滦河流域大洪水特点与周期规律的探讨

摘要：滦河流域下游近期相继兴建京唐港、乐亭新区和曹妃甸工业区等大型工业基地，成为华北地区经济快速发展区域，防洪保安全至关重要。根据水利部洪水等级划分标准和滦河滦县水文站调查与实测洪水等资料，分析研究滦河流域洪水的成因、特点及20 年一遇以上洪峰流量周期变化规律，为滦河流域下游防洪减灾提供决策依据。

关键词：洪水特点；周期规律；防洪；滦河

中图分类号：TV122 文献标识码：A 文章编号：1004-7328（2012）05-0025-03

1 滦河流域概况

1.1 河流

滦河是华北地区第2 条大河，古称濡河，唐朝末年改称滦河。滦河发源于河北省丰宁县西北巴彦图古尔山麓，流经内蒙古高原、承德坝上草原和燕山山区，于迁西县北潘家口穿过长城进入唐山市，至滦县穿京沈铁路出山进入平原，于乐亭县兜网铺注入渤海，全长888 km，流域面积为44 750 km2，其中山区面积为43 940 km2、占流域面积的98.2%。滦县水文站控制面积为44 100 km2，占流域面积的98.5%。滦河支流众多，流域面积大于1 000 km2 的1 级支流有10 条，即闪电河、小滦河、兴州河、伊逊河、武烈河、老牛河、柳河、瀑河、潵河和青龙河，均为山溪性河流，水量相对丰沛。

1.2 水利工程

为有效开发利用滦河水资源和减轻下游洪水灾害，自上世纪70 年代末起，在滦河中游干流和支流青龙河相继建成了潘家口、大黑汀和桃林口3 座大型水库，总库容为41.26 亿m3，控制流域面积为40 360 km2，占滦县水文站控制面积的91.5%。水库调洪运用计划为：大黑汀水库100 年一遇（＞26 940 m3/s）以上洪水不削峰，50 年一遇洪水限泄14 500 m3/s，20 年一遇洪水限泄10 600 m3/s。桃林口水库调洪运用计划为：50 年一遇洪水限泄9 100 m3/s，20 年一遇洪水限泄5 700 m3/s。

2 滦河流域洪水

2.1 调查及实测洪水

受地理环境和气候条件等影响，滦河流域洪水发生频繁。据历史洪水调查，从清代初期顺治元年（1644 年）至滦县水文站建站（1929 年）前285 年中，滦县站调查洪峰流量超过29 500 m3/s 的特大洪水有6 次，最大洪峰流量为35 000 m3/s（1709、1886年）。滦县水文站自1929 年建站以来，实测最大洪峰流量为34 000 m3/s（1962 年）。按水利部洪水划分标准，滦县水文站调查和实测大于50 年一遇特大洪水（≥28 100 m3/s）发生了7 次，20～50 年一遇大洪水（19 700～28 100 m3/s）发生了2 次，10～20 年一遇较大洪水（13 600～19 700 m3/s）发生了3 次，5～10 年一遇一般洪水（8 220～13 600 m3/s）发生了5 次。

2.2 洪水成因

滦河流域洪水成因主要是汛期暴雨成洪，汛期暴雨影响天气系统为太平洋副热带高压、西风带、台风北上、西南低涡北移等。当东南季风越过沿海平原，遇到燕山山脉的阻挡，迎风坡气流被抬升，形成地形雨。因此，在长城一线以南的燕山迎风坡形成多雨地带，其多年平均年降水量在650～750 mm 之间，暴雨中心多数在兴隆县至迁西县附近，兴隆县白庙子多年平均年降水量达829 mm，为河北省多年平均年降水量之最。最大24 h 平均降水量为80～110 mm，暴雨中心平均降水量为130 mm。历年实测最大24 h 降水量统计结果表明，燕山迎风坡降水量均超过200 mm，大部分地区降水量为300～400 mm，最大值出现在迁安县的冷口为451 mm。

2.3 洪水特点

2.3.1峰高、量大、势猛

滦河流域洪水主要产自中游段的承德南部至唐秦两市北部燕山山区。主要支流有老牛河、柳河、瀑河、潵河和青龙河，其中以柳河、潵河洪峰模数为最大，达4.07～4.17 m3/（s·km2）。据潵河蓝旗营调查，1894 年特大洪水洪峰流量为6 590 m3/s，洪峰模数为10.2 m3/（s·km2）。1959 年7 月20—22 日暴雨，7月22 日滦河中下游各河相继产水，滦河干流的桑园水文站洪峰流量为10 100 m3/s （控制流域面积为3 710 km2），支流青龙河桃林口水文站洪峰流量为8 630 m3 / s （控制流域面积为5 250 km2），22 日15 时滦县水文站相应洪峰流量为24 000 m3/s、最高洪峰水位为28.40 m。7 d 洪水总量达29.2 亿m3。这次洪水造成滦河中下游沿河两岸河堤多处决口。1962年7 月24—26 日特大洪水，是1929 年滦县水文站有资料记载以来最大的一次洪水，也是1886 年（清光绪十二年调查洪峰流量为35 000 m3/s）以来最大的一次洪水。干流桑园水文站洪峰流量为24 800 m3/s；支流青龙河桃林口为复试峰，第1 次洪峰25 日14 时为8 490 m3/s，第2 次洪峰26 日18 时30 分为8 760 m3/s。滦县水文站27 日3 时洪峰流量为34 000 m3/s（27 日0—8 时流量均大于30 000 m3/s），最高洪峰水位为29.60 m。水位涨幅为7.16 m，7 d 洪水总量达50.1 亿m3。洪峰流量超过了下游河道的行洪能力（大堤保证流量为25 000 m3/s），造成京山铁路以下滦河大堤左岸全线漫溢、右岸10 余处溃决，京山铁路以南区域一片汪洋。

根据上述及10 余次大洪水的洪峰流量、洪水总量资料统计，滦河洪峰模数、径流模数在华北地区较大流域中是比较大的，最大洪峰流量大于黄河花园口水文站洪峰流量25 000 m3/s 的纪录。因此，滦河大洪水具有峰高、量大、势猛的特点。

2.3.2突发性强

滦河流域的大洪水绝大部分集中在汛期一、二场暴雨。如，1959 年7 月21—22 日，降水历时35 h，降水量以燕山山脉主峰长城一线为暴雨中心，向南北两侧递减。暴雨中心潘家口、青龙一线至京山铁路降水量为200～470 mm。最大点是支流青龙河龙王庙，降水量为477.1 mm，最大24h 降水量为452.5 mm。滦河总控制站滦县水文站21 日12 时起涨流量为410m3/s，22 日15 时洪峰流量为24 000 m3/s，涨水历时为27 h。

1962 年7 月24—26 日，降雨历时60 h，受西来槽影响，在太行山北部易县发生的暴雨向东移动进入滦河流域，又遇当年第5 号台风北移。这使滦河流域发生了自1929 年有资料以来的全流域特大暴雨，降水量分布为：坝上草原至选将营、围场县以北12～50 mm，出坝上草原至三道河子50～200 mm，三道河子至柳河、瀑河200～300mm，柳河、瀑河至迁安县300～350mm，迁安县以下至滦河口250～280 mm。暴雨中心在兴隆县以东的石庙子，降水量为504mm，最大日降水量为354 mm。滦县水文站24 日6 时起涨流量为203 m3/s，27 日3 时洪峰流量为34 000m3/s，涨水历时为69 h。

2.3.3洪峰流量年际变化大

洪峰流量年际变化是全国最大的地区之一。根据滦县水文站调查和实测洪峰资料统计，变差系数在1.28 左右（Cs/Cv=2.5），最大和最小的年最大洪峰比值大约为7～17 倍，极端最大和最小的年最大洪峰比值达86 倍。1886 年洪峰流量为35 000 m3/s，1962年洪峰流量为34 000 m3/s，1968 年洪峰流量仅为407 m3/s。

潘家口、大黑汀2 座水库建成后的1984 和1994 年，滦县水文站实测最大洪峰流量分别为8 850和9 200 m3/s，枯水年份洪峰流量小于200 m3/s。

根据上述和其他年份发生的暴雨、洪水历时统计分析，滦河流域的大暴雨降水历时大多为1～3 d，高强度暴雨主要集中在24 h 内，相应的洪水历时为3～7 d。因此，滦河流域暴雨洪水具有突发性强的特点。

3 滦河流域大洪水周期规律分析

3.1 周期分析的依据

滦河流域洪水问题严重而复杂，影响洪水要素的原因目前还不能一一辨识，不能确定它们的硬性因素，但所有这些因素的综合影响却已毫无遗漏地反映在洪水要素的历史演变曲线中。滦县水文站调查特大洪水记载始于1644 年，调查特大洪水年份有6 年，1929 年建站以来有实测洪水要素的长期记录。滦县水文站的洪水资料基本反映了洪水要素的历史变化。

3.2 大洪水洪峰流量统计

根据滦河历史洪水调查及滦县水文站实测洪峰流量频率计算和水利部门设计成果，滦河滦县水文站重现期100 年一遇特大洪水洪峰流量约为34 700m3/s，50 年一遇特大洪水洪峰流量约为28 100 m3/s，20年一遇大洪水洪峰流量约为19 700 m3/s，10 年一遇较大洪水洪峰流量约为13 600 m3/s，5 年一遇一般洪水洪峰流量约为8 180 m3/s。具体情况，见表1。

3.3 等级洪水规律周期分析

3.3.1特大洪水洪峰流量发生周期

洪峰流量大于50 年一遇的为特大洪水。1709—2005 年297 年中，滦县水文站超过50 年一遇洪峰流量28 100 m3/s 的特大洪水发生过7 次，平均42年发生1 次，其中1948 年以前的240 年中发生过6次、平均约40 年1 次，而1949—2005 年的57 年中却发生了1 次。

3.3.2大洪水洪峰流量发生周期分析

1929 年滦县水文站建站以前，其调查记载洪水均为特大洪水，无大洪水洪峰流量记载。因而，滦河大洪水洪峰流量统计资料为1929 年以来滦县站实测洪峰流量，20 ～50 年一遇大洪水洪峰流量（19 700～28 100 m3/s）发生过2 次，平均38 年发生1次，但2 次大洪水发生时间间隔仅为10 年（1949、1959 年）。

统计分析表明，滦县站洪水周期规律明显，特大洪水发生时间间隔约为60 年，大洪水发生具有明显的长、短周期段。如，1790 年发生35 000 m3/s 洪水，间隔60 年后，到1849 年发生34 000 m3/s。而后的1883、1886、1894 年11 年中连续发生50 年一遇洪峰流量约为28 000 m3/s 的特大洪水3 次，间隔55年后，又出现1949、1959、1962 年13 年中连续发生20～50 年一遇大洪水3 次。

4 结语

上述滦县水文站洪水资料统计分析结果表明，滦河流域大暴雨降水历时多为1～3 d，高强度暴雨主要集中在24 h 内。相应的洪水历时为3～7 d，洪水具有峰高、量大、势猛、突发性强等特点。滦河发生大洪水具有明显的长、短周期，大于50 年一遇特大洪水发生周期约为60 年，在特大洪水发生后约10 余年中可能会发生大洪水（20～50 年一遇洪水）3 次。滦河最后一次特大洪水发生于1962 年，洪峰流量为34 000 m3/s，距今50 年没有发生特大洪水；按周期规律统计分析，滦河近年来将进入丰水期，大洪水发生的可能性增大。考虑到潘家口、大黑汀、桃林口3座水库调洪运用影响，滦县水文站天然50 年一遇洪水由28 100 m3/s 降至22 100 m3/s，20 年一遇洪水由19 700 m3/s 降至15 200 m3/s。滦河防洪大堤行洪流量设计标准为25 000 m3/s，50 年一遇洪水仍接近于河道行洪流量标准。为不影响滦河下游经济可持续发展，建议主管滦河的防汛机构认真做好等级防洪预案，以提高对各种极端暴雨洪水事件发生的应对能力。

作者简介：仝黎熙（1962-），男，工程师，主要从事水文测报工作。