山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)分析

（遼寧省葫蘆島水文局，遼寧葫蘆島125000）

山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)分析

王慶花，張宏偉

（遼寧省葫蘆島水文局，遼寧葫蘆島125000）

文中以遼寧省葫蘆島市建昌縣為例，分析了山洪災(zāi)害的成因及特點(diǎn)，并進(jìn)行了山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)的分析和計(jì)算。采用水位-流量反推法計(jì)算出相關(guān)流域的臨界雨量，從而確定相應(yīng)村落的告知、警戒、緊急轉(zhuǎn)移雨量值。

山洪災(zāi)害；臨界雨量；建昌縣

山洪災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)，洪峰流速大、流量大等特點(diǎn)，同時(shí)往往還伴隨泥石流的發(fā)生，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全有較大威脅，因此做好山洪災(zāi)害的預(yù)警工作顯得尤為重要。山洪災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警體系作為科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)的重要手段，它的判斷依據(jù)主要有臨界雨量、臨界水位等指標(biāo)，由于目前葫蘆島地區(qū)雨量站的分布較為均勻密集，雨量信息獲取較為方便及時(shí)，因此文中主要采用臨界雨量作為判斷依據(jù)。

臨界雨量的分析計(jì)算有水位流量反推法和P-Ⅲ型頻率分析法等多種方法。建昌縣由于受水文資料條件的限制，雨量預(yù)警指標(biāo)采用水位流量反推法。

選擇遼寧省葫蘆島市建昌縣山洪災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)，全面、準(zhǔn)確地分析山洪災(zāi)害重點(diǎn)防治區(qū)內(nèi)沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)的預(yù)警指標(biāo)，重點(diǎn)分析流域的臨界雨量，進(jìn)而確定告知、警戒、緊急轉(zhuǎn)移雨量預(yù)警指標(biāo)。

1 研究區(qū)概況

建昌縣位于遼寧西部山區(qū)，地處北溫帶，地處暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫9℃，多年平均降水量560 mm。大凌河、小凌河、六股河、青龍河均發(fā)源于建昌縣，匯入渤海。六股河、大凌河從建昌縣穿境而過，建昌縣境內(nèi)大凌河長63 km，流域面積1 199 km2，占建昌縣行政面積的37.65%；六股河境內(nèi)，長91.91 km，流域面積1 419.5 km2，占總面積的44.57%；其它河流僅占17.78%。

2 山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標(biāo)

2.1 預(yù)警時(shí)段確定

預(yù)警時(shí)段選用典型降雨場次的典型降雨歷時(shí)。首先確定最長時(shí)段，將流域匯流時(shí)間作為預(yù)警指標(biāo)的最長時(shí)段，也可以在此基礎(chǔ)上適當(dāng)延長；其次確定典型時(shí)段，根據(jù)防災(zāi)對(duì)象所在流域的暴雨特性、流域面積、河道的平均比降、下墊面情況等因素，確定比匯流時(shí)間小的短歷時(shí)預(yù)警時(shí)段；最后綜合分析確定，參考前期基礎(chǔ)工作形成的流域單位線信息，充分考慮流域暴雨與下墊面特征以及歷史山洪情況，綜合分析防災(zāi)對(duì)象所處河段的斷面形狀、洪水上漲速度、轉(zhuǎn)移路線和影響人口等因素后，從而確定防災(zāi)對(duì)象的典型預(yù)警時(shí)段，由最小預(yù)警時(shí)段開始，直至流域匯流時(shí)間。

這次評(píng)價(jià)分析建昌縣的17個(gè)小流域匯流時(shí)間均小于7 h。另外結(jié)合建昌縣現(xiàn)有的降雨觀測(cè)儀器型號(hào)和雨情信息傳輸手段，確定建昌縣防災(zāi)對(duì)象預(yù)警時(shí)段確定為1 h、2 h、3 h、6 h、24 h。

2.2 臨界雨量計(jì)算

在確定各防災(zāi)對(duì)象成災(zāi)水位、預(yù)警時(shí)段的基礎(chǔ)上，首先計(jì)算出防災(zāi)對(duì)象成災(zāi)水位對(duì)應(yīng)的流量，然后根據(jù)流量反算出臨界雨量值。確定方法如下：

1）對(duì)設(shè)計(jì)面暴雨強(qiáng)度進(jìn)行合理性分析，具體分析方法：采用流域附近的雨量站歷史觀測(cè)資料進(jìn)行頻率計(jì)算，用頻率計(jì)算出的1 h典型頻率降雨量與用《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》（1998年版）計(jì)算出的同頻率設(shè)計(jì)面暴雨強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》（1998年版）計(jì)算結(jié)果，大于實(shí)測(cè)雨量資料頻率計(jì)算結(jié)果時(shí)，應(yīng)采用實(shí)測(cè)雨量資料頻率計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算過程中，按照實(shí)測(cè)雨量資料計(jì)算出的1 h典型頻率降雨量與按照《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》（1998年版），計(jì)算出的1 h面雨量大致相近，為簡化計(jì)算，用1 h面雨量替換偏大的設(shè)計(jì)面暴雨強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。確定采用的面暴雨強(qiáng)度符合山洪災(zāi)害中小流域的特性。采用推理公式法計(jì)算各頻率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪峰流量，繪制設(shè)計(jì)洪峰流量頻率關(guān)系曲線，如圖1。

圖1 設(shè)計(jì)洪峰流量-頻率關(guān)系曲線

2）計(jì)算防災(zāi)對(duì)象典型頻率預(yù)警時(shí)段（1 h、2 h、3 h、6 h、24 h、歷時(shí)）設(shè)計(jì)暴雨。對(duì)計(jì)算小流域雨量代表站歷年最大2，3 h實(shí)測(cè)雨量系列資料進(jìn)行頻率計(jì)算，用代表站（小流域）2，3 h典型頻率雨量作為防災(zāi)對(duì)象2，3 h典型頻率設(shè)計(jì)暴雨。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制預(yù)警時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨與頻率關(guān)系曲線，如圖2。

3）根據(jù)防災(zāi)對(duì)象控制斷面水位流量關(guān)系曲線，查得成災(zāi)水位對(duì)應(yīng)流量Q災(zāi)。根據(jù)設(shè)計(jì)洪峰流量-頻率關(guān)系曲線，查得Q災(zāi)對(duì)應(yīng)的頻率。最后根據(jù)預(yù)警時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨-頻率關(guān)系曲線，得到各預(yù)警時(shí)段的相應(yīng)臨界雨量值，見圖3。

2.3 雨量預(yù)警指標(biāo)綜合確定

圖2 預(yù)警時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨-頻率關(guān)系曲線

圖3 預(yù)警時(shí)段臨界雨量圖

按照《山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)技術(shù)要求》規(guī)定，綜合考慮可能影響雨量預(yù)警指標(biāo)的因素，結(jié)合臨界雨量，綜合確定防災(zāi)對(duì)象的告知、警戒和緊急轉(zhuǎn)移三級(jí)預(yù)警指標(biāo)。繪制的建昌縣小北溝屯、水泉十隊(duì)、吳坤杖子組等地區(qū)的預(yù)警指標(biāo)成果表，見表1所示。

表1 建昌縣預(yù)警指標(biāo)成果表

這次計(jì)算中，臨界雨量是從與成災(zāi)水位相對(duì)的洪峰流量推算得到的，其量值為凈雨值，在確定各級(jí)別預(yù)警指標(biāo)時(shí)還要考慮實(shí)時(shí)的流域蓄水情況。故在數(shù)值上認(rèn)為臨界雨量即為緊急的預(yù)警指標(biāo)，這是從洪水反算到降雨得出的信息。

3 成果合理性分析

合理性分析是預(yù)警指標(biāo)成果校核的重要內(nèi)容，根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)技術(shù)要求》[6]規(guī)定，可采用以下方法，進(jìn)行預(yù)警指標(biāo)的合理性分析：

1）與該地區(qū)歷史發(fā)生的山洪災(zāi)害進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證預(yù)警指標(biāo)的合理性。

2）與多種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而避免因某一種方法的不確定性所產(chǎn)生的較大偏差。

3）與流域大小、氣候條件、地形地貌、植被覆蓋率、等因素相似防災(zāi)對(duì)象的預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行分析比較，即采用比擬的方法，對(duì)預(yù)警指標(biāo)的合理性進(jìn)行檢查。

因?yàn)橛煤樗^程反推雨量預(yù)警指標(biāo)不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，所以要注意分析產(chǎn)生誤差的原因及問題。具體表現(xiàn)為：①防災(zāi)對(duì)象成災(zāi)水位確定要具有代表性；②水位流量關(guān)系計(jì)算時(shí)注意比降、糙率的合理性；③降雨徑流計(jì)算時(shí)注意合理地選擇產(chǎn)流、匯流、演進(jìn)各個(gè)環(huán)節(jié)的算法與參數(shù)值。建昌縣各流域防災(zāi)對(duì)象在計(jì)算過程中已經(jīng)考慮上述三方面內(nèi)容，并進(jìn)行了相應(yīng)分析，保證計(jì)算過程和計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確性，從而保證指標(biāo)的合理性。

4 結(jié)論

文中以遼寧省葫蘆島市建昌縣為例，探討了山洪災(zāi)害的成因以及特點(diǎn)，概括為區(qū)域性明顯，易發(fā)性強(qiáng)；季節(jié)性強(qiáng)，頻率高；破壞性強(qiáng)，危害嚴(yán)重。采用水位流量反推法，明確了重點(diǎn)防治區(qū)內(nèi)沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)的預(yù)警雨量值，著重分析了防災(zāi)對(duì)象的臨界雨量，進(jìn)而確定告知、警戒、緊急轉(zhuǎn)移雨量預(yù)警指標(biāo)。

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2017-02-20