广西境内西江流域洪水特性分析

甘富万，胡秀英，刘 欣，黄永俊

(1.广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁530004;2.广西防灾减灾与工程安全重点实验室，广西 南宁530004)

西江属珠江流域干流，跨越滇、黔、桂、粤四省及越南，广西属珠江流域西江水系的面积为202 082 km2，占全区总面积的85.39%。该水系的主要河流有红水河、黔江、郁江、柳江、浔江、桂江、西江。红水河横贯广西西部，流经三江口接纳柳江后为黔江河段，黔江在广西桂平县城与郁江汇合后称浔江，浔江在广西梧州市与桂江汇合后称西江。柳江、郁江、桂江为西江流域三大一级支流，支流中以郁江为最大，其次为柳江。西江流域干支流分布情况如图1 所示。

西江的洪水灾害频繁，尤以中下游为甚，西江洪水发生频次随年际呈增加趋势［1-2］。已有的对于西江洪水特性的研究，多为针对某场大洪水展开［3-4］，或者仅限于宏观概括性的总结［5］，缺少针对历年洪水的全面分析。本文针对多年实测洪水资料，从洪水年内分布特性、洪水组成、干支流洪水遭遇等方面对广西境内西江流域洪水特性进行全面分析。

图1 西江流域干、支流分布Fig.1 The Xi Jiang River tributaries and main stream layout

1 洪水年内分布特性

西江洪水主要由降雨汇流形成，属暴雨型洪水［6］。表1 统计西江干支流主要水文站年最大洪峰流量在每个月发生的次数，分析各代表站年最大洪峰流量出现的机率。西江流域洪水期与雨季相应，汛期一般从4 月开始，9 月底基本结束。干流洪水多发生在6、7、8 三个月，尤以6、7 月大洪水发生的机率最大，5 月偶有发生，但是量级较小。各主要支流洪水年分布特点如下:

①柳江流域雨量充沛，由于受西南暖湿气流等天气系统的影响，在遇到大山后使湿度较大的气流迅速抬升而形成高强度的降雨，成为广西第一降雨高值区。洪水集中在6、7 月，与干流洪水基本相应。

②郁江洪水主要受热带风暴及台风的影响造成，每年登陆广西并影响郁江流域的台风及热带风暴大多集中在5 ～10 月期间。郁江7 ～9 月发生大洪水的次数最为集中，其最有可能发生大洪水的时间晚于干流。

③桂江汛期开始较早，从3 月开始进入汛期，年最大洪峰流量主要集中在5、6 两个月，7 月份已经减少，桂江洪水发生时间明显早于西江干流。

表1 西江干、支流主要水文站年最大洪峰流量出现机率统计Tab.1 Statistics on occurring chance of maximum flow rate at flood peak by main hytrometric stations of the Xi Jiang River tributaries and main stream

2 西江干流洪水组成

广西境内西江流域三大主要支流柳江、郁江、桂江，形成以梧州为总汇合点的树枝状水系分布。为了对西江流域干流洪水组成进行分析，本次选择了资料详实、洪峰流量和洪量均较大的14 场实测洪水过程作为分析对象，分别研究了黔江、浔江、西江的洪水组成。各干流段的洪水组成分别以其上游干流代表站及主要支流代表站最大3 d、7 d 洪量占该干流段代表站最大3 d 和7 d 洪量的比重情况进行分析。分析过程中采用的各干、支流代表站见表2，各代表站关系见图1。

表2 西江流域干、支流代表站选择Tab.2 The Xi Jiang River basin mainstream and branches hydrological station selection

统计各干流段的洪水组成情况。以黔江洪水组成分析为例，为了研究红水河、柳江洪水占黔江洪水的比重，分别以迁江站、柳州站作为红水河与柳江的代表站，以两江汇合口下游武宣站作为黔江的代表站，统计各场洪水武宣站年最大洪量及相应时段，统计迁江、柳州相应洪水时段内发生的洪量。西江各干流段1962 ～2005 年典型洪水组成情况统计成果见表3。

表3 各年型主要控制站实测洪量组成统计Tab.3 Flood volume measured by main control stations in histrory 108m3

由表3 的统计成果可见，红水河与柳江洪水汇合后，组成武宣洪水，红水河干流和柳江占黔江洪水的比例比较接近，其中柳州年最大3 d 洪量平均占武宣洪水47.9%，略大于红水河干流占武宣的比重;郁江洪水与流黔江洪水汇合后形成浔江洪水，黔江武宣站3 d、7 d 洪量占大湟江口站洪水平均比重分别达95.1%和90.3%，各场洪水黔江所占比例都远远大于郁江所占比重，郁江所占比重约为16%，可见郁江对干流大洪水的形成作用有限;桂江与浔江汇合后形成西江干流(梧州站)洪水，梧州站的洪水主要来源于浔江大湟江口站以上，大湟江口站3 d、7 d 洪量占梧州站洪水平均比重分别达82.3%和89.4%，而桂江仅占不到5%，可见桂江洪水基本不参与梧州大洪水的形成。通过对干流洪水组成分析，给水库防洪优化调度提供必要的参考依据［7］。

3 洪水遭遇分析

3.1 洪水遭遇分析方法

目前，国内外对洪水遭遇问题的研究比较多，国内许多专家学者对两江年最大洪水发生时间及年最大洪水发生量级的遭遇概率进行研究［8-11］。为了分析西江流域主要大支流郁江、柳江、桂江洪水与西江干流洪水的遭遇情况，分别以迁江、柳州、武宣、南宁、大湟江口、桂林、梧州作为代表站，各代表站水文资料均在40 年以上，观测项目较齐全，资料精度较高具有较好的代表性。本文采用年最大值法取样，逐年统计各代表站的年最大洪峰流量、洪量及发生的时间，然后在考虑洪水传播时间的基础上，分析两站之间的洪水是否发生遭遇［12-13］，具体分析方法如下:

根据统计的洪峰、洪量发生的时间，在考虑两站点洪水传播时间后，若两站点洪水过程的洪峰出现时间相差1 d 以内，即为洪峰遭遇;若最大7 d 洪水过程或最大15 d 洪水过程超过1/2 时间重叠，即为洪水过程遭遇［14-15］;计算统计年份内各站点之间洪水遭遇的频次即为遭遇的概率。洪水传播时间与流量、河流比降及上、下游断面距离等因素有关。具体见表4。

表4 各站洪水传播时间Tab.4 Flood travelling time between stations

3.2 洪水遭遇频次

分析迁江、柳州、武宣、南宁、大湟江口、桂林、梧州各站历年来年最大洪水发生时间和洪量，逐年分析1962 ～2005 年红水河与柳江、黔江干流与郁江、浔江干流与桂江洪水的遭遇情况，最后统计得出相应洪水遭遇的概率，见表5。由表5 的统计成果可见，红水河与柳江洪水遭遇的概率很大，洪峰、7 d 洪量、15 d 洪量遭遇的概率分别达34.1%、47.7%和52.3%;郁江与黔江洪水遭遇的可能性较小，相应遭遇概率分别为15.9%、18.2%和20.5%;桂江与西江洪水遭遇的可能性很小，相应遭遇概率仅为4.5%、9.1%和15.9%。

表5 各站洪水遭遇统计Tab.5 Statistics onflood encounter at stations

3.3 洪水遭遇量级分析

在1962 ～2005 年的资料系列中，柳江与红水河最大洪水过程遭遇次数较多，两江最大7 d 洪量遭遇了21 次，15 d 洪量遭遇了23 次，统计柳州、迁江和武宣三站遭遇洪水过程的W7d和W15d系列，将两站遭遇时的W7d和W15d分为4 个量级，分别统计各个量级的洪水发生次数，结果见表6 和表7。

柳江与红水河的遭遇洪水中，两江的3 d 洪量主要都集中在50 ～100 亿m3，小于50 亿m3的很少;遭遇的7 d 洪量也以100 ～200 亿m3居多，可见洪水遭遇时柳江、红水河的洪水量级都较大，一旦发生遭遇洪水，两江同时发生大洪水的可能性很大。

郁江发洪时间较晚，与干流很少遭遇，在44 年水文资料系列中，南宁与武宣站最大7 d 洪水过程遭遇次数只有8 次，最大15 d 洪水过程遭遇次数也只有9 次，每次洪水遭遇时南宁站洪水量级都不大，远小于柳江洪水与干流洪水遭遇时的量级，W7d大于50 亿m3仅有一次，发生在2001 年，洪量达74 亿m3，最大15 d 洪量为121 亿m3，可见即使郁江与干流洪水遭遇，大湟江口洪水仍主要来自武宣以上。

桂江洪水发生时间较早，基本不与干流遭遇，即使遭遇，由于桂江流域面积较小，其洪水量级一般很小，与大湟江口洪水组合后对梧州洪水的组成仅起推波助澜的作用。

表6 柳州、迁江遭遇时W7d分布Tab.6 The W7d distribution when the Liu Jiang encounters the Qian Jiang

表7 柳州、迁江遭遇时W15d分布Tab.7 The W15 d distribution when the Liu Jiang encounters the Qian Jiang

4 结 语

西江流域地处低纬，属亚热带季风区气候，水汽充沛，暴雨频繁，极易发生灾害性洪水，给沿江城市造成严重损失［16］。本文通过对广西境内各干、支流洪水年内分布情况进行统计，分析西江流域多年典型洪水组成，从遭遇次数、遭遇时间、洪峰和洪量等角度分析西江流域主要干支流的洪水遭遇情况。结论如下:

①西江干流洪水多发生在6、7、8 三个月，尤以6、7 月大洪水发生的机率最大，柳江洪水发生时间与干流洪水基本相应，郁江洪水集中在7 ～9 月，发生大洪水的时间晚于干流，桂江洪水集中在5、6 月，发生时间明显早于干流。

②选择14 场洪峰流量和洪量均较大的典型洪水，基本涵盖了有实测资料以来的发生的大洪水，可以说明西江干流洪水组成情况:红水河干流和柳江占黔江洪水的比例接近，柳江对形成干流洪水的贡献略大于红水河;黔江洪水占浔江洪水的比重远大于郁江，郁江对干流大洪水的形成作用有限;桂江基本不参与梧州大洪水的形成。

③红水河与柳江洪水遭遇的概率很大，且一旦发生遭遇洪水，两江同时发生大洪水的可能性很大;郁江与干流发生洪水遭遇概率很小，即使发生遭遇洪水，大湟江口洪水仍主要来自武宣以上;桂江洪水基本不与干流遭遇，即便遭遇，桂江的洪水量级也很小，对梧州洪水的形成作用非常有限。

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