丰乐河“2018.08.20”暴雨洪水调查及分析

摘要 通过调查分析丰乐河“2018.08.20”暴雨洪水，暴雨中心雨量96.5 mm，暴雨历时4 h；根据暴雨中心及外围雨量站点同步降水资料绘制等雨量线显示，20 mm以上暴雨量笼罩面积2 500 km2；分析计算暴雨的稀遇程度，1 h、3 h雨量的重现期均为100年一遇，6 h雨量的重现期为50年一遇。此次暴雨研究对研究该流域的防汛和洪水灾害防治工作具有十分重要的意义。

关键词 暴雨洪水；调查分析；丰乐河

中图分类号：P426.6 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）04–0082-03

2018年8月20日甘肃省张掖市肃南裕固族自治县祁连乡与酒泉市丰乐镇交界一带发生了1次局部小范围、短历时暴雨，暴雨中心位置在丰乐河水文站（简称：丰乐河“2018.08.20”暴雨）。暴雨中心雨量为96.5 mm，暴雨历时4 h；最大1 h暴雨量为61.7 mm，最大3 h雨量为87.3 mm，最大6 h雨量89.3 mm，最大24 h雨量96.5 mm，根据暴雨中心和外围雨量站点同步降水资料绘制等雨量线显示，20 mm以上暴雨量笼罩面积2 500 km2。此次暴雨是自丰乐水文站有降水资料记录以来的最大暴雨量，与该站多年平均降水量192.3 mm相比，其占全年降水总量的50.2%。通过分析此次暴雨洪水产生的原因和暴雨频率，对指导该区域防汛抢险具有十分重要的意义。

1 流域概况

酒泉市肃州区丰乐河流域所处河西走廊祁连山山脉中段，该地区气候干燥，年降雨量少，属于典型的大陆性干旱气候。

丰乐河发源于祁连山北坡，由乌树河与浪头沟汇集而成，源地海拔高程4 400 m，由南向北流经两河岔出口，河流出山后再向北流，即消失于戈壁中。河流出山口以上为山区，有松柏和杂草，源头山巅终年积雪，并有冰川分布，植被较好[1]。河流出山后河面展宽，渗漏增加，沿河建有引水水利工程，灌溉農田，导致下游河流经常枯竭，变为间歇性河流。

丰乐河水文站地理位置98°49′00″E，39°21′06″N，位于张掖市肃南裕固族自治县祁连乡丰乐村，水文站集水面积568 km2，河流长度51.8 km，干流比降42.3‰。丰乐河中下游山前地带，年降水多在100～300 mm之间，多年平均降水量192.3 mm，多年平均气温7.4 ℃，多年平均相对湿度44%，多年平均蒸发量1 412.8 mm，多年平均风速1.9 m/s，1—4月和10—12月多降雪，降水量集中在6—8月。

2 暴雨成因与降水强度

丰乐河“2018.08.20”暴雨是一次局部小槽东移发展造成的强降水，在河套高压脊的阻挡下，北方冷空气分裂小槽东移发展，配合低层切变系统，相互影响，共同造成的一次局地暴雨天气。

暴雨中心丰乐河水文站雨量记录显示：8月20日14：00 ～ 20：00降雨量7.2 mm，20：00 ～ 21日02：00降水量89.3 mm，总降水量96.5 mm；最大降水量20日20：45 ～ 21日00：45结束，降水历时4 h，其中21：00 ～ 22：00最大1 h降水量达61.7 mm。

主要雨量站红山雨量站8月20日20：00 ～ 21日02：00降水量20 mm，降水历时6 h，新地水文站8月20日20：00 ～ 21日02：00降水量1.6 mm，降水历时6 h。

周边各雨量站日降水量分别为：丰乐河渠首79.5 mm、大路沟63 mm、榆林坝46.5 mm、大破山口46.5 mm、观山海子44.5 mm、黄草坝42.5 mm、马鬃门35.0 mm（表1）。

此次暴雨特征具有降水强度大、历时短、笼罩面积小、暴雨中心向外围辐射递减速率快、面上分布局部性十分强的特征[2]。雨区主要范围包括马营河、屯升乡、丰乐乡、观山、红山、新地等沿山局部区域。

选用降水中心区域丰乐河水文站表站进行暴雨频率参数分析，确定此次暴雨1 h、3 h、6 h不同时段的重现期。丰乐河站选用资料系列见图1。

采用P-Ⅲ型频率曲线计算的各时段不同频率的统计参数和暴雨量见表2。由表2可以看出：此次暴雨1 h降水量61.7 mm，重现期为100年一遇；3 h降水量87.3 mm，重现期为100年一遇； 6 h降水量89.3 mm，重现期为50年一遇。

4 暴雨等值线分布

利用酒泉水文站管理的水文站、雨量站和肃州区水务局管理的雨量监测站实测降水量资料绘制出暴雨等值线（图2）。从图2可以看出：80 mm雨量笼罩面积16.7 km2，60 mm雨量笼罩面积99.4 km2，40 mm雨量笼罩面积538.0 km2，20 mm雨量笼罩面积2 500 km2。

5 洪水调查

5.1 洪水调查河段的布设

此次暴雨导致以丰乐河为中心东西150 km沿山地带河流均发生不同程度的洪水。调查沿山选取13个有代表性的洪水调查断面（表3）。根据洪水调查规范要求布设这13个洪水调查断面。选用上下2个横断面，1个纵断面，同时选用清晰可靠的洪水痕迹。考虑断面的淤积情况，根据实地勘查情况还原所测断面，采用面积比降法推算河段洪峰流量。

5.2 洪峰流量公式的确定

调查河段洪峰流量采用比降面积法推求，历史洪水洪峰流量计算采用曼宁公式，即：

Q=R2/3I1/2F

式中：Q表示洪水流量（单位：m3/s）；R表示河道断面水力半径（单位：m）；F表示河道过水面积（单位：m2）；I表示河道水面比降（单位：‰）；n表示河道糙率。

从表3的统计数据可以看出，由于暴雨主雨区分布在山前各河流的中部平原区域，而该区域的特点是地势平坦、土壤干燥、入渗能力强，再加上此次降水时间短，覆盖面积小，降水主要区域为沿山一带，所以各河流产生的洪峰流量不大。此次的暴雨以丰乐河水文站为中心，来水量也最大，实测最大流量为95.2 m3/s[3]。

5.3 洪峰流量重现期分析

依据《水文测验手册》，根据历史洪水调查的资料进行排序后，即可估算其经验频率，目前通用的方法有以下2种：

（1）在不同系列中分别排队计算。其公式为：

式中：pM表示历史洪水的经验频率；N表示系列长度（年），应选用能肯定该洪水序位的最长系列；M表示在N年系列中历史洪水的序位。

（2）在一个长系列中统一排队计算。设在N年系列之内有a为首的洪水可以提出在更长的系列N′年中排队，N′年中在N年系列之外又调查到a′—a个历史洪水，则在N′年中有为首的a′个连续项，其序位为M′=1，2，……，a′。这些洪水的经验频率仍按PM′=计算，与第一种方法相同。而在N年系列内a序位后的洪水经验频率的算法与第一种方法不同，改为下式计算：

式中：PM表示N年系列中第M个洪水的经验频率；M表示a个洪水为抽出以前的洪水序位；Pa′－N′表示N′年系列中第a′个洪水的经验频率。

根据暴雨笼罩面积和降雨中心，选用暴雨中心丰乐河水文站实测资料，确定此次暴雨产生洪水的重现期。“8·20”暴雨中心丰乐河水文站建站以来实测最大流量276 m3/s，最高水位2 119.000 m，洪水频率分析值采用该站1981—2018年实测最大流量资料分析所得（表4）[1]。

频率适线见图3，统计参数及不同频率洪峰流量见表5。从中可以看出，实测资料系列38年，洪峰流量均值72.0 m3/s，采用P－Ⅲ型配线，采用离差系数Cv=0.90，偏差系数Cs=3.0Cv。此次暴雨产生的洪峰流量95.2 m3/s，其重现期为5年一遇。

6 灾情

此次暴雨洪水虽然洪峰流量不大，但由于降雨强度大，1 h、3 h暴雨的重现期为100年一遇，给该区域居民房屋、农田造成内涝灾害，共造成肃州区有5个乡镇24个村822户2 507名群众受灾。当地政府紧急转移疏散安置116人；共造成房屋损坏33户107间，家畜圈舍139户234间；造成农作物受灾419.2 hm2；洪水淤积灌溉渠道3 375 m，冲毁渠道1 974 m，堤防截墙731 m，丁坝4座，人饮供水管道150 m。此次自然灾害造成的农业损失为953.2万元，水利工程损失为861万元，基础设施损失为43.1万元，家庭财产损失401.05万元，共计2 258.35万元。

7 结论

（1）此次暴雨特点是沿山分布、降水强度大、历时短、笼罩面积小、暴雨中心向外围辐射递减速率快、面上分布局部性十分强[4]。1 h、3 h暴雨量重现期为100年一遇，6 h暴雨量为50年一遇。

（2）洪水特点具有2个：一是陡涨陡落、洪水历时较短、洪水流量小、泥沙量大，是一种稀性泥流洪水。由于此次暴雨中心在丰乐河下游，该流域地区的特点是地势平坦、土壤干燥、入渗能力强，再加上此次降水时间短，覆盖面积小，降水主要区域为沿山一带，所以此次百年暴雨未产生相应的洪峰流量；二是突发性强，预报、预测、预防、预警难度大。

8 建议

（1）相关部门应高度重视特大暴雨引起的泥石流、山体滑坡等自然灾害。由于酒泉地区地质多以松散的沙石、稀疏的植被和戈壁組成，一旦发生强降雨，就会引发不同程度的泥石流、山体滑坡等自然灾害。

（2）完善山洪灾害预警信息服务平台，建立水文、水务、气象三部门共享信息平台，使三部门在遇到局部地区突发暴雨洪水时能够联动起来，发挥防汛、减灾的重要作用。

（3）增强防治暴雨洪水灾害的思想意识，做好预防工作和应急机制。保护好祁连山的自然生态环境，修复已破坏的环境和自然生态，多种植适合本地区生长的胡杨、红柳、罗布麻、骆驼刺等植物，长期持久地推行水土保持和封山育林政策。加强河道治理、堤防建设，提高防洪行洪能力，消除堤坝内人为障碍物[5]。

参考文献

[1] 张百祖.敦煌大泉河流域“6·5”暴雨洪水调查分析[J].甘肃农业，2013（22）：85-87.

[2] 张娟，雒仪.华亭市汭河水系“20180711”暴雨洪水调查分析[J].甘肃水利水电技术，2020，56（11）：1-4，13.

[3] 刘红兵，仲复捷.夏河县“8·22”暴雨洪水调查分析[J].陕西水利，2017（4）：34-36.

[4] 惠俊堂.马莲河流域“2003·8”暴雨洪水调查分析[J].水文，2008（3）：95-96，85.

[5] 王洁，孙依.图们江流域“2016·08·31”暴雨洪水调查分析[J].吉林水利，2018 （6）：38-40.

责任编辑：黄艳飞

AbstractBased on the investigation and analysis of the “August 20， 2018” rainstorm flood in Fengle River， the rainfall in the rainstorm center is 96.5 mm， and the rainstorm lasts for 4h. According to the synchronous precipitation data of the rainstorm center and peripheral rainfall stations， the isohyet line was drawn to show that the area covered by the rainstorm above 20 mm was 2 500 km2. Analyze and calculate the rare occurrence degree of rainstorm. The return period of 1h and 3h rainfall was 100 years， and the return period of 6h rainfall was 50 years. The study of this rainstorm was of great significance to the study of flood control and flood disaster prevention in the basin.

Key words Rainstorm flood; Investigation and analysis; Fengle River

作者简介 李建伟（1974—），男，甘肃嘉峪关人，工程师，主要从事水文水资源调查与研究工作。