河南省泌陽縣山洪災(zāi)害分析與評價

岳鵬展

（河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司，鄭州 450016）

我國洪澇災(zāi)害頻發(fā)， 而突發(fā)極端強(qiáng)降雨引發(fā)的山洪災(zāi)害尤為嚴(yán)重，其受復(fù)雜的地質(zhì)地形條件、獨(dú)有的地貌特征、多樣的氣候因素、密集的人口分布和人類活動等多種因素的共同影響，具有多發(fā)、易發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)的特點(diǎn)［1-4］。 河南省地跨長江、淮河、黃河、海河4大流域，地勢西高東低，三面環(huán)山，年平均降水量500～900mm，全年降水的50%集中在夏季，特殊的地理位置和自然條件，致使全省山洪災(zāi)害頻繁，嚴(yán)重威脅人民的生命財產(chǎn)安全， 制約社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展［5-7］。 因此，為了對山洪災(zāi)害防治提供重要支撐，深入分析了山洪災(zāi)害防治區(qū)的暴雨特性、 小流域特征和社會經(jīng)濟(jì)情況。

1 工程概況

泌陽縣位于河南省西南部，南陽盆地的東緣。東鄰確山縣、驛城區(qū)，西連唐河、社旗縣，南接桐柏縣，北依舞鋼市、 方城縣。 境域南北長66.6km， 東西寬48km，面積2386km2。泌陽縣地處南陽盆地東部邊緣，山區(qū)地形起伏變化大，溝谷呈“V”字型，谷底狹窄，谷床縱坡5°～15°，兩側(cè)山坡25°以上。

2 山洪災(zāi)害情況

2.1 成因

滑坡是區(qū)內(nèi)主要山洪災(zāi)害。 多數(shù)小滑坡與植被關(guān)系密切，植被對自然斜坡具有一定的穩(wěn)定作用，久雨很易誘發(fā)滑坡發(fā)生。 水庫水位的升降也對庫岸失穩(wěn)產(chǎn)生較大影響。 降水量大、易形成強(qiáng)勁的水流，為形成泥石流的主要原因。 溪河洪水在泌陽的災(zāi)害廣泛，淺山丘陵區(qū)，山高坡陡，匯水較快，受淤積影響，下游河道比降較緩， 這樣下游洪水隨地形變化四處漫溢。 降雨時空分布不均，雨強(qiáng)大、歷時短、產(chǎn)流快、匯流急，從降雨到山洪形成一般只有幾小時。導(dǎo)致溪河洪水短時難以下泄，易造成洪水災(zāi)害。

2.2 防治現(xiàn)狀

1975年大洪水以后到2010年底， 泌陽縣僅建成城鎮(zhèn)堤防工程2km，絕大部分鄉(xiāng)村、小流域幾乎無堤防建設(shè)?，F(xiàn)有的防洪工程仍存在著標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差的問題，山洪溝、泥石流溝及滑坡急需治理。 非工程措施現(xiàn)狀及存在問題如下。

2.2.1 知識宣傳

山洪災(zāi)害防御指揮機(jī)構(gòu)設(shè)在縣防汛指揮部，指揮部除在山洪災(zāi)害發(fā)生時指揮救災(zāi)外， 在平時也反復(fù)深入各鄉(xiāng)鎮(zhèn)村、組宣傳防災(zāi)知識。

2.2.2 現(xiàn)場宣傳

泌陽縣的山洪災(zāi)害主要以小型為主。 在地域分布上， 與地質(zhì)環(huán)境條件有關(guān)， 多發(fā)生在東北部山丘區(qū)；在時間上，多發(fā)生在多雨月份和季節(jié)，一年中6—9月發(fā)生的山洪災(zāi)害占80%以上。

2.2.3 監(jiān)測通信及系統(tǒng)預(yù)警

目前泌陽縣水文、氣象、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作十分薄弱，站點(diǎn)稀少，站網(wǎng)嚴(yán)重不足。由于災(zāi)害分布廣，且大量的危險點(diǎn)遍布偏僻山區(qū)， 給災(zāi)害預(yù)警預(yù)報造成了嚴(yán)重影響。

2.2.4 搬遷避讓

全縣沿河的山村居民已陸續(xù)搬遷往附近高地，礦山開采區(qū)附近受地質(zhì)災(zāi)害威脅的一些居民也根據(jù)情況作出了搬遷避讓措施。 但搬遷避讓措施所采取的力度還不夠。

3 預(yù)警指標(biāo)分析

3.1 預(yù)警時段確定

以王老莊及郭連溝為例， 各沿河村落的預(yù)警時段如表1。泌陽縣其他分析評價對象的預(yù)警時段采用上述原則確定。根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》，泌陽縣的現(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)。

表1 沿河村落預(yù)警時段預(yù)警時段

3.2 流域土壤含水量的考慮

依據(jù)《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》，分析前期土壤蓄水量Pa分別為0.2，0.5，0.8Wm 3種不同情況下防災(zāi)對象的預(yù)警指標(biāo)。 在本次分析評價中還增加了Pa=1.0Wm情況下的臨界雨量。 如表2，在本次分析評價中考慮了這3種土壤蓄水量的預(yù)警指標(biāo)。

表2 預(yù)警指標(biāo)分析雨量扣損 單位：mm

3.3 臨界雨量計算

預(yù)警指標(biāo)計算模型可采用經(jīng)驗(yàn)估計法、推理公式法及標(biāo)準(zhǔn)化單位線等方法進(jìn)行計算。本次計算中主要采用了推理公式法和標(biāo)準(zhǔn)化單位線進(jìn)行計算分析。

3.3.1 推理公式法

（1）假設(shè)匯流時間下的雨量數(shù)據(jù)，經(jīng)點(diǎn)面轉(zhuǎn)換，按照對應(yīng)雨型進(jìn)行時程分配得到暴雨過程。

（2）將暴雨過程數(shù)據(jù)作為模型輸入，按照模型參數(shù)進(jìn)行洪水計算。

（3）進(jìn)行試算，直到洪水達(dá)到警戒流量，此時假設(shè)的時段雨量即為該等級對應(yīng)的臨界雨量。

典型對象各預(yù)警等級臨界雨量計算成果如表3。

表3 各預(yù)警時段臨界雨量計算成果

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)化單位線法

采用標(biāo)準(zhǔn)化單位線模型法反算臨界雨量值。

《技術(shù)要求》 中規(guī)定臨界雨量基本取值為整數(shù)，所以在推求預(yù)警雨量時，應(yīng)按如下假定原則：

（1）根據(jù)預(yù)警雨量計算出的洪峰應(yīng)盡可能接近成災(zāi)流量值。

（2）在選擇預(yù)警雨量值時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選取較小整數(shù)的雨量值。

3.3.3 成果對比分析

將以上兩種方法計算得出的臨界雨量進(jìn)行整理，其結(jié)果如表4。對比可知：單位線法推求出的臨界雨量比推理公式推求出的臨界雨量較大。 原因是推理公式法根據(jù)24h降雨進(jìn)行設(shè)計計算，其中預(yù)警時段內(nèi)的降雨量屬于24h降雨序列內(nèi)的降雨，相當(dāng)于沒有考慮前期降雨對預(yù)警時段內(nèi)指標(biāo)值的影響； 而單位線法是直接采用假設(shè)的預(yù)警時段內(nèi)的降雨值進(jìn)行計算得出；從理論方法上分析，單位線法推求臨界雨量值的方法更加合理， 最終成果采用單位線法推求臨界雨量值。

表4 臨界雨量成果匯總

3.4 雨量預(yù)警指標(biāo)分析

調(diào)查、 分析評價各個環(huán)節(jié)的不確定性因素，本次分析評價按50 年一遇的設(shè)計暴雨作為立即轉(zhuǎn)移指標(biāo)，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移在立即轉(zhuǎn)移指標(biāo)的基礎(chǔ)上折算處理。

表5、 圖1給出了王老莊和郭連溝典型沿河村落的預(yù)警指標(biāo)分析成果。

表5 各防災(zāi)對象預(yù)警指標(biāo)成果（雨量）

圖1 臨界雨量分析成果

3.5 水位預(yù)警指標(biāo)分析

根據(jù)收集到的監(jiān)測站點(diǎn)，結(jié)合已有水文站和調(diào)查資料的實(shí)際情況，對沿河村落水位預(yù)警指標(biāo)確定的條件進(jìn)行評估。 《河南省山洪災(zāi)害分析評價工作方案 （試行）》 沒有對水位預(yù)警方式的條件進(jìn)行說明，但對水位預(yù)警指標(biāo)的分析方法給出了要求。 原則如下：

（1）根據(jù)歷史山洪災(zāi)害調(diào)查資料、山洪災(zāi)害現(xiàn)狀分析評價及大斷面和村鎮(zhèn)特征點(diǎn)測量資料擬定成災(zāi)水位，并作為立即轉(zhuǎn)移水位。

（2）準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移水位預(yù)警指標(biāo)設(shè)置的目的是為危險區(qū)群眾轉(zhuǎn)移提供一定時間的預(yù)見期， 在洪水達(dá)到成災(zāi)水位之前能夠及時轉(zhuǎn)移，避免生命財產(chǎn)損失。準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移水位采用如下方法確定。①滯時法。流域面積大于或等于30km2時，從準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移水位至立即轉(zhuǎn)移水位之間提供30min的準(zhǔn)備時間， 具體分析計算方法是根據(jù)分析計算出的50年一遇洪水過程，從出現(xiàn)立即轉(zhuǎn)移水位時間點(diǎn)前推30min， 對應(yīng)的水位作為準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移水位。 ②流域面積小于30km2時，分析計算斷面不再擬定準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移水位，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移雨量由立即轉(zhuǎn)移雨量折減直接獲得。 ③把擬定立即轉(zhuǎn)移水位作為相應(yīng)斷面的水位預(yù)警指標(biāo)。

表6給出了典型沿河村落的水位預(yù)警指標(biāo)。

表6 各防災(zāi)對象預(yù)警指標(biāo)成果（水位）

4 危險區(qū)與評價分析

在泌陽縣3個典型沿河村落危險區(qū)圖繪制中，常溝現(xiàn)狀防洪能力大于100年一遇， 故不再繪制其危險區(qū)圖；以王老莊和郭連溝為例，繪制完成的危險區(qū)如圖3。

圖2 危險區(qū)劃分

對泌陽縣165個沿河村落進(jìn)行山洪災(zāi)害分析評價數(shù)據(jù)整理后， 發(fā)現(xiàn)有1個分析對象上游集水區(qū)面積小于1km2（如表7），無上游集水區(qū)面積大于200km2的分析對象。 從當(dāng)前的山洪災(zāi)害分析評價思路來看，前者由于小流域匯流時間很短，立即轉(zhuǎn)移和準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移兩級預(yù)警的時段間隔難于滿足；后者由于小流域面積過大，采用小流域設(shè)計暴雨洪水的方法來進(jìn)行山洪災(zāi)害分析評價，誤差較大。 因此，這兩類分析對象的成果僅能作為參考。

表7 集水區(qū)面積的村落名錄

成災(zāi)水位的確定是一個非常關(guān)鍵的因素，需要綜合分析確定，而現(xiàn)在的思路主要是現(xiàn)場調(diào)查確定。 測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也需要進(jìn)一步分析求證。根據(jù)前期土壤蓄水量分別為0.2Wm （干旱）、0.5Wm （一般）和0.8Wm（濕潤）3種情況，分析其臨界雨量閾值。 根據(jù)計算得到的臨界雨量閾值，考慮準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移和立即轉(zhuǎn)移的防汛業(yè)務(wù)流程，綜合得到了全市各村落不同時段內(nèi)的預(yù)警指標(biāo)。 工作中需要不斷完善資料，提煉適合本地區(qū)的暴雨洪水計算方法和參數(shù)，使成果更加符合實(shí)際。

河道縱橫斷面測量是一項專業(yè)性強(qiáng)且細(xì)致的工作，記錄下居民區(qū)、林地、耕地等特征點(diǎn)，河漫灘的照片要足夠開闊，糙率值確定要合理。河道縱橫斷面測量應(yīng)與沿河村落危險區(qū)居民戶調(diào)查同時進(jìn)行或緊密配合，調(diào)查的居民戶需要在測量的河道斷面范圍內(nèi)，成災(zāi)水位的確定應(yīng)結(jié)合居民位置和河道斷面測量設(shè)定的斷面綜合確定。 從本次的山洪災(zāi)害分析評價工作來看， 由于河道斷面測量和居民戶調(diào)查分由不同單位完成， 出現(xiàn)很多河道斷面與危險區(qū)居民戶不在一起，或斷面測量范圍不夠的情況。

現(xiàn)場調(diào)查中有幾個關(guān)鍵信息需要特別注意，包括成災(zāi)水位、河道糙率值、河道縱斷面的洪痕，成災(zāi)水位關(guān)系到現(xiàn)狀防洪能力評估和預(yù)警指標(biāo)的計算；河道糙率值、 河道縱斷面的洪痕決定了控制斷面的水位～流量關(guān)系和水位～人口關(guān)系， 河道縱斷面的洪痕用于確定曼寧公式中的水面比降， 這可在以后的防汛工作中，通過調(diào)查實(shí)際發(fā)生的洪水來彌補(bǔ)；河道糙率值對水位流量關(guān)系影響非常大，因此，需有經(jīng)驗(yàn)的人結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查的實(shí)際情況綜合確定。

5 結(jié)語

山洪災(zāi)害分析評價非常復(fù)雜，影響因素眾多，方法還需不斷完善； 進(jìn)行山洪災(zāi)害調(diào)查評價的村落多位于山丘區(qū)，河道蜿蜒曲折，斷面形態(tài)變化大；主河槽雜草多，兩側(cè)漫灘多植被；調(diào)查給出的成災(zāi)水位、糙率、歷史洪痕等信息都有一定的不確定性。再加上時間緊、山洪災(zāi)害分析評價的方法理論還不太完善，一些驗(yàn)證方法的關(guān)鍵參數(shù)還需要逐步積累。因此，所得到的成果需經(jīng)多方面檢驗(yàn)， 并不斷修正以符合實(shí)際規(guī)律，才能逐步應(yīng)用到實(shí)際防汛工作中。 今后，可選擇一些資料豐富、監(jiān)測站點(diǎn)多、河道斷面穩(wěn)定且滿足水力學(xué)計算條件的河段， 根據(jù)各年的觀測資料對山洪災(zāi)害分析評價的方法和參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)， 修正分析評價的成果。