永和縣山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標計算方法簡述

王云峰

（臨汾市水文水資源勘測分局，山西 臨汾 041000）

1 概況

永和縣地處呂梁山脈南端，晉陜大峽谷黃河中游東岸，臨汾市西北邊陲，南與大寧縣接壤，北與離石市的石樓縣毗鄰，西與陜西省的延川縣隔河相望，東與隰縣相連。全縣總面積1214.38km2，轄2鎮(zhèn)5個鄉(xiāng)79個村委309個自然村組，總?cè)丝?.3649萬，其中城鎮(zhèn)人口1.5221萬，農(nóng)業(yè)人口4.8428萬。

全縣屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明。冬季長而干寒，夏季短而高溫多雨、雨熱同季，秋季較短、氣候溫和。多年平均氣溫9.4℃，降水量年際變化大，年最大降雨量797mm，年最小降雨量287.7mm，年內(nèi)分配不均，汛期6—9月降水量占全年降水量的70%。

永和縣境內(nèi)河流除黃河縱貫西境外，主要有芝河及其支流段家河、桑壁河，均屬黃河水系。地表徑流主要由大氣降水補給，河川水資源量十分貧乏，許多河流常年斷流，徑流量年際變化較大。據(jù)臨汾市第二次水資源評價結(jié)果，全縣多年平均年徑流量為4058萬m3，最大年徑流量 11592萬m3，最小年徑流量1427萬m3，極值比8.1。徑流量年內(nèi)分配不均，洪水主要集中在6—9月，最大洪峰大多發(fā)生在7—8月。流域洪水均由暴雨形成，暴雨洪水來勢兇猛、持續(xù)時間短、發(fā)生頻繁，山洪災(zāi)害威脅較大。流域內(nèi)植被稀疏，水土流失嚴重，年內(nèi)泥沙主要集中于汛期。

永和縣屬晉西黃土殘垣丘陵溝壑區(qū)，山塬墚峁與河川溝渠縱橫交錯，地勢東北高、西南低，最高點茶布山峰海拔1521m，最低點芝河入黃口取材灣海拔519m。全縣三面環(huán)山，中部為河谷地，主要河流流向與地勢傾向及兩側(cè)山脈走向大體一致，山脈的脊線成為河流的天然分水嶺。

復(fù)雜的地形地貌、特殊的氣候以及人類活動的影響，導(dǎo)致全縣暴雨山洪災(zāi)害發(fā)生頻繁。山洪災(zāi)害不僅對當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施造成毀滅性破壞，而且對人民群眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成極大的損害和威脅，已成為全縣當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)中的突出問題，是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素之一。

2 山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標計算方法

山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標對山洪防御預(yù)案的可操作性起著關(guān)鍵作用，決定著當(dāng)發(fā)生山洪或泥石流時能否獲得充足的應(yīng)對時間。一般情況根據(jù)歷史降雨及山洪災(zāi)害資料，結(jié)合地形、地貌、植被、土壤類型等來確定，并在實際運用中修訂完善。對于資料較豐富地區(qū)，通常采用實測雨量統(tǒng)計法、暴雨臨界曲線法、水位或流量倒推法和綜合分析法等計算。對于少資料或無資料地區(qū)，則采用內(nèi)插法、比擬法、災(zāi)害與降雨頻率分析法等。由于永和縣境內(nèi)雨量站點稀少，許多區(qū)域為監(jiān)測空白區(qū)，加之建站時間較晚，觀測系列短、觀測手段落后，屬于暴雨資料嚴重短缺地區(qū)。因此，計算臨界雨量采用災(zāi)害與降雨頻率分析法。

2.1 典型區(qū)確定

根據(jù)山洪災(zāi)害資料，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況確定臨界雨量計算的典型區(qū)。

2.2 典型區(qū)山洪災(zāi)害頻率計算

2.3 計算與災(zāi)害相同頻率降雨量

采用《山西省水文計算手冊》中的暴雨公式，推求相應(yīng)頻率不同時段設(shè)計暴雨。

設(shè)計暴雨的時—深關(guān)系，又稱設(shè)計暴雨公式。本方法采用《山西省水文計算手冊》三參數(shù)冪函數(shù)型對數(shù)非線性暴雨公式來計算不同歷時設(shè)計雨量。

2.4 臨界雨量計算

假定災(zāi)害與降雨同頻率，將推算出的雨量設(shè)計值作為臨界雨量初值。通過與鄰近區(qū)域綜合對比分析，確定臨界雨量。

3 計算成果

根據(jù)全縣山洪災(zāi)害資料情況，確定永和縣城上游芝河流域為臨界雨量計算的典型區(qū)。

據(jù)調(diào)查，從1966—2011年的45年間，共發(fā)生洪水災(zāi)害4次，求得洪水災(zāi)害經(jīng)驗頻率約為10%。

根據(jù)確定的典型區(qū)，參照《山西省水文計算手冊》暴雨等值線圖選取代表點等，利用手冊計算程序求得典型區(qū)P=10%時不同時段設(shè)計暴雨，見表1。

表1 上游芝河流域P=10%暴雨設(shè)計值 單位：mm

根據(jù)表1結(jié)果，通過與周邊隰縣、大寧縣成果對比分析，確定永和縣典型區(qū)臨界雨量，見表2。

根據(jù)典型區(qū)臨界雨量，結(jié)合各小流域氣候、地形、地貌、地質(zhì)等水文特征，采用比擬法確定永和縣各防治區(qū)臨界雨量。

表2 永和縣典型區(qū)臨界雨量 單位：mm

4 幾點思考

第一，由于永和縣境內(nèi)暴雨洪水資料短缺，而且前期土濕影響等因素?zé)o法考慮，各防治區(qū)臨界雨量指標僅作為初值參考，在今后運用中應(yīng)根據(jù)實際情況不斷修正完善。

第二，由于調(diào)查洪災(zāi)資料難免有所缺漏，加之短歷時暴雨等值線圖采用的全部是年最大值，因此計算結(jié)果略有偏大，在實際使用過程中，需根據(jù)臨近流域的臨界雨量或雨量站資料進行適當(dāng)調(diào)整。

本文主要針對缺乏暴雨資料區(qū)域，按照災(zāi)害與降雨同頻的理念，由洪災(zāi)資料采用暴雨公式推求不同時段臨界雨量，為山洪災(zāi)害防治臨界雨量計算提供補充，在使用時應(yīng)根據(jù)災(zāi)情、地質(zhì)、地貌及降雨特性等實際情況綜合分析確定。