朗鄉(xiāng)河流域2013.8.12暴雨洪水計(jì)算分析

李金楠

摘 要：2013年8月12日，湯旺河右岸二級支流朗鄉(xiāng)河遭受短歷時強(qiáng)降雨災(zāi)害，造成山災(zāi)害，導(dǎo)致居民受災(zāi)，耕地、牲畜、人民財(cái)產(chǎn)受損。因該流域?qū)傩∶娣e山溪性河流且無水文控制斷面，災(zāi)后洪水調(diào)查分析采用實(shí)地過水?dāng)嗝鏈y量和水文比擬以及水文圖集瞬時單位線分析計(jì)算等方法對該流域洪水洪峰流量進(jìn)行了還原計(jì)算，得出了流域暴雨和洪水的出現(xiàn)頻率量級，并對計(jì)算方法和結(jié)果以及成災(zāi)原因進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：暴雨洪水；洪峰流量；洪水頻率；暴雨頻率；流域匯流單位線

1 流域及洪水概況

朗鄉(xiāng)河屬湯旺河右岸二級支流，河源經(jīng)度128°54′55.5″，緯度46°48′50.9″。河口經(jīng)度128°52′24.7″，緯度46°57′14.6″。河流長度21.5km，流域面積160km2，河道比降11.6‰，2013年8月12日18時至24時該流域發(fā)生強(qiáng)降雨，6小時內(nèi)降雨總量達(dá)130mm以上，河流水位迅速起漲，致使該地區(qū)形成山洪，12時后洪水漸漸消退。流域位置見圖1，因流域內(nèi)無流量控制站，本次洪水沒有實(shí)測洪水過程，洪峰流量及出現(xiàn)頻率采用理論和調(diào)查方法推算。

2 成災(zāi)原因分析

（1）本流域山洪災(zāi)害3小時臨界雨量為42毫米，英山站3小時降雨為142.8毫米，大大超過山洪災(zāi)害臨界雨量，歷時短、強(qiáng)度大是形成山洪的直接原因。（2）本河流為山區(qū)性河流，來水陡漲陡落，來勢猛、突發(fā)性強(qiáng)。（3）本次洪水屬于歷史上特大洪水，洪水量級已經(jīng)超過現(xiàn)有工程防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3 流域洪峰流量計(jì)算方法介紹

3.1 相鄰流域水文比擬法

水文比擬法是指相鄰或流域自然地理特性相似的流域之間，無控制斷面流域借用有控制斷面流域的洪水預(yù)報(bào)方案，按流域面積或其他要素的倍比關(guān)系將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行移用的一種水文分析計(jì)算方法，一般常用在流域徑流或洪峰流量的估算方面。該方法的基本依據(jù)就是認(rèn)為相似流域的降雨徑流特性類似，產(chǎn)流規(guī)律也類似，主要差別僅在流域面積不同上。本次分析計(jì)算就是將朗鄉(xiāng)河相鄰的位于湯旺河右岸二級支流永翠河流域新曙光站洪水預(yù)報(bào)方案用于朗鄉(xiāng)河洪水預(yù)報(bào)。兩流域自然地理特征類似、流域面積、流域產(chǎn)匯流規(guī)律也基本相同。

3.2 流域瞬時單位線法

采用黑龍江省水文圖集中概化瞬時單位過程線法，該方法主要用來推求工程設(shè)計(jì)中針對無資料流域的設(shè)計(jì)洪水。其各種參數(shù)和備選流域匯流單位線都是通過歷史洪水整體規(guī)律概化分析而來，使用比較方便，各種參數(shù)可由圖集直接查得，基本要求事先確定降雨扣除損失后的產(chǎn)流凈雨量。實(shí)際工作中該凈雨量一般按百分比預(yù)估或由相鄰流域產(chǎn)流方案中的流域降雨～徑流相關(guān)圖查得。

3.3 曼寧公式法

該方法需在對河道進(jìn)行實(shí)地洪水調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行，需要測量河道過水?dāng)嗝?，確定最高洪痕水位，測量河道縱斷面水位線洪痕點(diǎn)來確定斷面處洪水比降，然后利用曼寧公式計(jì)算出斷面平均流速，進(jìn)而求出洪峰流量。該方法外業(yè)工作量較大，成果可信度一般較高。

4 流域降雨、洪水計(jì)算分析

4.1 降雨分析

流域主要降雨始于8月12日18時，至12日21時各站降雨均超100mm，降雨強(qiáng)度較大，之后降雨強(qiáng)度相對減弱，21日24時降雨基本停止，各站6h累計(jì)雨量均在130mm以上。流域平均雨量達(dá)100mm。

可見，英山最大6小時降雨152.6毫米，其中最大3小時降雨142.8毫米，占6小時雨量的94%；朗鄉(xiāng)站同時段6小時降雨132.5毫米。暴雨中心位于流域中上游，暴雨走向自上游向下游移動。

4.2 洪峰流量及出現(xiàn)頻率計(jì)算分析

相鄰流域水文比擬法借用新曙光站洪水預(yù)報(bào)匯流單位線成果，利用朗鄉(xiāng)河流域降雨量在新曙光站進(jìn)行洪峰流量預(yù)報(bào)，然后將計(jì)算成果按面積倍比法來移用至梅花河和馬場河，成果移用時計(jì)算公式為：Q朗鄉(xiāng)河=（F朗鄉(xiāng)河/F新曙光）0.67*Q新曙光。借用流域預(yù)報(bào)時所需雨量直接使用朗鄉(xiāng)河流域?qū)嶋H雨量，新曙光站假定徑流深由朗鄉(xiāng)河流域?qū)嶋H降雨利用新曙光站降雨徑流相關(guān)圖查得，借用單位線選擇新曙光站歷史洪水單位線中與本次暴雨雨型相似單位線，利用查得的徑流深逐段乘所選單位線流量，即得出洪水過程和洪峰流量。

水文圖集瞬時單位線法采用降雨歷時12h，徑流深由伊春站產(chǎn)流方案求得，圖集所需匯流參數(shù)計(jì)算公式為：m1=B*（a）-0.31，B=C3*F0.16*J-0.35，上式中a為徑流深和降雨歷時的比值，當(dāng)有效降雨歷時小雨24小時時按24小時計(jì)算。C3為匯流參數(shù)，由圖集中圖36查得。參數(shù)N=0.2*m10.74，參數(shù)k=m1/n，F(xiàn)為流域面積，J為河道平均坡降。利用參數(shù)n、k即可在圖集中查得S（t）曲線，轉(zhuǎn)換該曲線后即可求出相應(yīng)時段洪水過程和洪峰流量。

曼寧公式法根據(jù)流域調(diào)查數(shù)據(jù)，采用公式V=（1/n）R（2/3）I（1/2），式中V為斷面平均流速（m/s），n為河床糙率，R為平均水深（m），I為水面比降。斷面洪峰流量由公式Q=VF求出，Q為流量（m3/s），V為斷面平均流速（m/s），F(xiàn)為斷面面積（m2）。因馬場河面積較小，本次洪水所占比重較小，僅以梅花河為例來計(jì)算分析。

以上方法計(jì)算出的洪峰流量頻率根據(jù)水文圖集來確定，計(jì)算公式為：Qmp=（kp/k5%）*Cp*F0.67。式中Qmp為流域不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量，kp為不同頻率模比系數(shù)，k5%為5%頻率的模比系數(shù)，Cp為最大洪水參數(shù)，F(xiàn)為流域面積。查圖，Cv=1.1，Cs=2.25Cv，Cp=7，計(jì)算不同頻率的最大流量見下表2、3。由表可見402立方米/秒的洪峰流量接近200年一遇。

5 結(jié)束語

經(jīng)分析可知，水文比擬法與曼寧公式計(jì)算法計(jì)算結(jié)果比較接近，瞬時單位線法計(jì)算結(jié)果相對偏小，因水文比擬法和曼寧公式法所選要素都與流域?qū)崨r比較接近，計(jì)算結(jié)果可信程度高些。水文圖集瞬時單位線法因各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)概化程度較大，對面積較小流域?qū)嵱眯钥赡芷?，因此綜合分析確定朗鄉(xiāng)河流域洪峰流量為360m3/s，頻率為百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。目前對無流量測站控制的流域進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)還缺少比較權(quán)威有效的方法，文章僅以最基本的幾種方法來進(jìn)行了實(shí)例分析，方法觀點(diǎn)難免有偏差之處，僅供參考交流。

參考文獻(xiàn)

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