河南省伊川縣山洪災害暴雨分析計算

□舒丹丹□涂瑩□盧瑕

（1河南省水利勘測設計研究有限公司；2河南黃河水文勘測設計院）

河南省伊川縣山洪災害暴雨分析計算

□舒丹丹1□涂瑩2□盧瑕1

（1河南省水利勘測設計研究有限公司；2河南黃河水文勘測設計院）

文章針對伊川縣暴雨和山洪特性，以小流域為單元合理選擇適用于當?shù)氐脑O計暴雨洪水計算方法和水文模型等分析計算方法，以伊川縣城關鎮(zhèn)的西干渠流域石瑤村六組為例詳細介紹了山洪災害暴雨計算方法，并進行了暴雨時程分配計算。為河南省相似地區(qū)山洪災害防治設計暴雨計算提供了可靠的技術支撐，也為同類工程評價項目提供了參考。

山洪災害；設計暴雨；分析；計算

1 概況

1.1 自然地理

伊川縣位于河南省西部，屬洛陽市轄縣，全縣跨東經(jīng)112°12′至112°46′、北緯34°13′至34°33′，東西長55 km，南北寬45 km。全縣總面積1243 km2。伊川縣周圍環(huán)山，中間伊水縱貫，山河之間，坡嶺起伏，溝壑縱橫。全縣分山地、丘陵、平原三種地形，地貌特征為“一山二川七分嶺”?？偟牡貏菔菛|、西高，中間低，坡嶺逐漸向伊河川傾斜。全縣山地面積占總面積的8.90%；丘陵面積占68.70%；伊河平原面積占22.40%。

1.2 氣象水文

伊川縣地處溫暖季風氣候帶內，屬大陸性季風氣候。四季受季風支配，春、夏、秋、冬四季分明。年平均日照時數(shù)為2251.50 h，平均氣溫為14.40℃。全年平均無霜期為210 d，平均風速2.60 m/s。

伊川縣境內降水較為豐富，但是在時空上分布很不均勻，伊川縣歷年平均降雨量為652.90 mm，各年間降雨量差別顯著。1984年最多為1021.50 mm，1959年最少為422.60 mm。冬春降水量偏少，夏秋降水量較大，且多為暴雨，歷時短，雨量大，產流快，加上伊川縣為山區(qū)，河道坡度陡，流程短，洪水下泄快，容易形成山洪、泥石流等災害。

2 水文資料處理

根據(jù)《河南省暴雨參數(shù)圖集》（2005版，簡稱05圖集）、《河南省中小流域設計暴雨洪水圖集》（1984年，簡稱84圖集），可以得到伊川縣的水文情況，根據(jù)《山洪災害分析評價技術要求》和《山洪災害分析評價方法技術指南》的要求，對以上兩本圖集進行數(shù)字化，并與全國統(tǒng)一下發(fā)的工作底圖和小流域數(shù)據(jù)進行疊加和插值，可以獲取每一個小流域形心處的設計暴雨相關參數(shù)及產流分區(qū)特性，為山洪災害分析評價提供基礎數(shù)據(jù)。

3 設計暴雨計算

設計暴雨計算包括確定和分析小流域時段雨量、暴雨頻率和暴雨時程分配3項內容。根據(jù)《山洪災害分析評價技術要求》，暴雨歷時分析分為流域匯流時間、常規(guī)標準歷時2類，伊川縣山洪災害分析評價分析了這兩種歷時的設計暴雨。

3.1 設計暴雨計算方法

設計暴雨參數(shù)計算涉及到不同時段、不同頻率暴雨量及變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs與變差系數(shù)Cv比值（Cs/Cv）、點面折減系數(shù)、時段雨量折減系數(shù)n2、n3等參數(shù)的確定?；?5圖集，可得到伊川縣各項參數(shù)查找的相關圖件，對其進行數(shù)字化并與伊川縣小流域疊加，可得常規(guī)時段暴雨等值線圖和變差系數(shù)等值線圖。

基于以上疊加成果，按小流域集水區(qū)形心位置插值可得到10 min、1 h、6 h和24 h的暴雨均值H和Cv值，按Cs=3.50Cv，查84圖集的“皮爾遜III型曲線模比系數(shù)Kp值表”，可得各計算單元不同設計暴雨頻率相應的Kp值，乘以暴雨均值可得不同設計暴雨頻率的設計點雨量。根據(jù)《山洪災害分析評價技術要求》，暴雨頻率選擇了5、10、20、50、100 a一遇5種頻率。

根據(jù)分析對象小流域的面積查“河南省短歷時暴雨時面深α～Ht～F關系圖”，可得各小流域1、6、24 h點面雨量轉換系數(shù)α，乘以設計點雨量得到設計面雨量。其中伊川縣位于Ⅲ、Ⅴ區(qū)，其他時段的設計面雨量可乘以相應的暴雨遞減指數(shù)獲得，暴雨遞減指數(shù)計算公式如下：

不同歷時的設計面雨量：

3.2 設計暴雨計算成果

基于以上方法，可得到伊川縣各個分析對象相應集水區(qū)的設計暴雨成果。以城關鎮(zhèn)的西干渠流域石瑤村六組為例，設計暴雨參數(shù)成果見表1，設計暴雨成果見表2。

表1 石瑤村六組暴雨參數(shù)表

表2 石瑤村六組設計暴雨成果表

3.3 設計暴雨時程分配計算

進行暴雨時程分配時，針對暴雨歷時大致與小流域匯流時間相等的時間為準。小流域匯流時間的確定采用了以下方法：①流域匯流單位線峰現(xiàn)時間，即主要基于基礎工作成果提供的小流域標準化單位線信息，選定初值；②推理公式反推匯流時間。結合以上兩個結果綜合確定。

暴雨時程分配根據(jù)暴雨圖集中的24 h典型雨序進行分析。其他時段的時程分配采用同頻率相包的形式，根據(jù)匯流時間內的雨序與典型雨序相同的原則進行降雨分配計算。

首先對各集水區(qū)（小流域）1-24 h的設計暴雨進行排序得到24 h暴雨時程分配，其他時段的時程分配則根據(jù)長短歷時同頻率相包形式選取。以城關鎮(zhèn)的西干渠流域石瑤村六組百年一遇的設計暴雨為例，根據(jù)公式（4）和（5）和“河南省24 h典型暴雨雨序圖”可得到圖1所示的24 h設計暴雨時程分配圖，其他時段例如，小流域匯流時間2 h百年一遇的設計暴雨時程分配，則選擇第14和15個時段的暴雨作為時程分配，具體情況見表3，同理可到的5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇的設計暴雨時程分配。

圖1 石瑤村六組百年一遇24小時設計暴雨時程分配圖

表3 石瑤村六組匯流時間設計暴雨時程分配表

根據(jù)設計暴雨參數(shù)計算、設計暴雨量計算以及設計暴雨時程分配計算的成果，得到了伊川縣范圍內小流域設計暴雨的計算成果。

4 結論

通過文章分析，確定了伊川縣山洪災害設計暴雨的計算方法，為河南省小流域山洪災害設計暴雨計算提供了參考。在實際的山洪災害防治工作中，應在調查基礎上，深入分析防災對象所在小流域以及防災對象上游集水區(qū)的山洪災害防治區(qū)暴雨特性、小流域特征，研究歷史山洪災害情況，以小流域為單元合理選擇適用于當?shù)氐脑O計暴雨洪水計算方法和水文模型等分析計算方法，進一步提高山洪災害防御水平。

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P426.616

A

1673-8853（2017）03-0010-02

2017-01-23

編輯：趙鑫

舒丹丹（1983-），女，工程師，主要從事水文規(guī)劃設計研究工作。