沙兰镇2005年6月10日洪水调查分析

刘大海

(鸡西水文局，黑龙江 鸡西158000)

1 暴雨特性分析

沙兰河流域现有和盛水库雨量观测站，为人工雨量观测站，流域外较近的雨量站有桦树站，为自动雨量遥测站。本次根据暴雨笼罩范围，和盛水库以下至沙兰镇区间，共调查了沙兰镇、王家村、鸡蛋石沟村、和盛屯、西沟5个点雨量，暴雨分布图见图1。

图1 沙兰河流域2005年6月10日暴雨分布图

调查方法采用村民走访、暴雨量容器的方法。由于即时采访，村民对暴雨过程表述清晰、一致，村民的水桶、水缸、鱼缸等盛水容器为调查雨量可靠性提供了保证。

1.1 暴雨历时

上游降雨时间早、历时长，西沟村降雨时间从6月10日11 时20 分—15 时30 分，降雨历时4 h 10 min，下游王家屯降雨时间从13 时—14 时45 分，降雨历时1 h45 min。

1.2 暴雨强度

根据流域内现有及调查雨量点的雨量，采用算术平均计算，流域内平均降雨强度为41.0 mm/h，点最大降雨强度120 mm/h(王家屯)。各站降雨强度见表1。

表1 沙兰河流域内降雨强度统计表

1.3 面平均雨量

综合分析流域内外现有及调查雨量点的点雨量，采用算术平均计算，暴雨区雨量平均值为123.2 mm。

1.4 暴雨重现期

沙兰河流域没有长系列的降雨资料，本次分析选择沙兰河流域外有长系列降水量资料的尔站、团山站、石头站、七峰站、长汀子站、石河站、金坑站和宁安站共8 处雨量站资料。根据暴雨系列资料排频，理论适线计算3 h(P =1%、0.5%、0.33%)的设计雨量值，再点绘3 h设计暴雨频率等值线图，从计算结果看，沙兰河流域“6.10”暴雨值位于3 h(P =0.5%)设计的暴雨等值线区间内，因此，确定这次暴雨重现期为200 a一遇。3 h(P =0.5%)暴雨等值线图见图2。

图2 3h(P =0.5%)频率暴雨等值线图

1.5 暴雨中心和走向

6月10日10 时～17 时，沙兰镇附近有对流云团生成和发展，并由西向东方向移动，云团中心移动路径示意见图3。对流云团于10 时在沙兰镇以西的张广才岭的背风坡上生成，11 时～13 时期间经过沙兰镇上空，该地区出现了强度为20 mm/h的1 h雨量中心。

由此可推断云团为对流性强的降水云团，暴雨走向从西北向东南方向移动，雨量从上游向下游递增，与洪水传播方向相同，使洪峰流量在向下游传播过程中不断增高。

图3 2005年6月10日10 时—17 时沙兰镇附近对流云团移动路径

1.6 小结

综上所述沙兰河流域暴雨降雨强度为41.0 mm/h，根据降水量分级表(表2)本次暴雨属于特大暴雨级别。其特点为降雨历时短、强度高、降水总量大(面平均降水量为123.2 mm，是本流域多年平均6月份降雨总量的1.34 倍)，暴雨走向与径流形成走向一致，加大洪峰流量。

表2 降水量分级表 mm

2 洪峰流量的估算

本次洪峰流量计算采用了两种方法:

1)推理公式法估算。

2)根据洪水调查资料采用面积流速法计算［1］。

2.1 推理公式法计算洪峰流量

根据黑龙江省短历时暴雨特性，最大雨强和降水量基本集中在汇流时段之内，采用的推理公式基本形式为:

式中:Qm为洪峰流量，m3/s;φ 为洪峰径流系数;S为汇流时段内的最大降水量，mm;τ 为流域平均汇流时间，h;n 为暴雨递减指数;F 为流域面积，km2;

推理公式中各参数取值见表3。

表3 参数取值表

将上述数值代入推理公式法:Q =863 m3/s。

水库下泄流量为6 m3/s，相加后洪峰流量为869 m3/s。

2.2 面积流速法计算洪峰流量

本次洪水调查在沙兰河上共实测了西沟村、鸡蛋石沟村、沙兰镇3个过水断面。其中西沟村集水面积为20.8 km2，和盛水库至鸡蛋石沟村集水面积为46 km2，和盛水库至沙兰镇集水面积为70 km2。本次以沙兰镇上游控制断面为本次洪峰流量计算依据。

西沟村、鸡蛋石沟村计算的流量作为暴雨和峰量对应关系，以及洪峰流量沿程变化规律分析依据。计算结果见表4。

两种方法计算平均值为854.5 m3/s，与第一次洪峰流量估算成果850 m3/s一致。

表4 实测洪水调查洪峰流量估算表

牡丹江水利勘测设计院对沙兰镇河段进行了洪水调查，推算的洪峰流量为862 m3/s，与黑龙江省水文局推算的成果非常接近，进一步验证了洪峰流量计算的准确性。

2.3 洪水总量的估算

洪水总量的估算采用了两种方法:

1)推理公式法。

2)概化三角形法估算。

2.3.1 推理公式法

式中:φ 为降雨径流参数(取0.90);F 为区间面积，km2(取70);为区间平均降水量，mm(取123.2)。

代入公式(2)计算的区间洪水总量为776 ×104m3，考虑了水库对本次洪水调蓄的水量100 ×104m3，合计为876 ×104m3。

2.3.2 概化三角形法

式中:W 为洪水总量，104m3;Q 为洪峰流量，m3/s;t为洪水历时，h。

洪峰流量取855 m3/s，洪水历时6h，计算洪水总量为923 ×104m3，二种计算结果平均900 ×104m3，与推理公式法一致。

2.4 产汇流特点

主要包括2个方面:

2.4.1 产流特点

产流特点为:

1)本次山洪灾害以山溪性洪水为主，伴随有稀性泥石流发生。产流形式为超渗产流。

2)区间内地貌单元属于山区和丘陵，流域坡度大，基本己开垦成耕地，无截流和填洼水量损失。

3)区域内有基岩裸露，表层土壤薄，下渗水量小。

2.4.2 汇流特点

汇流可分为坡面汇流和河道汇流两部分，其主要特点如下:

1)超渗产流体现在洪水过程线上非常尖瘦，陡涨陡落，表明汇流速度快，来水非常集中，消退也快。

2)由于区域内坡地几乎都开垦成了耕地，下垫面条件的改变使植被截流和地面植物海绵层不复存在，流域蓄水能力减弱，一下雨即产流，导致洪水过程尖瘦，洪峰流量加大［2］。

3)区间内汇流条件好，流域坡度大，坡面径流以顺垅沟迅速汇集流入河道。

4)本河流为山区性河流，河道坡降6‰，不具备蓄洪、滞洪条件。

2.5 小结

综上所述，本次山洪主要集水区为和盛水库至沙兰镇区间，洪峰流量850 m3/s，洪水总量900 ×104m3，产流形式为超渗产流。

［1］王好，李学勤. 洪水调查中流向偏角的改正处理［J］. 吉林水利，2001(12):22 －23.

［2］姜英慧，关影，陆思. 特大洪水对洪峰流量频率计算的影响［J］. 科技信息，2009(08):658.