黃土丘陵溝壑區局部暴雨洪水調查方法探討

【摘要】本文結合多年工作實踐，對黃土丘陵溝壑區暴雨洪水調查方法進行粗淺探討，提出暴雨洪水調查中常見問題及其解決辦法。

【關鍵詞】黃土丘陵溝壑區；暴雨洪水調查

1、引言

寧夏黃土丘陵溝壑區地處西北干旱區，生態環境脆弱，水土流失嚴重，山大溝深，是局部暴雨洪水多發區，黃土丘陵局部溝壑的暴雨洪水災害，已經成為該區域主要的洪水災害形式。

2、暴雨洪水特性

寧夏黃土丘陵溝壑區暴雨呈季節性分布，主要集中在每年的6～9月，其中7、8月占暴雨發生次數的73%。洪水的產流方式為超滲產流，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3～4天；500～1000m3/s歷時2～3天；100～500m3/s，歷時1 ～2天；50～100m3/s，歷時6～15小時；50m3/s以下一般為3～5小時。

3、暴雨調查的內容

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

4、洪水調查內容

（1）洪水發生的日期，包括農歷和陽歷日期，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查。（3）發生洪水時河道及所選斷面內的河床組成，所選調查河段要較順直，斷面規整，河床穩定，無壅水、回水、分流串溝、較大支流匯入。（4）洪水的地區來源及組成情況。（5）對暴雨、洪水痕跡、調查流域、河段、造成的災害進行攝影取證。（6）收集流域內水利工程情況、水文站實測洪水過程。

5、洪峰流量及洪水總量的計算

洪峰流量的計算主要采用以下2種方法：

（1）水位流量關系法

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

（2）比降面積法

當能夠確定調查河段的水面比降或者在沒有水文站的河段上，采用下式計算。 ，式中：A-過水斷面面積（m2）；R-水力半徑（m），R=A/2h+L，若水面寬≥100h（平均水深）時，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根據河段上河床的情況參考糙率表確定，也根據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）、洪水總量的計算

洪水總量的計算公式：W = a Q T ，式中：Q-洪峰流量；T-時間（單位s），被調查訪問者有觀測歷記錄時采用，固定調查斷面由于調查間隔時間長、又沒有委托觀測員情況下用下式來確定洪水歷時：t=t雨+τ，τ=L/3.6V，τ為集流時間（h），t雨-產生徑流的降雨歷時（h），L-河源至斷面的河道長度（km）或上游降雨地點至調查斷面的河道長度， 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0.19～0.23，，六盤山林區0.23，海原鄭旗、南華山、彭陽古城以北為0.19。

6、洪峰流量重現期計算

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

（2）無資料斷面：由于臨時調查斷面沒有實測及調查資料，很難確定重現期，由暴雨推求洪水，根據《寧夏暴雨洪水圖集》提供的方法，根據不同頻率和不同歷時點雨量均值及統計參數，求出設計點雨量，然后根據不同計算分區、面積、重現期等選擇點面折減系數，求得不同保證率的面雨量。采用同頻內包雨型，然后由面雨量過程以扣損法計算產流，根據推求的設計凈雨過程 Ri，采用納希瞬時單位線法，推求觀測斷面的洪峰流量及重現期。

7、合理性檢查與分析

（1）上下游干支流對照與分析：調查斷面每年調查的洪峰、洪量與上下游水文站實測洪峰、洪量進行對照分析。2009年8月18日雙井子溝調查洪峰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，調查雙井子溝的洪水總量應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日劉家溝調查洪水總量232萬m3與海原縣水務局提供海子水庫2009年8月15日蓄洪水230萬m3 基本相符，調查洪水可靠 。

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

8、暴雨洪水重現期對照分析

寧夏黃土丘陵溝壑區河流洪水是由暴雨產生的，暴雨發生的重現期同洪水發生的重現期是一致的。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物。在同一地區上，洪水的峰、量及過程直接受降雨量、雨強、暴雨走向的影響，往往是暴雨的重現期大于洪水的重現期。

9、結語

本文通過寧夏黃土丘陵溝壑區局部暴雨洪水調查方法探討，科學認識暴雨洪水發生的自然規律，正確地進行暴雨洪水現場勘查、分析、確定、調查暴雨中心位置、雨區洪峰流量地區組成、洪水災害調查評估、洪水重現期確定等幾個關鍵技術問題， 以滿足水利工程設計和水資源規劃的需要。

作者簡介：孫曉娟，女，（1982.10—），寧夏中衛人，畢業于長春工程學院，本科，助理工程師。