寧夏中寧縣渠口農(nóng)場(chǎng)“180701”暴雨洪水分析

徐 海

(寧夏回族自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局 固原分局，寧夏 固原 756000)

0 引 言

寧夏農(nóng)墾國(guó)有渠口農(nóng)場(chǎng)位于中寧縣和青銅峽市之間，地處衛(wèi)寧灌區(qū)黃河以北，西靠賀蘭山東麓余脈，東臨黃河，屬干旱區(qū)。全場(chǎng)占地總面積3.467×104hm2，其中有耕地0.407×104hm2以上(含太陽(yáng)梁0.107×104hm2)，濕地2 718.667 hm2，丘陵、荒漠草原約2.667×104hm2。區(qū)域內(nèi)發(fā)育有紅崖溝，其水文特征為降水少、風(fēng)沙大、植被稀少、泥沙大、水質(zhì)差，洪水主要由局地暴雨形成，歷時(shí)短、陡漲陡落。

2018年7月1日，青銅峽市廣武至中寧縣石空一帶、中寧縣鳴沙至紅寺堡區(qū)西北部降大到暴雨，局地大暴雨。

暴雨中心由中寧縣渠口農(nóng)場(chǎng)一帶沿清水河逐漸向南移動(dòng)，中寧縣渠口農(nóng)場(chǎng)一帶暴雨中心最大降雨量為渠口農(nóng)場(chǎng)紅崖站113.2 mm，強(qiáng)降雨過(guò)程主要集中在14∶00至16∶00。

受降雨影響，黃河兩岸諸溝及清水河流域部分溝道出現(xiàn)洪水過(guò)程。受此次洪水影響，紅崖水位站水位計(jì)被沖毀，109國(guó)道廣武段被沖斷，個(gè)別溝道兩岸的水工建筑物、部分農(nóng)田損毀受災(zāi)。

1 暴雨分析

1.1 暴雨成因

7月1日，低空強(qiáng)勁的偏南風(fēng)氣流為寧夏輸送了大量的水汽。與此同時(shí)，地面有冷空氣過(guò)境，冷暖空氣在寧夏上空交匯，使中低層的不穩(wěn)定能量得以釋放，產(chǎn)生較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，從而造成此次暴雨天氣過(guò)程。

1.2 降雨情況

根據(jù)渠口農(nóng)場(chǎng)及其附近雨量站實(shí)測(cè)資料，7月1日中寧縣渠口農(nóng)場(chǎng)一帶降雨從8∶00開(kāi)始至20∶00左右止，降雨持續(xù)時(shí)間12 h，主雨歷時(shí)3 h，最大降雨量點(diǎn)為紅崖站113.2 mm。

降雨中心位于渠口農(nóng)場(chǎng)紅崖村，降雨中心強(qiáng)降雨過(guò)程發(fā)生在14∶00至16∶00，紅崖站3 h累計(jì)降雨量為84.8 mm，四眼井站3 h累計(jì)降雨量為57.6 mm。

代表站降水量統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

代表站降雨量時(shí)程分配見(jiàn)圖1-圖4。

表1 代表站降雨量統(tǒng)計(jì)

圖1 紅崖站降雨量時(shí)程分配圖

圖2 四眼井站降雨量時(shí)程分配圖

圖3 大石頭井站降雨量時(shí)程分配圖

圖4 渠口農(nóng)場(chǎng)站降雨量時(shí)程分配

1.3 降雨強(qiáng)度

根據(jù)《降水量等級(jí)》(GB/T 28592-2012)標(biāo)準(zhǔn)，本次各代表站降雨過(guò)程多在12 h內(nèi)，渠口農(nóng)場(chǎng)一帶降雨量等級(jí)在暴雨以上，紅崖站、四眼井站為大暴雨，各代表站降雨強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

1.4 暴雨籠罩面積及降雨總量

“180701”中寧縣渠口農(nóng)場(chǎng)降雨中心位于紅崖村， 降雨10～25 mm籠罩面積4 902 km2，占整個(gè)暴雨籠罩面積的40.7%，降雨總量0.86×108m3，占總降雨量的32.1%；25～50 mm籠罩面積2 963 km2，占整個(gè)暴雨籠罩面積的24.6%，降雨總量1.11×108m3，占總降雨量的41.6%；50～100 mm籠罩面積607 km2，占整個(gè)暴雨籠罩面積的5.0%，降雨總量0.46×108m3，占總降雨量的17.0%，見(jiàn)表3及圖5，暴雨面深關(guān)系見(jiàn)圖6。

表2 各站點(diǎn)降雨等級(jí)

表3 暴雨籠罩面積及降雨總量比例分配

圖5 降雨量分布圖

圖6 暴雨雨深-面積關(guān)系線

1.5 暴雨重現(xiàn)期

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，本次渠口農(nóng)場(chǎng)暴雨中心紅崖站最大6 h降雨量103 mm，最大12 h降雨量113.2 mm，重現(xiàn)期超過(guò)200年一遇；四眼井站最大6 h降雨量71.8 mm，最大12 h降雨量78 mm，重現(xiàn)期50年一遇；大石頭井站最大12 h降雨量59.6 mm，重現(xiàn)期20年一遇；渠口農(nóng)場(chǎng)站最大12 h降雨量52.2 mm，重現(xiàn)期10～20年一遇。代表站暴雨中心不同時(shí)段最大點(diǎn)雨量重現(xiàn)期見(jiàn)表4。

表4 代表站暴雨中心不同時(shí)段最大點(diǎn)雨量及重現(xiàn)期

2 洪水分析

2.1 洪水情況

本次主要對(duì)渠口農(nóng)場(chǎng)及其周邊8條溝道進(jìn)行了調(diào)查，見(jiàn)表5。其中，紅崖溝、干河子溝、大佛溝、崾峴子溝為固定調(diào)查斷面。點(diǎn)繪紅崖溝、干河子溝固定調(diào)查斷面1979-2018年歷年最大洪峰流量頻率曲線，見(jiàn)圖7-圖8。紅崖溝洪峰流量416 m3/s為100年一遇洪水；干河子溝洪峰流量335 m3/s為40年一遇洪水，其它溝道為5～30年一遇洪水。

表5 各溝道洪水統(tǒng)計(jì)表

圖7 紅崖溝站歷年最大流量頻率曲線

圖8 干河子溝站歷年最大流量頻率曲線

2.2 徑流系數(shù)

紅崖溝流域面積50.1 km2，比降15.2‰，本次降雨全流域產(chǎn)流，洪峰流量416 m3/s。據(jù)調(diào)查，洪水總量為152×104m3，根據(jù)流域降雨量等值線圖計(jì)算出流域降水總量383×104m3，平均降水深76.4 mm，求得斷面徑流系數(shù)0.40，即有40%的降雨形成出口斷面的徑流。

2.3 由實(shí)測(cè)暴雨計(jì)算洪水

紅崖雨量站實(shí)測(cè)累計(jì)降雨量113.2 mm，經(jīng)前分析計(jì)算流域面平均降雨量76.4 mm，根據(jù)點(diǎn)雨量過(guò)程分配紅崖溝面雨量時(shí)段過(guò)程見(jiàn)表6。

表6 紅崖溝時(shí)段點(diǎn)面雨量統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表6

依據(jù)《寧夏暴雨圖集》提供的方法， 計(jì)算出斷面1 h面平均雨量，然后將面雨量按降雨過(guò)程進(jìn)行分配，最后計(jì)算產(chǎn)流和匯流。產(chǎn)流計(jì)算采用扣損法，即：

Ri=Hi-fi

式中：Ri為產(chǎn)流期某時(shí)段凈雨，mm；Hi為產(chǎn)流期某時(shí)段面雨量，mm；fi為產(chǎn)流期某時(shí)段損失水量,mm。

經(jīng)計(jì)算，紅崖溝斷面洪峰流量397 m3/s，與調(diào)查洪峰流量接近，可以相互佐證。

表7 紅崖溝斷面凈雨量計(jì)算表 /mm

表8 紅崖溝斷面洪水計(jì)算表

3 結(jié) 論

1) 本次暴雨中心紅崖溝站降雨量113.2 mm為200年一遇。

2) 本次暴雨形成最大洪峰流量出現(xiàn)在紅崖溝，洪峰流量416 m3/s為100年一遇洪水。

3) 由降雨量推算出紅崖溝徑流系數(shù)0.40，即有40%的降雨形成出口斷面的徑流。

4) 公路橋梁、水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)常采用理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，往往設(shè)計(jì)值偏大，在水文站無(wú)法控制地區(qū)，暴雨洪水調(diào)查資料尤為寶貴，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用暴雨洪水調(diào)查成果。

5) 暴雨洪水調(diào)查能為防汛搶險(xiǎn)救災(zāi)提供及時(shí)可靠的依據(jù)。