朗乡河流域2013.8.12暴雨洪水计算分析

李金楠

摘 要：2013年8月12日，汤旺河右岸二级支流朗乡河遭受短历时强降雨灾害，造成山灾害，导致居民受灾，耕地、牲畜、人民财产受损。因该流域属小面积山溪性河流且无水文控制断面，灾后洪水调查分析采用实地过水断面测量和水文比拟以及水文图集瞬时单位线分析计算等方法对该流域洪水洪峰流量进行了还原计算，得出了流域暴雨和洪水的出现频率量级，并对计算方法和结果以及成灾原因进行了分析。

关键词：暴雨洪水；洪峰流量；洪水频率；暴雨频率；流域汇流单位线

1 流域及洪水概况

朗乡河属汤旺河右岸二级支流，河源经度128°54′55.5″，纬度46°48′50.9″。河口经度128°52′24.7″，緯度46°57′14.6″。河流长度21.5km，流域面积160km2，河道比降11.6‰，2013年8月12日18时至24时该流域发生强降雨，6小时内降雨总量达130mm以上，河流水位迅速起涨，致使该地区形成山洪，12时后洪水渐渐消退。流域位置见图1，因流域内无流量控制站，本次洪水没有实测洪水过程，洪峰流量及出现频率采用理论和调查方法推算。

2 成灾原因分析

（1）本流域山洪灾害3小时临界雨量为42毫米，英山站3小时降雨为142.8毫米，大大超过山洪灾害临界雨量，历时短、强度大是形成山洪的直接原因。（2）本河流为山区性河流，来水陡涨陡落，来势猛、突发性强。（3）本次洪水属于历史上特大洪水，洪水量级已经超过现有工程防洪标准。

3 流域洪峰流量计算方法介绍

3.1 相邻流域水文比拟法

水文比拟法是指相邻或流域自然地理特性相似的流域之间，无控制断面流域借用有控制断面流域的洪水预报方案，按流域面积或其他要素的倍比关系将计算结果进行移用的一种水文分析计算方法，一般常用在流域径流或洪峰流量的估算方面。该方法的基本依据就是认为相似流域的降雨径流特性类似，产流规律也类似，主要差别仅在流域面积不同上。本次分析计算就是将朗乡河相邻的位于汤旺河右岸二级支流永翠河流域新曙光站洪水预报方案用于朗乡河洪水预报。两流域自然地理特征类似、流域面积、流域产汇流规律也基本相同。

3.2 流域瞬时单位线法

采用黑龙江省水文图集中概化瞬时单位过程线法，该方法主要用来推求工程设计中针对无资料流域的设计洪水。其各种参数和备选流域汇流单位线都是通过历史洪水整体规律概化分析而来，使用比较方便，各种参数可由图集直接查得，基本要求事先确定降雨扣除损失后的产流净雨量。实际工作中该净雨量一般按百分比预估或由相邻流域产流方案中的流域降雨～径流相关图查得。

3.3 曼宁公式法

该方法需在对河道进行实地洪水调查的基础上进行，需要测量河道过水断面，确定最高洪痕水位，测量河道纵断面水位线洪痕点来确定断面处洪水比降，然后利用曼宁公式计算出断面平均流速，进而求出洪峰流量。该方法外业工作量较大，成果可信度一般较高。

4 流域降雨、洪水计算分析

4.1 降雨分析

流域主要降雨始于8月12日18时，至12日21时各站降雨均超100mm，降雨强度较大，之后降雨强度相对减弱，21日24时降雨基本停止，各站6h累计雨量均在130mm以上。流域平均雨量达100mm。

可见，英山最大6小时降雨152.6毫米，其中最大3小时降雨142.8毫米，占6小时雨量的94%；朗乡站同时段6小时降雨132.5毫米。暴雨中心位于流域中上游，暴雨走向自上游向下游移动。

4.2 洪峰流量及出现频率计算分析

相邻流域水文比拟法借用新曙光站洪水预报汇流单位线成果，利用朗乡河流域降雨量在新曙光站进行洪峰流量预报，然后将计算成果按面积倍比法来移用至梅花河和马场河，成果移用时计算公式为：Q朗乡河=（F朗乡河/F新曙光）0.67*Q新曙光。借用流域预报时所需雨量直接使用朗乡河流域实际雨量，新曙光站假定径流深由朗乡河流域实际降雨利用新曙光站降雨径流相关图查得，借用单位线选择新曙光站历史洪水单位线中与本次暴雨雨型相似单位线，利用查得的径流深逐段乘所选单位线流量，即得出洪水过程和洪峰流量。

水文图集瞬时单位线法采用降雨历时12h，径流深由伊春站产流方案求得，图集所需汇流参数计算公式为：m1=B*（a）-0.31，B=C3*F0.16*J-0.35，上式中a为径流深和降雨历时的比值，当有效降雨历时小雨24小时时按24小时计算。C3为汇流参数，由图集中图36查得。参数N=0.2*m10.74，参数k=m1/n，F为流域面积，J为河道平均坡降。利用参数n、k即可在图集中查得S（t）曲线，转换该曲线后即可求出相应时段洪水过程和洪峰流量。

曼宁公式法根据流域调查数据，采用公式V=（1/n）R（2/3）I（1/2），式中V为断面平均流速（m/s），n为河床糙率，R为平均水深（m），I为水面比降。断面洪峰流量由公式Q=VF求出，Q为流量（m3/s），V为断面平均流速（m/s），F为断面面积（m2）。因马场河面积较小，本次洪水所占比重较小，仅以梅花河为例来计算分析。

以上方法计算出的洪峰流量频率根据水文图集来确定，计算公式为：Qmp=（kp/k5%）*Cp*F0.67。式中Qmp为流域不同频率设计洪峰流量，kp为不同频率模比系数，k5%为5%频率的模比系数，Cp为最大洪水参数，F为流域面积。查图，Cv=1.1，Cs=2.25Cv，Cp=7，计算不同频率的最大流量见下表2、3。由表可见402立方米/秒的洪峰流量接近200年一遇。

5 结束语

经分析可知，水文比拟法与曼宁公式计算法计算结果比较接近，瞬时单位线法计算结果相对偏小，因水文比拟法和曼宁公式法所选要素都与流域实况比较接近，计算结果可信程度高些。水文图集瞬时单位线法因各项计算参数概化程度较大，对面积较小流域实用性可能偏低，因此综合分析确定朗乡河流域洪峰流量为360m3/s，频率为百年一遇洪水标准。目前对无流量测站控制的流域进行洪水预报还缺少比较权威有效的方法，文章仅以最基本的几种方法来进行了实例分析，方法观点难免有偏差之处，仅供参考交流。

参考文献

[1]黑龙江省水利厅.黑龙江省水文图集[M].哈尔滨：黑龙江省水利厅，1996.

[2]葛守西.现代洪水预报技术[M].北京：中国水利水电出版社，1999：125-145.

[3]水利部.水文情报预报规范[M].北京：中国水利水电出版社，2000：9-11.

[4]扬州水利学校.水文预报[M].中国水利水电出版社，1983：23-40.