石嘴山市“180901”暴雨洪水调查分析

2019-04-07李嘉凯

科技创新导报 2019年31期

李嘉凯

摘要：2018年8月31日～9月1日，受南下冷空气的影响，石嘴山市惠农区中南部、平罗县北部普降暴雨和大暴雨，造成贺兰山东麓北段众多沟道发生洪水，对人民财产安全带来了巨大损失，交通、农田、道路等基础设施受到了严重破坏。通过对石嘴山市“180901”暴雨洪水进行调查研究，分析了暴雨的特点、暴雨和洪水成因之间的关系以及计算洪水洪峰流量小于实测洪水洪峰流量的原因。为宁夏石嘴山市暴雨灾害防治、预测、计算及建造防洪工程等工作提供参考依据。

关键词：石嘴山暴雨洪水调查分析

中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（a）-0129-04

2018年8月31日夜间至9月1日白天，石嘴山市惠农区中部及南部、平罗县北部出现暴雨和大暴雨过程，降雨笼罩面积约3387km2，降雨量在25～100mm的笼罩面积为3118km2，占整个降雨笼罩面积92%，降雨量50～100m的笼罩面积为818km2，占整个降雨笼罩面积的24.2%。据实测降雨量数据分析，此次暴雨主要集中在惠农区大王泉沟、黑水沟、道路沟一带，王蛟沟站和大黑沟站12h降雨量分别为122.8mm和120.8mm，重现期均为100年一遇，苦水沟口和小王泉沟站12h降雨量分别为127.8mm、118.4mm，重现期均达到超100年一遇。受此影响，贺兰山东麓北段小峰沟、大武口沟、归德沟、大王泉沟等发生洪水，其中，大王泉沟、黑水沟发生有资料以来历史最大洪水。同时，暴雨导致大王泉沟、黑水沟、小王泉沟三沟汇合处洪峰流量达到886m3/s，洪峰流量重现期超100年一遇，特别是9月1日凌晨1时20分苦水沟洪峰流量达到251m3/s，其重现期超200年一遇，属历史罕见。暴雨洪水导致惠农区道路、农田、交通等基础设施严重受损，苦水沟、大黑沟等多条沟道护底及护坡不同程度毁坏，沟道被严重冲刷，多处出现洪水漫堤。大黑沟110国道下段村庄附近沟道淤积，导致河床被严重抬高，苦水沟110国道东侧汪家庄蓄水池处天然气管道外露超过100m。同时，洪水导致小玉泉沟站水文监测设施水位计被冲毁。据不完全统计，“180901”洪水灾害造成直接经济损失达到1745万元，其中水利防洪工程损失950万元。

1 自然区域概况

石嘴山市位居寧夏回族自治区北部，介于东经105°58′～106°39′，北纬38°21′～39°25′之间，南与银川市接壤，北与乌海市毗邻，全市面积5310km2，占全省总面积的7.9%，属于温带大陆性气候。全年日照充足，空气干燥，昼夜温差较大，年平均降水量在167.5～188.8mm，年均蒸发量在1708.7～2512.6mm，年平均气温8.4℃～19.4℃，年最低气温-19.4℃～-23.2℃，年最高平均气温32.4℃～36.1℃。由于石嘴山市地处内陆，远离海洋，其水文特征为干旱少雨、水质差，春季风沙较多，夏秋两季常暴雨发生，易造成洪水灾害。

2 暴雨分析

2.1 降雨等级

根据国家气象局制定的《降水量等级》（GB/T 28592-2012）标准），“180901”暴雨各站点降雨历时均在12h左右，可按12h降雨等级标准来规定本次降雨强度，降雨区域各代表站雨量等级多为暴雨、大暴雨，各代表站降雨强度统计见表1。

2.2 降雨实况

从各站点雨量监测资料记录过程可以看出，本次降雨过程持续时间在14h左右，8月31日23：00至9月1日0：00，暴雨中心位于平罗县渠口乡、头闸镇一带，整个暴雨中心呈现出沿贺兰山往北偏移态势，暴雨中心代表雨量站降雨量：渠口站34.0mm，官泗渠25.0mm。9月1日0：00至7：00暴雨中心北移到石嘴山市惠农区大王泉沟、黑水沟、道路沟一带，暴雨中心代表站降水量：苦水沟口91.2mm，王蛟沟87.4 mm，大黑沟86.0mm。9月1日0：00～7：00暴雨中心北移到石嘴山市惠农区大王泉沟、黑水沟、道路沟一带暴雨持续时间约为8h，暴雨中心代表站降水量：苦水沟口91.2mm，王蛟沟87.4mm，大黑沟86.0mm。9月1日7：00～9：00，暴雨中心迁移至石嘴山市大武口区大武口沟、大峰沟流域一带。时段降雨量见表2。

2.3 暴雨笼罩面积

本次降雨过程中，石嘴山市面平均降雨量41.4mm，最大点雨量为惠农区苦水沟口站129.2mm，其中，惠农区平均降雨量53.7mm，大武口区平均降雨量44.0mm，平罗县平均降雨量33.9mm。降雨量在10～25mm的笼罩面积为259 km2，降雨量在25～50mm的笼罩范围为2300km2，占整个暴雨笼罩面积67.9%，降水总量0.86亿m3，占总降水量的56.7%;50～100mm笼罩面积818km2，占整个暴雨笼罩面积的24.2%，降水总量0.61亿m3，占总降水量的40.3%。降雨量25～100mm的降雨笼罩面积占整个雨区的92%，降雨量占总降雨量的97%。降雨量分布见图1，暴雨面深关系及点面折减系数见表3。

3 暴雨洪水分析

3.1 贺兰山东麓暴雨洪水特性

贺兰山东麓属于干旱土石山区，是宁夏出现洪水较频繁的地区之一。暴雨洪水主要由强降雨产生，受地形雨水影响较大。暴雨洪水特征与暴雨特征二者相呼应，具有年际变化大、洪水峰高量大、季节性和区域性等特点。洪水大小及多少与暴雨强度、历时、笼罩面积和下垫面等因素有关。

暴雨洪水径流图形状受强降雨的影响多为尖瘦型，陡涨陡落，大部分在6h以内，一般不超过24h。一般情况下，降雨强度越大则历时越短，产流方式以超渗产流为主。受暴雨特性和地形、土壤、植被等情况影响，决定了该流域洪水具有暴涨暴落、峰高、量小、洪水历时短、峰型尖瘦等特点。

3.2 由實测暴雨计算洪水

根据实测暴雨过程数据，选择大武口沟作为研究对象。根据点雨量过程分配大武口沟面雨量时段过程见表4。

根据《宁夏暴雨图集》计算出每小时的面平均雨量，然后进行产流和汇流计算。产流计算公式如下所示：

土石干旱山区选用2016试用版图集扣损公式计算得180722暴雨得180722暴雨洪水洪峰流量797m3/s，小于实测洪峰流量1520m3/s。180901暴雨洪水洪峰流量244m3/s，小于实测洪峰流量400m3/s。计算结果汇总见表5。

经过对比，分析造成计算洪水洪峰流量小于实测洪峰流量的主要原因有以下几点：

（1）大武口沟流域范围广，设置的站点不能准确测定整个流域的降雨情况。

（2）强降雨的范围较小，流域内未降雨和降雨量小的地区拉低了面雨量值，从而导致计算洪峰流量偏小。

（3）短时间内降雨量大，贺兰山东麓属于土石山区降雨下渗、填洼等损失量较少，导致有效降水量大，实测洪峰流量大。