岷縣迭藏河小流域“6.22”暴雨洪水調(diào)查分析

王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

岷縣迭藏河小流域“6.22”暴雨洪水調(diào)查分析

王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

2016年6月22日岷縣境內(nèi)普降暴雨，山洪暴發(fā)。迭藏河流域區(qū)梅川鎮(zhèn)、麻子川鄉(xiāng)等地嚴(yán)重受災(zāi)。從氣象衛(wèi)星、雷達(dá)臨近跟蹤探測(cè)資料對(duì)本次暴雨成因進(jìn)行分析，搜集翔實(shí)可靠的暴雨洪水資料對(duì)暴雨中心雨量進(jìn)行調(diào)查驗(yàn)證。選取迭藏河寺溝鄉(xiāng)斷面以上流域7個(gè)洪調(diào)點(diǎn)進(jìn)行洪水調(diào)查，對(duì)洪峰流量、洪水總量進(jìn)行分析計(jì)算和驗(yàn)證，確定了洪水重現(xiàn)期，形成可靠的水文數(shù)據(jù)，為本地區(qū)水資源規(guī)劃、工程建設(shè)提供重要科學(xué)依據(jù)。

暴雨成因；比降面積；曼寧公式；迭藏河

1 流域概況

迭藏河系洮河二級(jí)支流，發(fā)源于長(zhǎng)江流域和黃河流域分水嶺大拉梁(鐵赤梁)北側(cè)，境內(nèi)海拔2 300～3 750 m，流域內(nèi)降雨充沛，年降雨量580～638.3 mm，年平均氣溫5.0℃。迭河自發(fā)源地流經(jīng)麻子川鄉(xiāng)上溝村、吳納村、綠葉村、陰坡村、立珠村及綠沙村等。流域面積452 km2，河道比降27.5‰，流域地貌屬高原景觀形態(tài)，地表切割較小，河谷寬淺，氣溫高寒陰濕，植被良好，上游有森林分布，山坡有針葉松、喬木、灌木覆蓋，盆地有草原、灌木叢生。牧草豐盛，發(fā)展畜牧業(yè)得天獨(dú)厚。流域位置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 迭藏河小流域河流水系站網(wǎng)分布圖

2 暴雨成因分析

根據(jù)定西市氣象局云圖分析，造成該次定西市部分地區(qū)強(qiáng)降水過(guò)程，主要是由高原槽和低層切變線兩個(gè)系統(tǒng)交換引起。22日08時(shí)500 hpa天氣圖上，青海北部西風(fēng)氣流中有弱波動(dòng)，青藏高原上空有一低槽，槽前、高原東部SW氣流明顯且向東北延伸至合作、武都一帶；700 hpa天氣圖上，高原東側(cè)存在偏南風(fēng)和切變線，輻合區(qū)位于甘肅西南部。22日20時(shí)：500 hpa天氣圖上，高原槽加強(qiáng)并東移南壓至民勤-西寧-吉邁一線，其前SW氣流控制定西市；700 hpa天氣圖上，高原東側(cè)切變線位于榆中-合作與平?jīng)?武都間，定西市正好在切變線上和輻合中心。因此，定西市當(dāng)天下午到前半夜主要受低空切變線影響、后半夜主要受高原槽影響而出現(xiàn)明顯降雨。另外，高原東側(cè)SW氣流發(fā)展并維持、河套西北方冷空氣南下分別為暴雨產(chǎn)生提供了水汽條件、動(dòng)力抬升條件。從氣象衛(wèi)星、雷達(dá)的臨近跟蹤探測(cè)資料分析，22日下午到夜間，定西市南部、東部，即岷縣、漳縣、隴西、通渭降雨云系明顯、回波強(qiáng)度較強(qiáng)、維持時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)而造成了部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暴雨天氣。

表1 南溝河及周邊降水量監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 mm

3 雨量調(diào)查驗(yàn)證

根據(jù)岷縣水務(wù)局、岷縣氣象局提供的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)看，此次暴雨以麻子川鄉(xiāng)上溝村為中心，逐漸向四周遞減，上溝村累計(jì)降水量230.2 mm為最大，麻子川、阿塢、旋窩、吳納在113.2～156 mm之間，秦許、寺溝馬燁林場(chǎng)、馬燁村、麻子川占扎路、寺溝巴仁在47.6～78.4 mm之間，下阿陽(yáng)處于本次降水的邊緣地帶為8.5 mm。降水從6月22日18時(shí)開(kāi)始，至6月23日10時(shí)結(jié)束，歷時(shí)16小時(shí)，主要降水過(guò)程集中在6月22日20時(shí)至23時(shí)之間，上溝村1小時(shí)降水量達(dá)76.8 mm，3 h降水量達(dá)147.6 mm；1 h降水量麻子川、旋窩、阿塢、吳納4處監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在30 mm以上；3 h降水量麻子川、旋窩、阿塢、吳納4處監(jiān)測(cè)點(diǎn)在50 mm以上。此次暴雨呈現(xiàn)降水量和降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、范圍小、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，尤其是岷縣麻子川鄉(xiāng)上溝村為暴雨中心，降水高度集中，降水強(qiáng)度最大。降水量監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

2016年6月30日，調(diào)查組對(duì)此次暴雨中心，岷縣麻子川鄉(xiāng)上溝村降水量進(jìn)行了驗(yàn)證調(diào)查。該站點(diǎn)距岷縣縣城中心26 km。經(jīng)調(diào)查組核實(shí)，所有調(diào)查點(diǎn)承雨器內(nèi)存水應(yīng)為6月22日18時(shí)至6月23日10時(shí)降水，有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 “6·22”暴雨調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 mm

調(diào)查組對(duì)暴雨中心雨量的驗(yàn)證調(diào)查值在220～238 mm之間，與岷縣水利局、岷縣氣象局提供的資料基本一致，可見(jiàn)此次暴雨中心在麻子川鄉(xiāng)上溝村。通過(guò)調(diào)查組實(shí)地走訪調(diào)查，岷縣麻子川鄉(xiāng)上溝村降水量較岷縣其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量偏多，主要是麻子川鄉(xiāng)所處位置正好在高海拔向低海拔過(guò)度地帶，冷暖氣流易于形成鋒面雨，南溝河流域處于大拉梁南面，此次調(diào)查暴雨中心雨量值為220～238 mm，與縣水務(wù)局防汛辦提供的上溝村自記雨量計(jì)記錄值230.2mm基本一致。據(jù)此說(shuō)明岷縣水務(wù)局、岷縣氣象局提供的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)可靠，按照表1數(shù)據(jù)繪制岷縣迭藏河流域“6.22”降水量等值線圖，見(jiàn)圖2。

圖2 迭藏河小流域河流“6.22”降水量等值線圖

4 洪水分析計(jì)算

經(jīng)臨洮水文局洪水調(diào)查人員通過(guò)對(duì)迭藏河寺溝鄉(xiāng)以上流域現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，按照水利部《水文調(diào)查規(guī)范》 (SL196—97)和《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》(GB 50179—93)等有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)GPS定位，確定基準(zhǔn)點(diǎn)高程2 514.870 m，選取有代表性、較為順直、斷面較規(guī)整、河床較穩(wěn)定、控制條件較好、洪痕較明顯、便于測(cè)量的上溝村一社、吳納村、綠葉村、陰坡村上、陰坡村下、立珠村和綠沙村的七個(gè)洪水調(diào)查河段，此七個(gè)河段左右岸均為山坡或農(nóng)田，河床由塊石和砂礫石組成。

4.1 流量分析

調(diào)查洪峰流量的計(jì)算主要有水位流量關(guān)系法、比降面積法、水面曲線法、水力學(xué)公式法和模型試驗(yàn)法等。由于迭藏河及其支流沒(méi)設(shè)立水文站，沒(méi)有觀測(cè)的水文資料，為了確定這次洪水的洪峰流量，只能通過(guò)洪水調(diào)查的方法，采用比降面積法、水力學(xué)曼寧公式法來(lái)推算這次洪水的洪峰流量[1]。

4.1.1 比降-面積法原理[2-3]

應(yīng)用1994年《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》(GB 50179—93)，對(duì)于均勻順直河段，各個(gè)斷面的過(guò)水面積變化不大，各個(gè)斷面的流速水頭變化也不大，僅為斷面沿程收縮或擴(kuò)散引起的恒定非均勻流時(shí)，可用下式計(jì)算流量：

(1)

4.1.2 水力學(xué)曼寧公式[4]

采用水力學(xué)曼寧公式計(jì)算洪峰流量時(shí)，若在均勻河段各個(gè)斷面的過(guò)水面積不大時(shí)，可以忽略各個(gè)斷面流速水頭的變化，則將降水面比降代入曼寧公式進(jìn)行洪水計(jì)算，公式為：

(2)

式中：Q為洪峰流量，m3/s； n為河道糙率； A為斷面面積，m2；R為水力半徑，m；I為水面比降，‰。

考慮到河道地形的限制，調(diào)查人員對(duì)以上七個(gè)調(diào)查河段選定上、下比降斷面距離為80 m，分別采用比降面積法和水力學(xué)曼寧公式法計(jì)算洪峰流量(測(cè)定河段高程采用絕對(duì)海拔高程)。

4.1.3 洪峰流量的推算

在各個(gè)河段選擇2個(gè)控制較好的斷面作為上、下比降斷面，通過(guò)對(duì)上、下斷面的洪痕點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，并測(cè)定斷面及洪痕點(diǎn)高程(假定基面高程)。根據(jù)該河段的實(shí)際情況，河床糙率n按照《水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)》、《水文調(diào)查規(guī)范》和老專家陳滿祥[5]對(duì)甘肅省天然河道糙率研究分析結(jié)果，采用黃土高坡混水河流及間歇性河流糙率公式：

n=0.134·I0.29

(3)

式中：n為河道糙率；I為水面比降，‰。

分別采用比降面積法和水力學(xué)曼寧公式法計(jì)算洪峰流量，對(duì)兩種方法推算的洪峰流量進(jìn)行比較分析，確定各河段的洪峰流量，各河段洪峰流量推算成果見(jiàn)表3。

表3 各河段洪峰流量推算成果

通過(guò)表3比較可以明顯看出，采用曼寧公式計(jì)算的各個(gè)斷面洪峰流量偏大，其中綠葉村、陰坡村下和綠沙村計(jì)算的洪峰流量誤差相對(duì)較大，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)綠葉村、陰坡村下和綠沙村所選取的過(guò)水?dāng)嗝嫦蛳掠沃饾u擴(kuò)散，下比降斷面出現(xiàn)漫灘的情況相對(duì)較多，所以采用水力學(xué)曼寧公式計(jì)算洪峰流量欠準(zhǔn)確、誤差較大，最后確定各個(gè)斷面的洪峰流量以比降面積法推算的為準(zhǔn)。

4.1.4 洪峰流量的合理性檢查[6-7]

采用水量平衡分析法，對(duì)迭藏河從上游支流、干流各河段洪峰流量的水量平衡分析，檢驗(yàn)河段推流流量的合理性，其各河段流量成果及水量平衡分析見(jiàn)表4。

從表4可以看出，各河段推算的流量基本合理。通過(guò)上述兩種方法的分析檢驗(yàn)，認(rèn)為“6·22”迭藏洪水的洪峰流量為140 m3/s是合理的。因此，可以確定這次匯流到立珠村洪水的洪峰流量為140 m3/s。

4.2 洪水總量分析確定

由于迭藏河是洮河水系的一條支流，此區(qū)域內(nèi)沒(méi)有設(shè)立水文站，也無(wú)水庫(kù)和堤壩，因此沒(méi)有實(shí)測(cè)的流量數(shù)據(jù)和庫(kù)容曲線借用，洪水總量的估算，可借用鄰近相似河流資料用水文比擬法估算；也可根據(jù)雨量和水情，判斷洪水類型估算。我們采用參照岷縣站徑流系數(shù)法確定這場(chǎng)洪水的總量。

雨量站點(diǎn)采用迭藏河流域附近雨量站的實(shí)測(cè)值和雨量調(diào)查值，選用上溝村、麻子川村、旋窩、麻子川占扎路、下阿陽(yáng)、秦許、阿塢、寺溝巴仁、馬燁村、寺溝馬燁林場(chǎng)及吳納村11個(gè)雨量站的實(shí)測(cè)值；另外選用暴雨中心上溝村5社、上溝村2社和上溝村7社雨量調(diào)查點(diǎn)的調(diào)查值，流域平均降水量采用泰森多邊形法計(jì)算=76.4 mm，岷縣站“6·22”洪水所算得的徑流系數(shù)=0.64，迭藏河寺溝鄉(xiāng)綠沙村洪水調(diào)查點(diǎn)以上流域積水面積A=452 km2。洪水總量W計(jì)算公式為：

(4)

由(4)式計(jì)算的這次洪水的總量為0.221×108m3。

表4 各河段流量成果及水量平衡分析 m3·s-1

4.3 與歷史洪水對(duì)比

迭藏河寺溝鄉(xiāng)綠珠村以上無(wú)水文資料記載，只有通過(guò)調(diào)查走訪當(dāng)?shù)厝罕?，?jù)年齡較大的老人回憶，在1991年、1996年及2001年分別發(fā)生了三次較大洪水，其中1991年洪水為最大洪水。經(jīng)過(guò)本次調(diào)查量算對(duì)比，本次洪水的洪峰痕跡比1991年的高0.29 m。另外對(duì)迭藏河人民橋洪水調(diào)查斷面資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，依照水文頻率曲線法進(jìn)行推算，最終確定此河段發(fā)生140 m3/s洪水的重現(xiàn)期大約為20 a一遇。迭藏河小流域寺溝鄉(xiāng)調(diào)查點(diǎn)頻率曲線見(jiàn)圖3。

圖3 迭藏河小流域寺溝鄉(xiāng)調(diào)查點(diǎn)頻率曲線圖

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)迭藏河暴雨成因的分析、暴雨量的調(diào)查和驗(yàn)證，以及對(duì)不同河段洪水的調(diào)查、測(cè)量、計(jì)算，分析了洪峰流量、洪水總量，以及洪水的重現(xiàn)期，形成了比較合理、科學(xué)的水文數(shù)據(jù)。此次未造成較大人員和財(cái)產(chǎn)損失，主要原因是流域內(nèi)植被良好，暴雨中心由溝口向溝內(nèi)移動(dòng)，還得益于村委會(huì)及時(shí)使用中小河流暴雨洪水預(yù)警設(shè)施向村民傳達(dá)防洪預(yù)警信息。村民及時(shí)防范，減少外出，密切關(guān)注雨情、水情變化，相互配合的結(jié)果。但也存在很多問(wèn)題，比如雨量站點(diǎn)建設(shè)密度不夠，急需加固河堤，保證溝道暢通等諸多問(wèn)題，建議在這些區(qū)域合理建設(shè)遙測(cè)雨量站點(diǎn)，以滿足中、小流域防御突發(fā)性洪水的需求，對(duì)今后防治洪水泛濫、保護(hù)農(nóng)田和群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，將發(fā)揮重要的作用，并可為將來(lái)對(duì)本地區(qū)水資源規(guī)劃、工程建設(shè)等提供重要的科學(xué)依據(jù)。

[1]水利部.SL196-97.水文調(diào)查規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)水力水電出版社.1997.

[2]水利部.SD174-85.比降-面積法測(cè)流規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)水力水電出版社.1985.

[3]水利部.GB50179-93.河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)水力水電出版社.1993.

[4]朱曉原，張留柱，姚永熙.水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)(Ⅳ)[M].北京：中國(guó)水力水電出版社.2013.

[5]陳滿祥.陳滿祥水文水資源論文集[M].甘肅：蘭州大學(xué)出版社.2002.

[6]水利部.SL 247-1999.水文資料整編規(guī)范[S].北京：中國(guó)水力水電出版社.2000.

[7]水利部.SL 247-2012.水文資料整編規(guī)范[S].北京：中國(guó)水力水電出版社.2012.

2017-04-05

王玉平(1974-)，男，甘肅岷縣人，工程師，主要從事水文資料分析計(jì)算及水資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作。

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