浅谈小流域洪水预警预测分析

李庆林，袁 宇，黄杰睿，杨荣鑫

(1.江西省石城水文站，江西 石城 342700；2.江西省瑞金水文站，江西 瑞金 342500)

0 引 言

小流域洪水给人民群众的生产生活带来严重的威胁，洪水来的快，去得也快，往往给人们防不胜防。采用传统的自然灾害防御策略和方法难以奏效。自然灾害突发时，由于较为复杂的地质条件，千变万化，缺乏监测和预警手段的主动防御往往非常困难，必须根据实际的地理环境制定一套针对暴雨洪水灾害预测预警专项方案。

提高小流域的洪水预测预警和服务能力，掌握其运动变化趋势，必须全面摸清其小流域洪水灾害的运动规律。分析小流域暴雨洪水特征的水文要素，依据防洪防治现状，提高小流域洪水灾害预警预测能力。科学研判，从而达到预警预测的效果，为预防小流域洪水提供科学全面的信息支撑[1]。

1 流域概况

小西河为琴江一级支流，发源于琴江镇西外村的西华山北部梅树容，河口处地理坐标E116°20′30″，N26°19′30″，从城西部横流而下流入琴江，流域面积6.0km2，主河道长5.7 km，加权平均坡降23.6‰；城区段河长1.8 km，平均坡降3.3‰，平均河宽约7.0m，最狭处宽约5.0m，河床极不规则，河内阻水建筑物多，河床底质以垃圾土料为主体。

本流域的洪水主要由暴雨所形成，洪水多出现在每年的4-6月，流域中上游河床坡降陡，洪水来势陡涨陡落，涨落急剧。所处河段距离与琴江汇合处约0.8km，在较大洪水时小西河下游河段受琴江洪水顶托影响；在调查分析河段下游西华路建有小西桥一座，桥面长13.0m,厚1.6m,桥面迎水面面积20.8m2根据相关分析论证成果，当出现10a一遇水位223.82m(黄海高程)，洪水位高于桥梁底板高程1.91m，出现超桥梁底板高程的洪水时，小西桥对桥上游河道行洪有阻水影响。

本次洪水预警重点河段为小西河花坪村居委会附近区域，代表河段断面以上流域面积5.52km2，预警区域有人口约1280人，河段两岸地面高程约为右岸223.41m，左岸222.93m。

2 堤防工程

石城县城区现有已建防洪堤总长21.8km。①主要为琴江左岸防洪堤，起点位于白水河河口，终点为温坊电站，长7.2km；②琴江右岸防洪堤，起点位于睦富桥，终点为杉柏河河口，长5.8km；③琴江支流小溪河、小西河、西外河及睦富河段两岸兴建的8.8km防洪堤。除小西河的硬排-连成北路两岸各300m防洪堤不满足20a一遇洪水标准外，其余已建堤防大部分满足20a一遇洪水标准。

城南区位于琴江右岸、小西河右岸和西外河左岸的环绕的区域。琴江右岸现状两条支流之间河段建有防洪堤，堤顶高程满足20a一遇洪水标准，小西河右岸硬排至河口建有防洪堤，西外河左岸琴江中心小学至河口建有防洪堤，堤顶高程满足或基本满足20a一遇洪水标准。

3 暴雨洪水调查

本次洪水淹没调查区域为琴江一级支流小西河莲乡大道交叉处上游30m断面至河口处，总长度1.4km。而小西河洪水由暴雨形成，洪水季与暴雨季一致，一般在3月份进入洪水期，根据多年实测水文资料分析，年最大洪水多出现在5-6月份的年份占80%以上；在7-9月份由于受台风雨影响，也出现短历时洪水过程，洪水汇流快，暴涨暴落。造成洪灾的重要因素是暴雨和地形等因素：①流域上游植被较差，蓄洪能力低，径流量大；②流域上游蓄洪工程少，滞洪能力差，目前流域上游有一座嶂背水库，并建立雨量站点；③现有的防洪堤防标准低，烟草桥在洪水来临之际，使洪水行洪产生影响。

2020年3月20日石城水文站组织技术人员，对小西河花坪村居委会附近河段2019年6月9日发生的洪水水面线调查勘测。现就2019年“6.9”洪水特征和防洪灾害性情况分析如下：

3.1 暴雨分析

2019年6月8日2时至6月9日8时，全县普降大暴雨，而小西河流域降水为165.5mm。流域内各时段降雨情况见表1。

表1 石城县小西河2019年“6.9”洪水降水情况表

本次洪水主峰雨从6月9日2:00开始，使白莲城受淹，据调查，最低处达0.4m。

3.2 洪水水面线调查。

调查分析2019年“6.9”洪水洪痕，通过对沿河两岸实地调查勘测，小西河莲乡大道交叉处上游30m断面至河口处，共确认洪痕13处，在洪痕处实测大断面13个。在确认各河段最高洪水位淹没范围，采用RTK和全站仪测量，各河段最高洪水位高程，并以实测点控制地形变化的转折，在宽阔平整地区和居民密集地带依据洪痕的可靠程度加密调查点，自上而下沿河调查成果，见表2。

表2 石城县小西河最高洪水洪痕(6.9洪水)成果表

经调查淹没区洪水位为223.32m(洪水位位置在莲城北路囗)，受淹没区面积约0.02 km2，人口约355人，最大淹没水深为0.40m。

4 预警指标选择

小流域暴雨洪水预警指标一般包括雨量预警指标和水位预警指标二类，应急措施分为准备转移和立即转移两级。小西河流域面积仅为6.0km2，暴雨洪水特性为暴涨暴落短历时洪水过程，为提高防御超标准洪水的预见期，选择雨量预警指标。雨量预警指标通过分析不同预警时段的临界雨量得出。临界雨量指一个流域或区域发生山溪洪水可能成灾时，降雨达到或超过的最小量级和强度；降雨量、降雨强度、土壤含水量以及下垫面特性是临界雨量分析的主要因子；基本技术路线是根据成灾水位，用控制断面水位流量关系，推算出成灾水位相应流量，再根据设计暴雨洪水计算方法和典型暴雨时程分布，反算设计洪水洪峰流量到达时，各个预警时段的设计暴雨量[2]。

1)代表雨量站：在本流域内设嶂背雨量站，以该站的降水量监测值为流域代表雨量。

2)临界雨量分析：分析计算方法主要有经验估算法、降雨分析法以及模型分析法，本流域面积仅为6.0km2,由《江西省暴雨查算手册》(2010年版)，采用推理公式法计算。根据区域所处的地理位置、在计算预警雨量时、采用汇流时间内降雨、在这个过程中挑选各时段最大降雨就是各时段的预警雨量。

3)预警时段确定：石城县地理位置处于南方湿润地区，结合本区降雨监测实际情况和现有山洪灾害调查分析成果，最小预警时段确定为0.5-1.0h。

4)土壤含水量分析：根据流域实际情况和《手册》查算，确定流域最大蓄水量Wm=100mm。参照《山洪灾害分析评价技术规定》分别采用Pa=0.5Wm、Pa=0.8Wm、Pa=Wm三个临界值，对前期降雨量很少、中等、很多3种情况的前期降雨进行界定，代表流域土壤含水量较干(0.5Wm≤Pa<0.8Wm)、一般 (0.8Wm≤Pa

5)综合确定预警指标：

由于防灾对象因所在河段的河谷形态不同、洪水上涨与淹没的速度会有很大差别，这些特性对山洪灾害预警、转移响应时危险区危险等级区划分都有影响。在实际运用中应尽量考虑防治对象所河段河谷形态、洪水上涨率、预警响应时间等，并利用该预警指标进行暴雨洪水的复核校正，以避免与成灾水位及相应的暴雨洪水频率差异过大。

5 预警指标分析

5.1 设计暴雨分析

根据《手册》的暴雨等值线图，查得项目区各频率暴雨设计值，见表3。

表3 设计暴雨成果表

5.2 洪峰流量分析

表4 推理公式法推求洪水成果表

5.3 洪水水面线分析

小西河河口位于琴江温坊拦河坝上游库区，河口位置位于温坊拦河坝上游2828m，按琴江频率洪水分析成果内插得到受琴江温坊拦河坝壅水影响后的水位，由小西河口水位分析计算小西河下游河段水面线成果如图1所示。(注：后续分析预报以设立水尺观测的最大淹没位置为代表断面)。

图1 小西河水面线图

5.4 淹没水位分析

根据小西河下游河段2%、5%、10%频率洪水水面线成果和淹没区地形测量成果，分析计算不同频率洪水淹没情况见表5。

表5 不同频率洪水淹没情况

5.5 临界雨量分析

根据本区暴雨洪水特性，设置预警水位和转移水位，预警水位为密切关注水位变化，做好可能受淹区的人、物转移；转移水位为立即转移人、物。

6 预警工作方案

6.1 预警洪水量级分析

本小流域预警水位为222.40m；当水位达到222.90m，应当立即通知10a一遇洪水淹没范围内的商铺、住户立即转移；当水位达到223.90m时，应立即通知20a一遇洪水淹没范围内的商铺、居民全部转移；当水位达到224.50m时，应立即通知50a一遇洪水淹没区内所有的商铺、居民立即转移。

6.2 暴雨量级分析

根据淹没成灾水位按不同淹没水深区划淹没区，当出现相应临界雨量(预警雨量)时及时发出预警，转移人员和物资。不同降雨量、水位转移人员成果表，见表6。

表6 不同降雨量、水位转移人员成果表

暴雨准备转移指标：1h降间量50.0mm，3h降雨量为65.0mm。

暴雨立即转移指标：1h降间量65.0mm，3h降雨量为80.0mm。

7 建 议

1)加强流域降雨量监控，及时掌握降雨变化与时空分布。提前发布暴雨预警信息。

2)在洪水淹没区河段设置临时水尺，及时性分析淹没河段洪水位变化。

3)编制淹没区人员与财产转移信息名录，分片区建立预警信息员。

4)小西河下游受琴江洪水顶托影响和已建小桥阻水影响，不同频率的洪水影响情况不同，需密切关注和分析琴江和小西河水、雨情变化，及时修正预警预报。

5)开展小西河河道清淤整治，清除河道淤泥与种植物以及其他阻水设施，保障河道路行洪畅通。