新疆溫宿縣山洪災(zāi)害分析評價

邸飛艷

（新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 概況

溫宿縣隸屬阿克蘇地區(qū)，位于塔里木盆地北緣，屬北溫帶大陸性干旱氣候。特點是氣候干燥，降水少，蒸發(fā)大，日照充足，晝夜溫差大，夏季酷熱，冬季干冷，春季多風(fēng)沙。春季多大風(fēng)沙塵、夏季對流天氣造成冰雹、暴雨天氣頻發(fā)，暴雨是溫宿縣形成洪水的主要原因。年均降水量65.4 mm，年均氣溫10.10℃，年均無霜期185 d。

2010—2012 年，新疆維吾爾自治區(qū)進(jìn)行了山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施項目建設(shè)，在山洪災(zāi)害防治縣有山洪災(zāi)害防治任務(wù)的區(qū)域，建設(shè)了監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和群測群防體系，經(jīng)分析，確定了溫宿縣5 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中受山洪災(zāi)害威脅嚴(yán)重的28 個沿河自然村落作為防災(zāi)對象。

2 山洪災(zāi)害分析評價

2.1 基礎(chǔ)資料

以溫宿縣山洪災(zāi)害基礎(chǔ)工作底圖、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及溫宿縣山洪災(zāi)害調(diào)查評價資料為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)可用性、可靠性、完整性及一致性分析，結(jié)合計算方法，對工作底圖、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、調(diào)查評價成果、歷史洪痕等資料進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的分析與計算模型，開展工作[1-2]。

考慮當(dāng)?shù)胤姥礈p災(zāi)、城市發(fā)展規(guī)劃等實際需求，確定本次分析評價的28 個對象，形成評價對象名目。根據(jù)地域分布、自然地理條件、流域?qū)傩缘忍卣?，選取“吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊”作為典型分析對象進(jìn)行方法選擇及計算。

2.2 設(shè)計暴雨計算

主要包括設(shè)計暴雨參數(shù)確定、設(shè)計暴雨計算及設(shè)計暴雨時程分配。設(shè)計暴雨主要采用1983 年刊印的《新疆維吾爾自治區(qū)可能最大暴雨圖集》確定的方法計算。

2.2.1 設(shè)計暴雨參數(shù)

根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)可能最大暴雨圖集》的溫宿縣各時段、各頻率暴雨變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs與Cv比值（Cs/Cv）。結(jié)合相關(guān)圖集，將暴雨圖集數(shù)字化并與溫宿縣小流域疊加，得到常規(guī)時段暴雨等值線圖、變差系數(shù)等值線圖[2]，與分析評價對象小流域進(jìn)行疊加，按集水區(qū)形心位置進(jìn)行插值，可得到1 h、6 h 和24 h 的暴雨均值和Cv值，按Cs=3.5Cv（1 h、6 h）、Cs=2.5Cv（24 h），查“皮III 曲線模比系數(shù)Kp值表”，得各設(shè)計暴雨頻率相應(yīng)的Kp值，乘以得各頻率對應(yīng)的設(shè)計點雨量[3]。

由上計算可得到溫宿縣28 個分析對象的設(shè)計暴雨成果。以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊為例，設(shè)計暴雨參數(shù)成果見表1。

2.2.2 設(shè)計暴雨計算

在前述設(shè)計暴點雨量計算基礎(chǔ)上，根據(jù)分析對象小流域的面積查“阿克蘇地區(qū)時面深綜合曲線”，可得各小流域1 h、6 h、24 h 點面雨量轉(zhuǎn)換系數(shù)α，乘以設(shè)計點雨量可得到其設(shè)計面雨量；在此基礎(chǔ)上，按照以下公式求得不同歷史的設(shè)計面雨量[3]。

式中：H1p——設(shè)計1 h 點雨量；

表1 協(xié)合拉村3 小隊設(shè)計暴雨參數(shù)表

H24p——設(shè)計24 h 點雨量；

t——設(shè)計歷時；

n1、n2、n3——設(shè)計點暴雨遞減指數(shù)。

依據(jù)以上步驟，可得28 個分析對象設(shè)計暴雨，以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊為例，計算結(jié)果如表2。

表2 協(xié)合拉村3 小隊設(shè)計暴雨成果表

2.2.3 設(shè)計暴雨時程分配

根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)可能最大暴雨圖集》中的24 h 典型雨序進(jìn)行分析，根據(jù)匯流時間內(nèi)的雨序與典型雨序相同的原則進(jìn)行降雨分配計算[4]。以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊100 年一遇的設(shè)計暴雨為例，24 h 設(shè)計暴雨時程分配圖如圖1 所示，匯流時間8 h各頻率設(shè)計暴雨時程分配見表3。

圖1 3 小隊100 年一遇24 h 設(shè)計暴雨時程分配圖

小流域匯流時間8 h 內(nèi)，各頻率下設(shè)計暴雨時程分配見表3。

表3 協(xié)合拉村3 小隊匯流時間設(shè)計暴雨時程分配表

2.3 設(shè)計洪水計算

由于缺乏資料，采用洪峰流量面積指數(shù)法推求調(diào)查斷面設(shè)計洪峰流量，計算公式如下，綜合考慮，面積比指數(shù)n取0.60。

式中：Qp——頻率為P的設(shè)計斷面洪峰流量，m3/s；

Fp——設(shè)計斷面以上的流域面積，km2；

Qd——頻率為P時參證站洪峰流量，m3/s；

Fd——參證站以上的流域面積，km2；

n——面積比指數(shù)。

溫宿縣沿河村落設(shè)計洪水頻率與設(shè)計暴雨的頻率保持一致；按《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》確定為P=20%、P=10%、P=5%、P=2%、P=1%5 種；未進(jìn)行可能最大洪水分析。以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊為例，設(shè)計洪水成果如表4 所示。

表4 3 小隊控制斷面的設(shè)計洪水成果

設(shè)計洪水過程線由典型洪水過程，采用同倍比放大法推求而得，以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊為例，不同頻率設(shè)計洪水過程線見圖2。

圖2 協(xié)和拉村3 小隊設(shè)計洪水過程線

2.4 防洪能力評價

參照小流域基礎(chǔ)信息確定防災(zāi)對象、成災(zāi)水位、對應(yīng)流量洪水頻率；采用山洪災(zāi)害調(diào)查匯總成果，針對各沿河村落，進(jìn)行各級危險區(qū)內(nèi)人口統(tǒng)計，參照小流域基礎(chǔ)信息，繪制防災(zāi)對象的現(xiàn)狀防洪能力圖。并綜合確定沿河村落現(xiàn)狀防洪能力，綜合評價見表5 所示。

表5 溫宿縣防洪能力現(xiàn)狀統(tǒng)計表

由表5 可以看出，溫宿縣17 個（不含防洪能力在100 年以上的）沿河村落，總?cè)藬?shù)為1 945 人，其中極高危險區(qū)（＜5 年一遇）為 312 人，高危險區(qū)（5～20 年一遇）為 1 109 人，危險區(qū)（＞20 年一遇）為 524 人，分別占總?cè)丝诘?6.0%、57.0%及26.0%。28 個沿河村落中，有11 個現(xiàn)狀防洪能力在100 年一遇以上，受暴雨山洪災(zāi)害影響的幾率不高。

3 雨量預(yù)警指標(biāo)

根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》，對溫宿縣的28 個分析對象中現(xiàn)狀防洪能力小于100 年一遇的分析對象計算預(yù)警指標(biāo)。

由洪峰流量面積指數(shù)法推求以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊臨界雨量，在此基礎(chǔ)上綜合確定雨量預(yù)警指標(biāo)（分為準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移和立即轉(zhuǎn)移）；將臨界雨量作為立即轉(zhuǎn)移指標(biāo)；在臨界雨量基礎(chǔ)上“折減”15%作為準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移指標(biāo)。吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊預(yù)警指標(biāo)成果見表6 所示。

表6 協(xié)和拉村3 小隊預(yù)警指標(biāo)成果表

4 結(jié)語

以吐木秀克鎮(zhèn)協(xié)合拉村3 小隊為例，對溫宿縣28 個沿河村落進(jìn)行了設(shè)計暴雨計算、設(shè)計洪水計算、現(xiàn)狀防洪能力評價并提出了雨量預(yù)警指標(biāo)，為溫宿縣山洪災(zāi)害防治提供了技術(shù)支撐。

根據(jù)對分析評價成果的初步分析，評價成果具有以下特點，充分認(rèn)識這些特點將為溫宿縣后續(xù)山洪災(zāi)害防治提供重要支撐。

第一，小流域山洪洪峰模數(shù)較大。分析表明，導(dǎo)致山洪的降雨具有短歷時、強(qiáng)降雨等特點，且多發(fā)生在河流源頭地區(qū)，涉及面積較小，流域坡面比降和溝道比降均較大，因此，洪水陡漲陡落，洪峰模數(shù)較大。

第二，分析評價中以各沿河村落漲洪歷時為基礎(chǔ)，初步分析了沿河村落暴雨洪水預(yù)警響應(yīng)時間及其分布情況，這對山洪災(zāi)害防治預(yù)案編制及預(yù)警、監(jiān)測站點布設(shè)等均具有重要作用。

第三，充分運用好縣域沿河村落危險區(qū)分布圖、各級危險區(qū)人口分布、沿河村落匯流時間、預(yù)警指標(biāo)等信息，進(jìn)一步改進(jìn)監(jiān)測站點布設(shè)、站點預(yù)警信息的關(guān)聯(lián)、預(yù)警指標(biāo)等工作。