白石河“2019.8.3”暴雨洪水調(diào)查分析

陳 卓

（陜西省水文水資源勘測局安康水文站,陜西 安康 725000）

1 流域概況

1.1 河流情況

白石河流域面積807 km2，發(fā)源于陜西省白河縣南宋家鎮(zhèn)韓家山，河長89.9 km，大致自西南- 東北向注入漢江。河道平均比降6.15‰。從發(fā)源地向河口依次匯入較大支流有：水田河、小白石河、厚子河、紅石河等。流域平均比降10.3‰。

1.2 氣候及下墊面特征

流域地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤為粘質(zhì)，砂層粘土，巖石多為片巖和千枚巖，河床以細(xì)砂、砂卵石、礫石為主。森林覆蓋率平均在63%以上，氣候受秦嶺和巴山制約，為北亞熱帶溫潤、半濕潤氣候，具有春暖干燥、秋涼濕潤并多連陰雨的特點，氣候與海拔高度、地理位置及地形等有密切關(guān)系。汛期時間由5 月1 日開始，10 月31 日結(jié)束，年降水主要集中在7 月～9 月，多年平均降水量為785 mm。

1.3 水文站點

白石河流域內(nèi)布設(shè)監(jiān)測站點共有12 處，自計雨量站點10處，自計水位站1 處，水文站1 處，白巖水文站為漢江干流右岸支流白石河出口控制站，省級一般水文站，現(xiàn)為安康水文巡測隊巡測站點，日常測流手段為橋測，洪水特點是持續(xù)時間短，峰型尖瘦，水位流量關(guān)系基本為單一線，按水位級布控流量測點，實測歷史最高水位217.19 m，相應(yīng)流量2080 m3/s，流域站點分布圖見圖1。

1.4 災(zāi)情概述

2019 年8 月3 日下午14 時起，白石河流域支流卡子鎮(zhèn)突降局部暴雨，暴雨15 時16 分開始，18 時19 分結(jié)束，持續(xù)3 h。本次強降水造成卡子鎮(zhèn)、中廠鎮(zhèn)、構(gòu)扒鎮(zhèn)遭受不同程度的損失，受災(zāi)人口7672 人，倒塌房屋45 戶150 間，沖毀耕地26.5 hm2，毀損橋梁41 座，沖毀路基82 處，沖倒電力、通訊線路131 基，沖毀河堤132 處。特別是白石河二級支流厚子河暴雨洪水近50 a 未出現(xiàn)，給當(dāng)?shù)鼐用駧砭薮蟮慕?jīng)濟財產(chǎn)損失。

圖1 白石河流域監(jiān)測站點分布圖

2 暴雨情況分析

2.1 暴雨成因

2019 年8 月3 日，由于大氣層呈現(xiàn)水汽飽和和濕對流不穩(wěn)定，受陡峭山勢，切深峽谷的地形條件影響，形成了暖濕氣團沿地形輻合上升的強對流運動，發(fā)生了高強度，短歷時的局部地形稀遇大暴雨，造成洪水災(zāi)害。

2.2 降水范圍

漢江水系白石河卡子鎮(zhèn)出現(xiàn)特大暴雨降水過程，降水時間集中在15：00～18：00 之間，暴雨中心位于卡子鎮(zhèn)友愛村附近，安康水文局遙測雨量站卡子監(jiān)測三小時降雨量達(dá)到107.8 mm，日降雨量109.2 mm，3 小時最大降雨量92 mm，占日量的84%，屬于特大暴雨。調(diào)查時詢問周圍老人，都說“從來沒見過下這么大的雨”。周圍其他雨量站點日降雨量數(shù)據(jù)如下：構(gòu)扒20.6 mm，白巖14.4 mm，茅坪46.2 mm，四新18.8 mm，宋家58.8 mm，桃園10.2 mm，左家41.6 mm，里陽坡70.4 mm。8 月3日白石河流域日降雨量等值線圖見圖2。

圖2 8 月3 日白石河流域日降雨量等值線圖

2.3 暴雨特點

1）暴雨強度大，歷史短。此次暴雨中心地點卡子雨量站日降雨量109.2 mm，降雨歷時從8 月3 日15 點16 分持續(xù)到18 時，1 小時最大降雨量49.0 mm，占日量45%，2 小時降雨量69 mm，占日量63%，3 小時降雨量92 mm，占日量的84%。

2）暴雨點集中。從降雨量線等值線圖可以看出，暴雨時空分布不均，暴雨籠罩范圍較小，僅114 km2，暴雨中心主要集中在白石河支流厚子河，流域內(nèi)另一遙測站點里陽坡日降雨量70.4 mm，周圍其他支流遙測雨量站點日降雨量除宋家外均小于50 mm，未達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)。

3 洪水調(diào)查分析

3.1 洪水調(diào)查

1）調(diào)查原因：由于本次降雨強度大，歷史短，加上前期降雨充足，造成局地產(chǎn)流快，洪水過程歷時短，降水主要集中在白石河支流厚子河，通過對厚子河流域做的洪水調(diào)查計算，得出590 m3/s 洪峰流量，頻率為50 a 一遇，屬于特大山洪。從白巖水文站水位監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，白巖站19 點水位208.59 m，21 點18 分峰頂水位214.48 m，2 小時內(nèi)水位變幅達(dá)到5.89 m，巡測隊到站時，已基本到達(dá)峰頂，峰頂實測流量685 m3/s。由于漲水過程快，加上山區(qū)性河流，水面漂浮物過多，超出了橋測設(shè)備測洪能力，為了搶測洪峰，測流歷時相對較短，無法確定峰頂流量準(zhǔn)確性，所以巡測隊組織在洪水后選取合適斷面進(jìn)行比降面積法對白石河流量進(jìn)行分析比較。

2）調(diào)查位置：在白巖水文站上游1.2 km 處有一段800 m的順直河段，之間無外水流入，內(nèi)水流出，兩岸為河堤，下游有彎道和橋梁作為卡口，斷面條件理想，控制斷面以上流域面積為618 km2。

3）推流方法：根據(jù)實測洪痕調(diào)查資料，采用比降- 面積法恒定非均勻流計算公式計算洪峰流量。

式中：Qc為恒定流流量，m3/s；A上、A下為比降上、下過水?dāng)嗝婷娣e，m2；g 為重力加速度，g=9.8 m/s2；L 為比降上下斷面間距，m；Sc為恒定流態(tài)下的水面比降。

ξ 為斷面沿程收縮或擴散系數(shù)（收縮取負(fù)號，擴散取正號代入公式），河段斷面收縮時，一般可取ξ=0；斷面突然擴散，ξ=0.5～1.0；逐漸擴散時，ξ=0.3～0.5，一般可取ξ=0.3。

α 為動能校正系數(shù)，與斷面上流速分布均勻與否有關(guān)，一般較順直、底坡不大且斷面較規(guī)則的河段，其值介于1.05～1.15之間，取α=1。

4）參數(shù)確定：

①過水?dāng)嗝婷娣e。該區(qū)域順直長度800 m，且河段下游有一彎道作為卡口控制，斷面條件理想，實測A上、A中、A下三個斷面，其中A上=223 m2，A下=228 m2，斷面間距為70 m。

②水面比降計算。該河段洪痕集中在右岸，洪痕指認(rèn)人印象清晰，可信度高。河道左岸河堤下有部分灘地，有少許樹木和雜草，經(jīng)過計算，河道洪痕比降Sc為0.001。

③河道糙率的選取。該河段順直，兩岸都為河堤，河床基本為細(xì)砂和砂卵石組成，只有左岸河堤下有部分灘地，有少許灌木林和耕地，通過對洪痕和比降的測量發(fā)現(xiàn)有較好的一致性，根據(jù)《陜西省水文手冊》糙率系數(shù)表確定n 選取0.028。

④動能校正系數(shù)α 值的確定。該河段順直，河床穩(wěn)定，兩岸有河堤控制，在該河段涉水測流時，結(jié)果顯示流速分布均勻，確定該河段α 值取1 合適。

⑤斷面沿程收縮或擴散系數(shù)ξ 值的確定。該河段下游有一彎道和橋梁作為卡口收縮控制，ξ 值取0 合適。

⑥輸水率K 值。

表1 斷面特征值計算表

5）洪峰流量計算

通過確定上述各參數(shù)值帶入比降面積法公式計算得出，8 月3 日白石河洪峰流量為738 m3/s，大于白巖水文站實測流量685 m3/s，誤差在允許范圍之內(nèi)，洪水頻率為10 a 一遇洪水。

4 結(jié)語

通過水文調(diào)查得出的數(shù)據(jù)和白巖水文站實測資料比對，結(jié)果基本一致，驗證本次調(diào)查成果可靠，合理。并得出如下結(jié)論：

1）“2019.8.3”白石河流域暴雨洪水對當(dāng)?shù)卦斐闪司薮蟮慕?jīng)濟財產(chǎn)損失，由于該地區(qū)屬山區(qū)地帶，平地較少，所以河道兩邊建房較多，對河道行洪能力有一定影響，今后水利部門要加強管理，水利工程及當(dāng)?shù)孛裼梅拷ㄖ仨氁y(tǒng)一規(guī)劃，保證河道行洪的暢通，制定完善的山洪災(zāi)害防御體系及應(yīng)急預(yù)案，提高當(dāng)?shù)厝嗣穹罏?zāi)減災(zāi)意識。本次洪水沖毀橋梁多，在建設(shè)橋梁時應(yīng)充分考慮到行洪，選擇合適的橋型，盡量預(yù)留可能淤積的凈高，有利于漂浮物的通過。修建河堤時應(yīng)嚴(yán)格按照國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，盡量減少暴雨洪水對居民生命財產(chǎn)安全的影響。

2）白石河屬于山區(qū)型河流，山地狹窄，暴雨匯流時間快，洪水往往強度大，歷時短，河道在大洪水時容易夾雜著樹木石塊等其他漂浮物而形成泥石流，增加了測驗難度。由于白巖水文站屬于巡測站點，距離巡測中心距離較遠(yuǎn)，往往開車趕到測站時，洪峰可能已經(jīng)過去，這對于水文部門來說是巨大的損失。因此在后期的測洪過程中當(dāng)無法使用流速儀或浮標(biāo)時，應(yīng)在本次調(diào)查斷面刻畫好洪痕，后期通過調(diào)查計算推求流量，同時下一步增加兩組比降水尺，以利更方便應(yīng)用比降- 面積法推求流量。