山洪灾害预警研究

聂池祥，秦文安 ，王 莉

(恩施州水文水资源勘测局，湖北 恩施 445000)



山洪灾害预警研究

聂池祥，秦文安 ，王 莉

(恩施州水文水资源勘测局，湖北 恩施 445000)

以恩施市区松树坪村道堰湾“20160712” 山洪灾害为例.通过暴雨、洪水设计计算进行山洪灾害成因评价，对暴雨、洪水特性分析研究，为山洪灾害预警、防治提供科学依据.

暴雨；洪水设计；山洪灾害成因评价；暴雨

表1 7月11日22时至12日4时各站点雨量统计表

1 基本概况

道堰湾位于恩施市六角亭办事处松树坪村3组，系清江二级支流高井河源头[1].高井河发源于恩施市里湾沟，河口位于恩施市城区南门，流域河长3.8 km，集水面积7.11 km2，河道坡度32.0‰.虎民公路涵洞以上为道堰湾流域，集水面积3.0 km2(含虎民公路沿线排水区域)，河长2.8 km，河流坡降6.58‰.境内溪河属山溪性河流，洪水均由暴雨形成，洪水陡涨陡落，水位变幅大.

2016年7月11日22时至12日4时，恩施市六角亭街道办事处松树坪村道堰湾遭遇短时强降水袭击，降雨集中、强度大，造成虎民公路松树坪村道堰湾段过水箱涵垮塌受堵，导致38户123人被困及该村道堰湾组周边多户民房积水，400多名居民的正常生产生活受到影响.

2 暴雨分析

道堰湾为小流域，流域内无雨量站，流域邻近雨量观测站点有恩施气象站、恩施水文站、大龙潭水库站、华家台水文站、高拱桥水文站等5处雨量观测站.选择流域内最邻近(距流域中心距1.5 km)的恩施气象站实测降雨量资料作为道堰湾区域降雨量合理.11日22时至12日4时最大1、3、6 h降水量分别为54.1、90.5、97.6 mm.11日22时至12日4时各站点雨量统计见表1.通过表1分析本次可见降雨时空分布不均匀，属典型“坨子雨”.

3 洪水分析

该流域缺乏实测洪水资料和暴雨资料，本次设计洪水采用通用的湖北省水利勘测设计院编制的《湖北省暴雨径流查算图表》、湖北省水文局编制的《湖北省暴雨统计参数图集》作为设计洪水的计算依据.采用暴雨途径瞬时单位线法计算设计洪水[2-3].

表4 3小时雨型分布表 Δt=0.5 h

表5 设计净雨成果表 Δt=0.5 h

3.1 暴雨途径推求设计洪水

1)设计暴雨[4].设计暴雨采用2008年湖北省水文水资源局出版的《湖北省暴雨统计参数图集》查算皮尔逊Ⅲ型曲线[5]统计参数Cv、Cv/Cs，计算设计暴雨，设计暴雨成果见表2.

根据查算的点面系数at，Ht面=at·Ht点.计算设计面雨量成果见表3.

表2 设计暴雨成果表

Tab.2 Design rainstorm result table

时段均值CvCv/Cs设计暴雨/mm1%2%3.33%5%10%20%1h420.453.5106.194.586.279.067.154.83h62.40.453.5157.6140.5128.6117.499.781.56h800.453.5202.0180.1164.1150.6127.9104.524h1150.453.5290.4258.0235.9216.0183.8150.0

表3 设计面雨成果表

Tab.3 Design surface rain results table

时段设计暴雨/mm1%2%3.33%5%10%20%1h105.493.985.678.566.654.43h156.5139.5127.1116.698.980.86h200.9179.1163.2149.8127.2103.924h289.2256.9234.9215.1183.0149.4

2)设计净雨及雨型[4].道堰湾流域面积小于20 km2，净雨历时tc选取3 h，净雨时段Δt=0.5 h，设计雨型选用《湖北省暴雨径流查算图表》中地区综合概化雨型，3小时雨型分布见表4.

各历时净雨量计算式为Ii=Ri-fcΔt.设计净雨成果见表5.

3)汇流计算.汇流采用瞬时单位线法推求设计断面洪峰流量.

①汇流参数[4].本区域属湖北省第十水文分区，按十水文分区综合汇流参数计算设计洪水.第十水文分区汇流参数m1和n值按下列公式计算：m1=0.8F0.3L0.1J-0.06，n=0.69F0.224J0.092，式中:F表示集水面积，km2；L表示汇水长，km；J表示汇水平均比降，‰.

由于本区域属岩溶地质发育地区，不计算天坑率，也不对汇流参数m1作非线性改正.

计算结果：m1=1.1，n=1.05，k=m1/n=1.05.

②地面径流计算[4].由所求汇流参数n、k，按瞬时单位线法计算无因次单位线并转换为时段单位线乘以相应的设计净雨过程，推求地面径流过程.

③地下径流计算[4].地下径流由下列经验公式计算：

其中:β表示退水指数，β=0.133F-0.28；T表示地面径流过程线底宽，T=tc+D-Δt;D表示时段单位线底宽；tc 表示净雨历时；fc表示稳渗强度.

4)瞬时单位线法计算洪水成果[4].瞬时单位线法计算洪水成果见表6.

3.2 “20160712”实测洪水计算[6]

3.2.1 计算方法.产流计算移用邻近流域降雨径流相关系[7]，现有恩施水文站降雨径流关系[8]与带水河降雨径流关系，以流域面积相近原则，选用带水河降雨径流关系.

3.2.2 产流计算.土壤前期含水量参照邻近流域恩施水文站7月以来的连续计算值，道堰湾7月11日22时土壤前期含水量[6]为42.0mm.查算移用龙凤坝降雨径流相关图[6]，得本次降雨过程时段径流深见表7.

表6 瞬时单位线法计算设计洪水成果表 单位m3/s

表7 11日22时至12日4时各时段径流深成果表

表8 “20160712”洪水过程成果表

3.2.3 汇流计算.按第十水文分区综合汇流参数，采用瞬时单位线法，计算出“20160712”洪水过程如表8.

3.3 成果合理性分析[9]

“20160712”暴雨洪水，致上游滞洪库容最高水位为427.15 m，相应库容为20.72 m3(前期库底淤积按0.5万m3计，相应容积2.53万m3,未淤积前23.25万m3)，堵塞时间为11日23:30，垮塌前流出水总量为1.19万m3，设计计算本次产流总量为21.91万m3，实测计算值21.31万m3仅相差0.6万m3，相对误差2.8%.场次降水径流系数为0.69，计算成果合理.

4 结论

1)采用恩施气象站观测的降雨量最大1小时降雨量为54.1 mm，相当于5年一遇暴雨，最大3小时降雨量为90.5 mm，相当于8年一遇暴雨.9小时降水97.6 mm，雨量达到了70≤R12<140大暴雨的国家标准(防汛部门)，降水强度超过超过了大暴雨[9]的国家标准(防汛部门).

2)道堰湾“20160712”洪水最大洪峰流量为22.4 m3/s，场次洪水总量为21.32万m3，为近5年一遇洪水属中洪水[10].

3)通过上述分析，山洪灾害主要是雨量大强度高降水造成.对强度大于1小时降水50 mm，雨量高于的大暴雨,易产生山洪灾害.也印证了恩施地区山洪预警标准[11].特别是有施工破土的区域要根据天气预报特别防范.

[1] 许永辉，江潮，霍建国，等.湖北河流集[Z].湖北省水文局，1998.

[2] 梁忠民，钟平安，华家鹏.水文水利计算[M].2版.中国水利电力出版社,2008:74-105.

[3] 李浩.山洪灾害调查评价数据审核汇集系统设计[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版)，2006，31(3)：213-215.

[4] 王永明，吴天文，赵孟坚,等.湖北省暴雨径流查处图[Z].湖北省水利勘测设计研究，1985:10-20.

[5] 曹之桦.水文统计学[M].北京：水利电力出版社,1985:66-76.

[6] 林传真，周忠远.水文测验与查勘[M].郑州:河海大学出版社,1987.

[7] 韩承荣，罗伯昆，王钦梁，等.水文预报方法[M].2版.武汉：长江水利委员会,1992.

[8] 秦文安，李庆平.恩施水文站洪水预报方案[Z].2013.

[9] 李炜.水力计算手册[M].北京:中国水利出版社,2006.

[10] 中华人民共和国国家质量监督检验检总局，中国国家标准化管理委员会.水文情报预报规范[S].北京：中国标准出版社，2009.

[11] 全国山洪灾害防治项目组.山洪灾害调查技术要求[Z].2014.

责任编辑：时 凌

Research on Early Warning of Torrential Flood Disaster

NIE Chixiang,QIN Wenan,WANG Li

(Hydrographic and Water Resources Survey Burean of Enshi Autonomous Prefecture,Enshi 445000,China)

Taking as an example the flood disaster that happened in Songshuping Village in the urban area of Enshi City on July 12,2016,we evaluated the cause of the torrential flood disaster through rainstorm and flood design calculation,and analyzed the characteristics of rainstorm and flood,which provides scientific basis for early warning and prevention of torrential.

heavy rain；flood design;evaluation flood disaster cause;rainstorm

2016-07-26.

聂池祥(1965- ),男(土家族)，工程师，主要从事水文水资源监测的研究.

1008-8423(2016)03-0358-03

10.13501/j.cnki.42-1569/n.2016.09.029

TP311

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