河南省伊川縣山洪災害暴雨分析計算

□舒丹丹□涂瑩□盧瑕

（1河南省水利勘測設計研究有限公司；2河南黃河水文勘測設計院）

河南省伊川縣山洪災害暴雨分析計算

□舒丹丹1□涂瑩2□盧瑕1

（1河南省水利勘測設計研究有限公司；2河南黃河水文勘測設計院）

文章針對伊川縣暴雨和山洪特性，以小流域為單元合理選擇適用于當地的設計暴雨洪水計算方法和水文模型等分析計算方法，以伊川縣城關鎮的西干渠流域石瑤村六組為例詳細介紹了山洪災害暴雨計算方法，并進行了暴雨時程分配計算。為河南省相似地區山洪災害防治設計暴雨計算提供了可靠的技術支撐，也為同類工程評價項目提供了參考。

山洪災害；設計暴雨；分析；計算

1 概況

1.1 自然地理

伊川縣位于河南省西部，屬洛陽市轄縣，全縣跨東經112°12′至112°46′、北緯34°13′至34°33′，東西長55 km，南北寬45 km。全縣總面積1243 km2。伊川縣周圍環山，中間伊水縱貫，山河之間，坡嶺起伏，溝壑縱橫。全縣分山地、丘陵、平原三種地形，地貌特征為“一山二川七分嶺”。總的地勢是東、西高，中間低，坡嶺逐漸向伊河川傾斜。全縣山地面積占總面積的8.90%；丘陵面積占68.70%；伊河平原面積占22.40%。

1.2 氣象水文

伊川縣地處溫暖季風氣候帶內，屬大陸性季風氣候。四季受季風支配，春、夏、秋、冬四季分明。年平均日照時數為2251.50 h，平均氣溫為14.40℃。全年平均無霜期為210 d，平均風速2.60 m/s。

伊川縣境內降水較為豐富，但是在時空上分布很不均勻，伊川縣歷年平均降雨量為652.90 mm，各年間降雨量差別顯著。1984年最多為1021.50 mm，1959年最少為422.60 mm。冬春降水量偏少，夏秋降水量較大，且多為暴雨，歷時短，雨量大，產流快，加上伊川縣為山區，河道坡度陡，流程短，洪水下泄快，容易形成山洪、泥石流等災害。

2 水文資料處理

根據《河南省暴雨參數圖集》（2005版，簡稱05圖集）、《河南省中小流域設計暴雨洪水圖集》（1984年，簡稱84圖集），可以得到伊川縣的水文情況，根據《山洪災害分析評價技術要求》和《山洪災害分析評價方法技術指南》的要求，對以上兩本圖集進行數字化，并與全國統一下發的工作底圖和小流域數據進行疊加和插值，可以獲取每一個小流域形心處的設計暴雨相關參數及產流分區特性，為山洪災害分析評價提供基礎數據。

3 設計暴雨計算

設計暴雨計算包括確定和分析小流域時段雨量、暴雨頻率和暴雨時程分配3項內容。根據《山洪災害分析評價技術要求》，暴雨歷時分析分為流域匯流時間、常規標準歷時2類，伊川縣山洪災害分析評價分析了這兩種歷時的設計暴雨。

3.1 設計暴雨計算方法

設計暴雨參數計算涉及到不同時段、不同頻率暴雨量及變差系數Cv、偏態系數Cs與變差系數Cv比值（Cs/Cv）、點面折減系數、時段雨量折減系數n2、n3等參數的確定。基于05圖集，可得到伊川縣各項參數查找的相關圖件，對其進行數字化并與伊川縣小流域疊加，可得常規時段暴雨等值線圖和變差系數等值線圖。

基于以上疊加成果，按小流域集水區形心位置插值可得到10 min、1 h、6 h和24 h的暴雨均值H和Cv值，按Cs=3.50Cv，查84圖集的“皮爾遜III型曲線模比系數Kp值表”，可得各計算單元不同設計暴雨頻率相應的Kp值，乘以暴雨均值可得不同設計暴雨頻率的設計點雨量。根據《山洪災害分析評價技術要求》，暴雨頻率選擇了5、10、20、50、100 a一遇5種頻率。

根據分析對象小流域的面積查“河南省短歷時暴雨時面深α～Ht～F關系圖”，可得各小流域1、6、24 h點面雨量轉換系數α，乘以設計點雨量得到設計面雨量。其中伊川縣位于Ⅲ、Ⅴ區，其他時段的設計面雨量可乘以相應的暴雨遞減指數獲得，暴雨遞減指數計算公式如下：

不同歷時的設計面雨量：

3.2 設計暴雨計算成果

基于以上方法，可得到伊川縣各個分析對象相應集水區的設計暴雨成果。以城關鎮的西干渠流域石瑤村六組為例，設計暴雨參數成果見表1，設計暴雨成果見表2。

表1 石瑤村六組暴雨參數表

表2 石瑤村六組設計暴雨成果表

3.3 設計暴雨時程分配計算

進行暴雨時程分配時，針對暴雨歷時大致與小流域匯流時間相等的時間為準。小流域匯流時間的確定采用了以下方法：①流域匯流單位線峰現時間，即主要基于基礎工作成果提供的小流域標準化單位線信息，選定初值；②推理公式反推匯流時間。結合以上兩個結果綜合確定。

暴雨時程分配根據暴雨圖集中的24 h典型雨序進行分析。其他時段的時程分配采用同頻率相包的形式，根據匯流時間內的雨序與典型雨序相同的原則進行降雨分配計算。

首先對各集水區（小流域）1-24 h的設計暴雨進行排序得到24 h暴雨時程分配，其他時段的時程分配則根據長短歷時同頻率相包形式選取。以城關鎮的西干渠流域石瑤村六組百年一遇的設計暴雨為例，根據公式（4）和（5）和“河南省24 h典型暴雨雨序圖”可得到圖1所示的24 h設計暴雨時程分配圖，其他時段例如，小流域匯流時間2 h百年一遇的設計暴雨時程分配，則選擇第14和15個時段的暴雨作為時程分配，具體情況見表3，同理可到的5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇的設計暴雨時程分配。

圖1 石瑤村六組百年一遇24小時設計暴雨時程分配圖

表3 石瑤村六組匯流時間設計暴雨時程分配表

根據設計暴雨參數計算、設計暴雨量計算以及設計暴雨時程分配計算的成果，得到了伊川縣范圍內小流域設計暴雨的計算成果。

4 結論

通過文章分析，確定了伊川縣山洪災害設計暴雨的計算方法，為河南省小流域山洪災害設計暴雨計算提供了參考。在實際的山洪災害防治工作中，應在調查基礎上，深入分析防災對象所在小流域以及防災對象上游集水區的山洪災害防治區暴雨特性、小流域特征，研究歷史山洪災害情況，以小流域為單元合理選擇適用于當地的設計暴雨洪水計算方法和水文模型等分析計算方法，進一步提高山洪災害防御水平。

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P426.616

A

1673-8853（2017）03-0010-02

2017-01-23

編輯：趙鑫

舒丹丹（1983-），女，工程師，主要從事水文規劃設計研究工作。