黃土丘陵溝壑區(qū)局部暴雨洪水調(diào)查方法探討

【摘要】本文結(jié)合多年工作實(shí)踐，對黃土丘陵溝壑區(qū)暴雨洪水調(diào)查方法進(jìn)行粗淺探討，提出暴雨洪水調(diào)查中常見問題及其解決辦法。

【關(guān)鍵詞】黃土丘陵溝壑區(qū)；暴雨洪水調(diào)查

1、引言

寧夏黃土丘陵溝壑區(qū)地處西北干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重，山大溝深，是局部暴雨洪水多發(fā)區(qū)，黃土丘陵局部溝壑的暴雨洪水災(zāi)害，已經(jīng)成為該區(qū)域主要的洪水災(zāi)害形式。

2、暴雨洪水特性

寧夏黃土丘陵溝壑區(qū)暴雨呈季節(jié)性分布，主要集中在每年的6～9月，其中7、8月占暴雨發(fā)生次數(shù)的73%。洪水的產(chǎn)流方式為超滲產(chǎn)流，形狀受暴雨的影響多為尖瘦形，洪峰陡漲陡落， 1000 m3/s以上洪水歷時(shí)3～4天；500～1000m3/s歷時(shí)2～3天；100～500m3/s，歷時(shí)1 ～2天；50～100m3/s，歷時(shí)6～15小時(shí)；50m3/s以下一般為3～5小時(shí)。

3、暴雨調(diào)查的內(nèi)容

（1）收集水文、氣象和其它部門有關(guān)的雨量觀測料，以確定降雨分布和降雨走向。（2）暴雨量的測量：調(diào)查暴雨量的承雨器皿應(yīng)露天空曠不受地形地物的影響，調(diào)查雨量時(shí)注意承雨器有無漫溢、滲漏，原器內(nèi)有無存水或加水。（3）暴雨中心雨量進(jìn)行多處調(diào)查，訪問不同對象，調(diào)查各種不同形式承雨器的雨量，進(jìn)行對比分析，并與附近雨量站實(shí)測記錄對照分析。（4）填制各調(diào)查點(diǎn)暴雨量表、繪制暴雨量等值線圖、填制暴雨調(diào)查點(diǎn)與鄰近站實(shí)測暴雨成果對照，并檢查其合理性。（5）暴雨重現(xiàn)期的計(jì)算：有資料站點(diǎn)，將雨量站多年實(shí)測同歷時(shí)的最大降雨量按大到小排列，點(diǎn)繪頻率曲線，在頻率曲線上查的本次暴雨對應(yīng)的重現(xiàn)期。無雨量資料的站點(diǎn)，點(diǎn)繪調(diào)查點(diǎn)周圍雨量站同降雨歷時(shí)多年平均降雨量等值線圖，然后在等值線圖上查得該調(diào)查點(diǎn)同歷時(shí)多年平均降雨量，用不同頻率模比系數(shù)Kp值乘以查得的平均降雨量，得出本次調(diào)查暴雨量及重現(xiàn)期。

4、洪水調(diào)查內(nèi)容

（1）洪水發(fā)生的日期，包括農(nóng)歷和陽歷日期，互相對照。（2）最高洪水位痕跡的確定和洪水漲落變化情況調(diào)查。（3）發(fā)生洪水時(shí)河道及所選斷面內(nèi)的河床組成，所選調(diào)查河段要較順直，斷面規(guī)整，河床穩(wěn)定，無壅水、回水、分流串溝、較大支流匯入。（4）洪水的地區(qū)來源及組成情況。（5）對暴雨、洪水痕跡、調(diào)查流域、河段、造成的災(zāi)害進(jìn)行攝影取證。（6）收集流域內(nèi)水利工程情況、水文站實(shí)測洪水過程。

5、洪峰流量及洪水總量的計(jì)算

洪峰流量的計(jì)算主要采用以下2種方法：

（1）水位流量關(guān)系法

如果調(diào)查河段附近有水文站，則利用水文站的水位流量關(guān)系曲線加以延長，以求得洪峰流量。

（2）比降面積法

當(dāng)能夠確定調(diào)查河段的水面比降或者在沒有水文站的河段上，采用下式計(jì)算。 ，式中：A-過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；R-水力半徑（m），R=A/2h+L，若水面寬≥100h（平均水深）時(shí)，水力半徑等于平均水深；I-洪水水面比降（10-4） I=（Z上-Z下）/L。糙率n根據(jù)河段上河床的情況參考糙率表確定，也根據(jù)附近河槽情況相似的水文站的糙率資料類比確定。糙率變化規(guī)律隨著水深增大而增大，隨著比降增大而增大。

（3）、洪水總量的計(jì)算

洪水總量的計(jì)算公式：W = a Q T ，式中：Q-洪峰流量；T-時(shí)間（單位s），被調(diào)查訪問者有觀測歷記錄時(shí)采用，固定調(diào)查斷面由于調(diào)查間隔時(shí)間長、又沒有委托觀測員情況下用下式來確定洪水歷時(shí)：t=t雨+τ，τ=L/3.6V，τ為集流時(shí)間（h），t雨-產(chǎn)生徑流的降雨歷時(shí)（h），L-河源至斷面的河道長度（km）或上游降雨地點(diǎn)至調(diào)查斷面的河道長度， V-洪水的集流速度（m/s）、約等于出口斷面最大平均流速的0.3～0.4倍。a-為概化系數(shù)0.19～0.23，，六盤山林區(qū)0.23，海原鄭旗、南華山、彭陽古城以北為0.19。

6、洪峰流量重現(xiàn)期計(jì)算

（1）有資料斷面：如本次洪水為固定斷面，將多年調(diào)查的洪峰流量按大到小排列，點(diǎn)繪頻率曲線，查得本次洪峰流量的重現(xiàn)期。

（2）無資料斷面：由于臨時(shí)調(diào)查斷面沒有實(shí)測及調(diào)查資料，很難確定重現(xiàn)期，由暴雨推求洪水，根據(jù)《寧夏暴雨洪水圖集》提供的方法，根據(jù)不同頻率和不同歷時(shí)點(diǎn)雨量均值及統(tǒng)計(jì)參數(shù)，求出設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量，然后根據(jù)不同計(jì)算分區(qū)、面積、重現(xiàn)期等選擇點(diǎn)面折減系數(shù)，求得不同保證率的面雨量。采用同頻內(nèi)包雨型，然后由面雨量過程以扣損法計(jì)算產(chǎn)流，根據(jù)推求的設(shè)計(jì)凈雨過程 Ri，采用納希瞬時(shí)單位線法，推求觀測斷面的洪峰流量及重現(xiàn)期。

7、合理性檢查與分析

（1）上下游干支流對照與分析：調(diào)查斷面每年調(diào)查的洪峰、洪量與上下游水文站實(shí)測洪峰、洪量進(jìn)行對照分析。2009年8月18日雙井子溝調(diào)查洪峰284m3/s大于韓府灣水文站洪峰240m3/s，是合理的，韓府灣站本次洪水是雙井子溝的，調(diào)查雙井子溝的洪水總量應(yīng)418萬m3小于韓府灣水文438萬m3，原因是清水河干流還有低水水量。2009年8月15日劉家溝調(diào)查洪水總量232萬m3與海原縣水務(wù)局提供海子水庫2009年8月15日蓄洪水230萬m3 基本相符，調(diào)查洪水可靠 。

（2）洪峰模數(shù)對照與分析：用洪峰流量除以面積得洪峰模數(shù)，同一條河流洪峰模數(shù)隨著面積增大而減小，如出現(xiàn)反曲因查找原因。

8、暴雨洪水重現(xiàn)期對照分析

寧夏黃土丘陵溝壑區(qū)河流洪水是由暴雨產(chǎn)生的，暴雨發(fā)生的重現(xiàn)期同洪水發(fā)生的重現(xiàn)期是一致的。但洪水的峰、量及過程是暴雨特性、下墊面及人類活動等諸多因素影響的產(chǎn)物。在同一地區(qū)上，洪水的峰、量及過程直接受降雨量、雨強(qiáng)、暴雨走向的影響，往往是暴雨的重現(xiàn)期大于洪水的重現(xiàn)期。

9、結(jié)語

本文通過寧夏黃土丘陵溝壑區(qū)局部暴雨洪水調(diào)查方法探討，科學(xué)認(rèn)識暴雨洪水發(fā)生的自然規(guī)律，正確地進(jìn)行暴雨洪水現(xiàn)場勘查、分析、確定、調(diào)查暴雨中心位置、雨區(qū)洪峰流量地區(qū)組成、洪水災(zāi)害調(diào)查評估、洪水重現(xiàn)期確定等幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題， 以滿足水利工程設(shè)計(jì)和水資源規(guī)劃的需要。

作者簡介：孫曉娟，女，（1982.10—），寧夏中衛(wèi)人，畢業(yè)于長春工程學(xué)院，本科，助理工程師。