉林省1956—2000年平均年徑流深等值線圖”的查算結果,得到加級河平均年徑流深為300 mm,Cv為0.41,Cs=2Cv。根據以上暴雨統計參數并按下公示計算設計暴雨。計算結果,見表1。
3.2暴雨分析
由于受副高與西風帶系統共同作用產生的大暴雨形成機制為副高提供副熱帶暖濕空氣,西風帶系統提供冷空氣及動力抬升條件,是出現吉林省8 ·15大洪水的直接原因,今年氣候異常,南方大部出現歷史上的高溫,主要是副高的影響,吉林省處在副高的邊緣,受西南氣流的影響把南方的水汽源源不斷地輸送到東北地區,為吉林省中東部的降水提供條件。
在加級河周圍的雨量站點有:大壩、板廟子、紅石、王家店、勝利屯。降雨量見表2。加級河降水主要集中在8月15日8時至16日8時,在加級河上有王家店雨量站。王家店雨量站是翻斗式遙測雨量記,精度1 mm。8 月 14 日降雨量為39.6 mm。王家店雨量站準確記錄加級河 8月15日8時至16日8時降水的全過程。
8月15日8時至16日8時歷時24 h。最大 1h降雨量68. 6 mm 。發生時間為 16 日 1~2 時。最大2 h降雨量86.2 mm發生時間為16日1~3時。
最大3小時降雨量102.8 mm,發生時間為16日1~4時。最大4 h降雨量125.4 mm,發生時間為16日1~5時。最大6 h時降雨量142.4 mm,發生時間為16日1~6時。最大9 h降雨量159.6 mm,發生時間為16日1~9時。最大12 h時降雨量163.0mm,發生時間為16日1~12時。最大24 h時降雨量180.8 mm,發生時間為15日8時至16日8時。加級河大暴雨主要為短歷時暴雨,降雨強度大,持續時間短,暴雨中心籠罩范圍小,落點重復。由于暴雨中心籠罩范圍小,暴雨中心位置確定為王家店雨量站資料為暴雨中心的特大值。
3.3暴雨希遇程度分析
形成此次洪水的暴雨時間是2013年8月15日8時至16日8時。即24 h的降雨量。暴雨中心的雨量站為王家店雨量站。通過王家店雨量站的水文資料整理分析的水文數據時準確的。王家店雨量站的流域集水面積完全覆蓋加級河流域面積。最大24 h降雨量180.8 mm,發生時間為15日8時至16日8時。與前面加級河設計暴雨成果表中的24 h,2%的180.5 mm比較相當,為50年一遇。
4洪水分析
加級河屬于半山區性河流,河流一年兩汛,分為春汛河夏汛。春汛又稱桃花水,多發生在3至5月份。洪水來源主要為冰雪融化,造成洪災的主要為夏季汛期,洪水多由暴雨形成,大洪水主要發生在7~8月,洪水過程多為單峰,流域內由于多山區,比降大,產匯流快。洪水歷程短,基本上陡漲陡落。
4.1歷史洪水和設計洪水分析
加級河上沒有水文站,所以沒有實測洪水資料,根據1981年吉林省水利廳刊印的《吉林省洪水調查資料》成果,二道松花江流域歷史洪水排序為1856,1909,1923,1953年,其中1953年洪水確定為38年一遇。根據二松流域1953年洪峰流量面積關系曲線確定歷史洪水。由洪峰流量公式推求得,設計洪水成果見表3。
4.2水情概述
從2013年8月15日8時至16日8時,加級河上紅石鎮為暴雨中心,由于有了前期雨量的影響,流域內土壤含水量達到飽和后蓄滿產流,致使加級河產生大洪水。根據吉林省水文水資源局洪水調查的水文資料分析,本次洪水過程峰高、量大、歷時短、漲落急劇,是一次威脅比較大的洪水。
1)產流分析
加級河流域面積為89.2 km2,最大設計洪水流量為262 m3/s。由加級河上王家店雨量站監測的水文資料顯示,前期降水較多,在2013年8月14日降雨量為39.6 mm。土壤達到飽和。造鋒雨平均雨強為7.53 mm/h。此次洪水是由暴雨產生的,洪水過程為單峰,是典型性暴雨性洪水,全流域產流。
2)匯流分析
加級河位于吉林中東部,屬于典型的半山區,低山河谷地區,匯流條件好,匯流速度快,河槽組成礫石河卵石組成,下滲和填挖水量小,植被茂密,是本次洪水產流快的天然條件。
4.3洪水調查資料分析成果
加級河流域面積為89.2 km2,最大設計洪水流量為262 m3/s。洪水調查小組進行實地洪水測驗,利用比降面積法進行還原洪峰流量的方法。洪水調查資料分析成果433 m3/s。
4.4洪水希遇程度分析
根據《吉林省洪水調查資料》、《中國大洪水》、《吉林省場次洪水》等有關資料,以及此次洪水調查水文數據分析,洪水希遇程度為重現期為50年一遇。
5結 語
2013年8月15日以來,加級河發生今年入汛以來范圍和降水強度最大的一場降雨過程,其中吉林省中東部地區發生特大暴雨,最大點降雨量王家店達到180.5 mm,發生超標準洪水。為大于50年一遇。超過堤防防洪標準,紅石鎮內的水利工程的50年一遇的洪水標準,使加級河河水漫過堤防,致使堤防決口,造成災害。建議堤防需要加高、加固,達到百年一遇的洪水防洪標準。