局部暴雨洪水（泥石流）调查方法研究

陈学林，牛最荣，刘进琪，昝大为，王学良，任 东，李俊仁，罗东宁

（甘肃省水文水资源局，730000，兰州）

我国西北干旱区是局部暴雨洪水多发区。据调查，我国北方干旱区每年都发生数百次局部暴雨洪水，造成人员伤亡和经济损失。同时也造成了水土流失等多种生态环境问题，对生态环境的破坏程度非常严重。局部沟壑的暴雨洪水灾害，已经成为我国北方干旱区最主要的洪水灾害形式。开展局部暴雨洪水灾害的研究与防治，是一项非常紧迫且十分重要的工作。

局部暴雨洪水调查也就是动点洪水调查。调查计算方法、洪痕、糙率确定和定点洪水调查一样。局部暴雨洪水定时定量调查除掌握局部暴雨洪水的一般特点外，必须解决暴雨中心位置调查确定、洪峰流量地区组成、重现期确定、洪水灾害评估这几个关键技术问题。

一、局部暴雨洪水的一般特点

1.分布广泛，数量大，以溪河洪水灾害尤为突出和普遍

我国位于东亚季风区，季风气候决定了我国降雨在年内的高度集中。暴雨是山洪灾害发生的激发因素，因此，暴雨活动的广泛性决定了山洪灾害分布范围广。我国西部地域广阔，人口众多，居住分散，地质状况复杂多样，降雨时空分布不均，不仅容易发生溪河洪水灾害，诱发泥石流和滑坡灾害，而且致使我国的山洪灾害表现出类型多样、数量大、分布范围广的特点。

2.突发性强，预测预防难度大

山丘区暴雨诱发的山洪具有突发性强、预测预报难度大的特点。我国的暴雨强度大，山丘区坡高谷深起伏大，导致山丘区河流产汇流快，流速大，突发性强。从降雨到山洪灾害形成历时短，加上山丘区目前监测站网覆盖率低，给山洪灾害的预测预防带来很大困难。

3.成灾快，破坏性强

山丘区因山高坡陡，溪河密集，洪水汇流快，人口和财产分布在有限的低平地上，往往在洪水过境的短时间内即可造成大灾害。1994年7月11日凌晨2—4时，陕西省潼关县西峪河（流域面积12.53 km2）突降暴雨，河道流量由0.1m3/s急剧上升到240m3/s，仅2个多小时即造成严重灾害。

4.季节性强，频率高

山洪灾害是在暴雨的激发作用下产生的，因此山洪灾害的发生与暴雨的发生在时间上具有高度一致性。我国的暴雨和特大暴雨主要集中在5—9月，因而我国的山洪灾害也主要集中在5—9月的汛期，尤其是6—8月主汛期更是山洪灾害的多发期。据统计，汛期发生的山洪灾害占全年山洪灾害的95%以上，其中6—8月发生的山洪灾害达到80%以上。

表1 甘州区“20060707”暴雨调查情况统计表

5.区域性明显，易发性强

山洪灾害的发生与降雨、地质以及人类活动等因素有关，而这些因素在我国各地又有着不同的特点，溪河洪水灾害、泥石流灾害以及滑坡灾害在地域分布上也就呈现出不同的特点，有很强的区域性。

二、暴雨中心位置调查确定

1.暴雨量调查

短历时、高强度暴雨是诱发局部洪水灾害的主要因素。在初步确定的暴雨洪水调查区域及周围搜集水文站、雨量站、气象站的降水观测过程资料，调查区域内选定点的点暴雨量，确定暴雨中心位置。2006年7月6—7日，在甘肃省张掖市甘州区南部祁连山浅山区迎风坡面发生局地暴雨洪水，造成重大经济损失，简称甘州区“20060707”暴雨洪水。本次暴雨主要集中在祁连山北坡洪积扇的狭长地带，强度大，历时短，暴雨中心区域暴雨强度30分钟达50 mm，暴雨区域西起甘州区的龙渠乡，东至安阳乡，东西长约50 km，南北宽约10 km。暴雨区内地势南高北低，地形复杂，地面坡降较大，沿山沟壑交错，河流、支沟众多。暴雨区内有莺落峡水文站及4个雨量观测站。暴雨调查情况统计见表1。

2006年7月30日，甘肃省武威市局部地区发生短历时大暴雨，简称石羊河水系“20060730”暴雨洪水。武威市区及周边区域受灾严重。本次降雨主要集中在7月30日15—18时，主雨区涉及凉州区金山、康宁、丰乐、红星、柏树、金塔、新华、清源等乡镇及武威市区一带，暴雨中心主要集中在凉州区金山—康宁和金塔—柏树2处，凉州区康宁乡康宁村七组调查最大点雨量135.2 mm；柏树乡柏树村六组调查点雨量112.9 mm。降水量在100 mm以上面积达 85.3 km2，80 mm以上面积210.1 km2，60 mm以上面积337.3 km2，40 mm 以上面积 775.8 km2，20 mm以上面积1151.5 km2，雨强和笼罩面积之大实属罕见。2010年8月7日22时，舟曲县城正北方向的三眼峪和罗家峪一带发生大暴雨，导致山洪暴发，形成特大泥石流冲向舟曲县城，造成了特大山洪泥石流灾害。舟曲气象局观测数据表明，舟曲东山雨量站降水96.3 mm，迭部县代古寺雨量站降水93.8mm。

2.暴雨等值线图绘制和暴雨中心确定

根据雨区调查雨量，勾绘暴雨等值线图，确定暴雨中心位置及雨量。依据暴雨成因、走向、雨强大小，暴雨中心有一个、两个（或多个）、线状分布几种情况。甘州区“20060707”暴雨洪水，调查点雨量10处，调查暴雨区总面积为566.8 km2，暴雨中心只有一个，位于板大口护林站，点暴雨量53.0 mm。石羊河水系“20060730” 暴雨洪水，调查点雨量32处，暴雨笼罩面积达1151.5 km2，主雨区与祁连山脉走势基本一致，呈西南—东北的哑铃状。形成2个暴雨中心，第一个位于武威市区以西约30 km的金山、康宁乡镇一带，调查最大点暴雨量为135.2mm；第二个位于武威市区东南部约20km的金塔、柏树乡镇一带，调查点最大暴雨量为112.9mm。调查资料和雨量自记资料证实，暴雨中心自西南向东北方向移动，2个暴雨中心暴雨量级及中心雨强相当，主降水过程历时均约40分钟，降水开始时间差约2小时。舟曲“20100807”特大暴雨泥石流，调查点雨量14处，根据气象卫星云图显示分析，降雨20时从舟曲县城西北方向的迭部县代谷寺开始，20—21时雨量为55.4 mm；舟曲县城东山降雨是从21时开始，21—22时降雨为1.8 mm，22—23时雨量为0.5 mm，23—24时雨量为整场降雨的时段最大，达到77.3mm。最大降雨量出现在舟曲县城东南部5 km的东山镇，为96.3mm，舟曲县西北方向白龙江上游的迭部县代古寺为93.8mm。此次降雨过程局地性强，短时强度大，突发性强，引发舟曲县发生特大山洪泥石流灾害。暴雨中心依雷古山、三眼峪、罗家峪、东山一带呈线状分布。

三、洪峰流量地区组成

局部暴雨形成的洪水可分为以下几种情况：一是平原或洼地区域，暴雨强度远远大于下渗能力，就地起水，产生大面积洪水灾害。如石羊河水系“20060730”暴雨洪水。二是沿山地带或山前洪积平原地带，山区和山前地带暴雨形成的洪水在水能的推动作用下顺坡面而下，受地形、山洪沟道影响集中成几股或多股洪水，洪水流经区和冲击区将受到严重洪涝灾害。如甘州区“20060707”暴雨洪水。三是暴雨形成的山洪沿河沟和坡面汇集到河道形成较大量级洪水，暴雨区、山洪区、河道及下游区域将受到洪水威胁，并产生严重泥石流、洪涝灾害。如舟曲“20100807”特大暴雨泥石流，白龙江舟曲段左岸三眼峪、罗家峪山洪沟暴雨形成千年一遇泥石流洪水，致使白龙江舟曲县城段堵塞形成堰塞湖。西北内陆干旱地区第二种情况较为普遍。

甘州区“20060707”暴雨洪水，在暴雨区汇流出口处由西向东布设洪水调查断面，调查断面主要选择在水流比较集中、洪水出口在山区与平原区交界处，而且在受灾比较严重的地区。共布设调查断面5处，其中水文定点调查断面1处，其他洪调断面4处，基本控制了主要产流区域。为了收集这次暴雨洪水地区组成资料，对布设的调查河段进行了洪峰流量调查，由于调查及时，洪痕清晰可见，调查到的洪峰流量成果比较可靠。据当地受灾地方的村民反映，7月7日下午18时30分，在距村庄约10 km的祁连山北坡地带发生暴雨，使整个山坡地带平地起水，在19时30分左右，洪水沿山坡凶猛而来。据目击者称，当时洪水水头1m多高，夹带石头滚滚而来，持续了大约1小时，在20时30分洪水渐退，这与莺落峡水文站推算的红沙河定点洪水调查河段的洪水历时基本相符。根据洪峰流量和洪水历时，推算洪水总量为116.57万m3。暴雨洪水地区组成调查成果见表2。

表2 甘州区“20060707”暴雨洪水地区组成调查成果表

四、洪水灾害调查评估

洪水灾害调查评估应从受灾面积（受灾面积、成灾面积）、受灾人口、死亡人口、倒塌房屋、损失粮食、死亡牲畜、水毁工程情况（堤防、涵洞、公路、渠道）、水库垮坝、铁路中断行车历时等几个方面进行调查评估。甘州区“20060707”暴雨洪水造成部分防洪工程和渠道冲毁淤积，农田淹没，农户和学校进水，房屋倒塌，道路冲毁，家畜家禽淹死，直接经济损失达3907万元。石羊河水系“20060730”暴雨洪水受灾最重的是凉州区，共有7个街道和18个乡镇的232个村1860个村民小组受灾，直接经济损失达1.76亿元。

五、洪水重现期确定

一是根据暴雨重现期确定洪水重现期，二是利用雨量站、水文站、定点洪水调查系列资料进行频率分析确定洪水重现期。甘州区“20060707”暴雨洪水重现期确定，依据莺落峡水文站上游1 km处支流设立的红沙河上龙王庙河段定点洪水调查系列资料（1976—2006年）进行洪峰流量频率计算，本次洪水重现期为100年，洪峰流量80.3m3/s。舟曲“20100807”特大暴雨泥石流，由于缺乏该地区翔实的山洪泥石流资料，采用各种经验公式进行计算，千年一遇的洪峰流量都比这次三眼峪和罗家峪的洪峰流量要小，所以暂定其重现期为1000年。

六、结 语

局部暴雨洪水调研成果是基础性珍贵资料，已广泛应用于工程设计、工程安全复核、防洪管理及工程调度中。通过对局部暴雨洪水特点的认识，针对甘州区“20060707”暴雨洪水、石羊河水系 “20060730”暴雨洪水、舟曲“20100807”特大暴雨泥石流三个典型特例，分析研究暴雨中心位置调查确定、雨区洪峰流量地区组成、洪水灾害调查评估、洪水重现期确定几个关键技术问题，系统地提出局部暴雨洪水调查的方法和质量控制体系。

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