白石河“2019.8.3”暴雨洪水调查分析

陈 卓

（陕西省水文水资源勘测局安康水文站,陕西 安康 725000）

1 流域概况

1.1 河流情况

白石河流域面积807 km2，发源于陕西省白河县南宋家镇韩家山，河长89.9 km，大致自西南- 东北向注入汉江。河道平均比降6.15‰。从发源地向河口依次汇入较大支流有：水田河、小白石河、厚子河、红石河等。流域平均比降10.3‰。

1.2 气候及下垫面特征

流域地质结构土壤为粘质，砂层粘土，岩石多为片岩和千枚岩，河床以细砂、砂卵石、砾石为主。森林覆盖率平均在63%以上，气候受秦岭和巴山制约，为北亚热带温润、半湿润气候，具有春暖干燥、秋凉湿润并多连阴雨的特点，气候与海拔高度、地理位置及地形等有密切关系。汛期时间由5 月1 日开始，10 月31 日结束，年降水主要集中在7 月～9 月，多年平均降水量为785 mm。

1.3 水文站点

白石河流域内布设监测站点共有12 处，自计雨量站点10处，自计水位站1 处，水文站1 处，白岩水文站为汉江干流右岸支流白石河出口控制站，省级一般水文站，现为安康水文巡测队巡测站点，日常测流手段为桥测，洪水特点是持续时间短，峰型尖瘦，水位流量关系基本为单一线，按水位级布控流量测点，实测历史最高水位217.19 m，相应流量2080 m3/s，流域站点分布图见图1。

1.4 灾情概述

2019 年8 月3 日下午14 时起，白石河流域支流卡子镇突降局部暴雨，暴雨15 时16 分开始，18 时19 分结束，持续3 h。本次强降水造成卡子镇、中厂镇、构扒镇遭受不同程度的损失，受灾人口7672 人，倒塌房屋45 户150 间，冲毁耕地26.5 hm2，毁损桥梁41 座，冲毁路基82 处，冲倒电力、通讯线路131 基，冲毁河堤132 处。特别是白石河二级支流厚子河暴雨洪水近50 a 未出现，给当地居民带来巨大的经济财产损失。

图1 白石河流域监测站点分布图

2 暴雨情况分析

2.1 暴雨成因

2019 年8 月3 日，由于大气层呈现水汽饱和和湿对流不稳定，受陡峭山势，切深峡谷的地形条件影响，形成了暖湿气团沿地形辐合上升的强对流运动，发生了高强度，短历时的局部地形稀遇大暴雨，造成洪水灾害。

2.2 降水范围

汉江水系白石河卡子镇出现特大暴雨降水过程，降水时间集中在15：00～18：00 之间，暴雨中心位于卡子镇友爱村附近，安康水文局遥测雨量站卡子监测三小时降雨量达到107.8 mm，日降雨量109.2 mm，3 小时最大降雨量92 mm，占日量的84%，属于特大暴雨。调查时询问周围老人，都说“从来没见过下这么大的雨”。周围其他雨量站点日降雨量数据如下：构扒20.6 mm，白岩14.4 mm，茅坪46.2 mm，四新18.8 mm，宋家58.8 mm，桃园10.2 mm，左家41.6 mm，里阳坡70.4 mm。8 月3日白石河流域日降雨量等值线图见图2。

图2 8 月3 日白石河流域日降雨量等值线图

2.3 暴雨特点

1）暴雨强度大，历史短。此次暴雨中心地点卡子雨量站日降雨量109.2 mm，降雨历时从8 月3 日15 点16 分持续到18 时，1 小时最大降雨量49.0 mm，占日量45%，2 小时降雨量69 mm，占日量63%，3 小时降雨量92 mm，占日量的84%。

2）暴雨点集中。从降雨量线等值线图可以看出，暴雨时空分布不均，暴雨笼罩范围较小，仅114 km2，暴雨中心主要集中在白石河支流厚子河，流域内另一遥测站点里阳坡日降雨量70.4 mm，周围其他支流遥测雨量站点日降雨量除宋家外均小于50 mm，未达到暴雨标准。

3 洪水调查分析

3.1 洪水调查

1）调查原因：由于本次降雨强度大，历史短，加上前期降雨充足，造成局地产流快，洪水过程历时短，降水主要集中在白石河支流厚子河，通过对厚子河流域做的洪水调查计算，得出590 m3/s 洪峰流量，频率为50 a 一遇，属于特大山洪。从白岩水文站水位监测数据来看，白岩站19 点水位208.59 m，21 点18 分峰顶水位214.48 m，2 小时内水位变幅达到5.89 m，巡测队到站时，已基本到达峰顶，峰顶实测流量685 m3/s。由于涨水过程快，加上山区性河流，水面漂浮物过多，超出了桥测设备测洪能力，为了抢测洪峰，测流历时相对较短，无法确定峰顶流量准确性，所以巡测队组织在洪水后选取合适断面进行比降面积法对白石河流量进行分析比较。

2）调查位置：在白岩水文站上游1.2 km 处有一段800 m的顺直河段，之间无外水流入，内水流出，两岸为河堤，下游有弯道和桥梁作为卡口，断面条件理想，控制断面以上流域面积为618 km2。

3）推流方法：根据实测洪痕调查资料，采用比降- 面积法恒定非均匀流计算公式计算洪峰流量。

式中：Qc为恒定流流量，m3/s；A上、A下为比降上、下过水断面面积，m2；g 为重力加速度，g=9.8 m/s2；L 为比降上下断面间距，m；Sc为恒定流态下的水面比降。

ξ 为断面沿程收缩或扩散系数（收缩取负号，扩散取正号代入公式），河段断面收缩时，一般可取ξ=0；断面突然扩散，ξ=0.5～1.0；逐渐扩散时，ξ=0.3～0.5，一般可取ξ=0.3。

α 为动能校正系数，与断面上流速分布均匀与否有关，一般较顺直、底坡不大且断面较规则的河段，其值介于1.05～1.15之间，取α=1。

4）参数确定：

①过水断面面积。该区域顺直长度800 m，且河段下游有一弯道作为卡口控制，断面条件理想，实测A上、A中、A下三个断面，其中A上=223 m2，A下=228 m2，断面间距为70 m。

②水面比降计算。该河段洪痕集中在右岸，洪痕指认人印象清晰，可信度高。河道左岸河堤下有部分滩地，有少许树木和杂草，经过计算，河道洪痕比降Sc为0.001。

③河道糙率的选取。该河段顺直，两岸都为河堤，河床基本为细砂和砂卵石组成，只有左岸河堤下有部分滩地，有少许灌木林和耕地，通过对洪痕和比降的测量发现有较好的一致性，根据《陕西省水文手册》糙率系数表确定n 选取0.028。

④动能校正系数α 值的确定。该河段顺直，河床稳定，两岸有河堤控制，在该河段涉水测流时，结果显示流速分布均匀，确定该河段α 值取1 合适。

⑤断面沿程收缩或扩散系数ξ 值的确定。该河段下游有一弯道和桥梁作为卡口收缩控制，ξ 值取0 合适。

⑥输水率K 值。

表1 断面特征值计算表

5）洪峰流量计算

通过确定上述各参数值带入比降面积法公式计算得出，8 月3 日白石河洪峰流量为738 m3/s，大于白岩水文站实测流量685 m3/s，误差在允许范围之内，洪水频率为10 a 一遇洪水。

4 结语

通过水文调查得出的数据和白岩水文站实测资料比对，结果基本一致，验证本次调查成果可靠，合理。并得出如下结论：

1）“2019.8.3”白石河流域暴雨洪水对当地造成了巨大的经济财产损失，由于该地区属山区地带，平地较少，所以河道两边建房较多，对河道行洪能力有一定影响，今后水利部门要加强管理，水利工程及当地民用房建筑必须要统一规划，保证河道行洪的畅通，制定完善的山洪灾害防御体系及应急预案，提高当地人民防灾减灾意识。本次洪水冲毁桥梁多，在建设桥梁时应充分考虑到行洪，选择合适的桥型，尽量预留可能淤积的净高，有利于漂浮物的通过。修建河堤时应严格按照国家规范标准执行，尽量减少暴雨洪水对居民生命财产安全的影响。

2）白石河属于山区型河流，山地狭窄，暴雨汇流时间快，洪水往往强度大，历时短，河道在大洪水时容易夹杂着树木石块等其他漂浮物而形成泥石流，增加了测验难度。由于白岩水文站属于巡测站点，距离巡测中心距离较远，往往开车赶到测站时，洪峰可能已经过去，这对于水文部门来说是巨大的损失。因此在后期的测洪过程中当无法使用流速仪或浮标时，应在本次调查断面刻画好洪痕，后期通过调查计算推求流量，同时下一步增加两组比降水尺，以利更方便应用比降- 面积法推求流量。