浅析无资料地区暴雨洪水的计算

刘金萍（辽宁省大连水文局　辽宁　大连　116023）

浅析无资料地区暴雨洪水的计算

刘金萍
（辽宁省大连水文局辽宁大连116023）

随着经济社会的不断发展，暴雨洪水带来的灾害日益加大。县级、乡镇级以及村级行政区因缺少资料对暴雨洪水无法进行预警，造成了大量的人财物的损失。本文通过对某无资料地区的实际调查和对已有大量水文气象资料分析，深入分析了暴雨、洪水相关参数，充分运用数理统计和成因推理方法，分析暴雨特征统计参数，对无资料地区暴雨洪水的设计计算进行了一定深度的研究。通过分析计算，得出不同降雨条件下可能产生的暴雨洪水，并计算出不同重现期雨量值可能产生的洪水的洪峰、洪量和洪峰水位，为该地区防洪预警提供了科学参考。

无资料；暴雨；洪水

1　概况

1.1自然地理

大连市位于辽东半岛南端，地处东经120°58′～123°31′，北纬38°43′～40°12′之间，分别跨越经度2°33′，纬度1°29′。全市土地面积12573.85km2，多山地丘陵，少平原低地，地形为北高南低，北宽南窄［1］。地势由半岛中部轴线向东南侧黄海及西北侧渤海倾斜，黄海一侧长而缓。整个地势平均海拔约50m，山地与平地之比4∶1，主要山脉为千山山脉之延伸，位于庄河市的步云山，是辽东半岛的最高峰，海拔1132m。

1.2社会经济

大连市包括市内三区、甘井子区、旅顺口区、金州新区、保税区、大连高新技术产业园区、普兰店市（含普兰店湾新区）、瓦房店市、庄河市、长海县、长兴岛临港工业区和花园口经济区。总人口590万人，全年地区生产总值7002.8亿元［2］。

1.3水文气象

大连市地处北半球中纬度地带，所受太阳辐射四季变化较大。大气环流以西风带和副热带系统为主，加上一面依山三面临海的地理环境，整个地区受季风和地形影响，气候具有海洋性特点和暖温带半干旱季风气候特点，主要特征为四季分明，气候温和，暖湿同季，降雨集中，日照丰富，季风盛行。多年平均降水量为682mm，6、7、8、9月份降水约占全年的70%左右，多年平均气温10.3℃，多年平均蒸发量为430mm～450mm左右。

大连境内中小型河流200余条，多发源于北部或南部的低山区，具有短小、独流入海及径流量季节性变化大的特点。境内最大的河流是碧流河，发源于盖州市棋盘岭山南麓，流经庄河市后，在普兰店市的城子坦镇注入黄海。流域面积2814km2，其中在大连境内1465km2。

区域内形成山洪灾害的沟道多分布于各市县农村，易发生高强度、短历时局地暴雨，加之山洪沟道流域面积小，坡度陡，汇流时间短、速度快，可预见性差，来势猛、频率高、强度大，山洪冲刷力强，水土流失严重。

2　水文基本资料的收集

2.1历史暴雨洪水情况实地调查

山区暴雨洪水（山洪）的普遍性成因，一个是自然因素，主要包括暴雨和下垫面因素；另一个是人为因素，即人类不合理的经济活动。就其自然因素而言，地形、地貌、地质、土壤、植被等下垫面自然条件仅为山洪泥石流的形成提供基本的环境条件，而强降水（诱发暴雨）是激发山洪泥石流暴发的决定因素。与下游大型江河的洪水灾害比较，山洪灾害的特点是突发性强、常伴有滑坡、泥石流灾害发生、破坏性强。

在现场调查中，通过走访、查勘等形式对沿河村落的历史洪水进行了详尽调查。通过村民指证确定了历史洪水的洪痕，并对其进行了测量，包括高程及平面坐标。经过分析计算判定所调查的历史洪水洪痕的可靠性。收集大量的水文气象资料，包括与山洪有关的水文资料与数据，包括测站的基本信息、暴雨洪水资料、暴雨参数资料、历年水文站流量及其统计参数资料、小流域设计暴雨洪水计算方法及相应参数取值等。

本文所分析村落位于大郑店河上游，大郑店河发源于普兰店市元台镇，全长11.7km，流域面积46.9km2，平均比降0.0075，属山区河流。历史最高洪水位68.9m。由于本区域地处长白山山脉延伸部分，地势东高西低，纵坡大，沟壑多，易产生局地暴雨山洪，且洪水汇流时间短，来势迅猛，加之部分村庄、耕地、水利等基础设施分布在山洪沟道出山口和沟道两岸，另外山体为花岗岩和石灰岩，表面覆盖风化土石料，植被覆盖不好，遇大雨引起土和岩分离出现滑坡、泥石流的机率很大。

2.2实际测量河道情况

本文对高甸村的河道进行测量，根据实际上下延长200m，选了上、中、下三个控制断面，以居民最为集中的为控制断面，得到该流域的地貌与河流资料等较为完整的信息，如流域形状、面积与坡度，河道的长度、比降等。

3　设计暴雨洪水的计算

3.1设计暴雨计算方法

大郑店河全长 11.7km，流域面积46.9km2，平均比降0.0075，属山区河流，所以用小流域设计暴雨洪水计算方法及相应参数取值。设计暴雨计算包括确定和分析小流域时段雨量、暴雨频率和暴雨时程分配三项内容。根据《山洪灾害分析评价技术要求》，暴雨频率选择100年一遇、50年一遇、20年一遇、10年一遇、5年一遇5种频率；暴雨时程分配采用典型暴雨场次资料分析确定。

3.1设计暴雨参数的确定

根据《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（1998年版），大连市处于辽宁省水文分区Ⅲ4区，从分区图上查找出各流域特征时段（10min、1h、12h、24h、3d）暴雨均值P、变差系数Cv值、模比系数Kp值、汇流参数x、y值、点面折算系数Kf值、暴雨衰减系数n0p、n1p、n2p值，见附表3-1各种频率（包括PMF）设计洪水径流系数。

附表3-1　　各种频繁（包括PMF）设计洪水径流系数

附表4-1　　控制断面设计洪水计算成果表

3.3设计洪水计算方法及参数

设计洪水计算部分包括典型频率洪水计算和水位流量关系推求两个主要内容。根据现行设计洪水规范方法，本次的典型频率洪水计算采用《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（1998年版）中的推理公式法，在计算过程中，假定设计暴雨与设计洪水同频率。水位流量关系推求采用曼宁公式法。

推理公式法计算公式如下：

式中：Qp—设计洪峰流量，m3/s；φp—洪峰径流系数；ip—面暴雨强度，mm/h；F—流域集水面积，km2。

控制断面水位流量关系计算采用曼宁公式，计算公式如下：

式中：Q—流量，m3/s；A—断面过水面积，m2；n—糙率；R—水力半径，m；J—比降。

根据曼宁公式，确定各计算参数，从而推求出各防灾对象控制断面的水位流量关系曲线，通过水位-流量关系曲线能够得到该水位对应的流量，通过流量与过水面积可以计算出平均流速。检验该水位对应的平均水深与平均流速是否大致符合典型站平均水深-平均流速关系，从而确定曼宁公式推求出的水位-流量关系曲线的合理性。

4　成果

通过分析计算，得出不同降雨条件下可能产生的暴雨洪水，并计算出不同重现期雨量值可能产生的洪水的洪峰、洪量和洪峰水位，见附表4-1控制断面设计洪水计算成果表。为该地区防汛指挥、防洪预警提供了科学参考。

通过运用数理统计和成因推理方法，分析暴雨特征统计参数，假定洪水和暴雨同频率，经分析计算，该地区100年一遇、50年一遇、20年一遇、10年一遇、5年一遇对应的洪峰水位分别为69.01m、68.56m、68.34m、67.92m和67.10m。

5　结论

山洪灾害分析评价是基于山洪灾害调查和测量成果，分析防灾对象现状防洪能力、危险区等级划分以及预警指标等，为县级、乡镇级以及村级的山洪灾害预警、预案编制、转移路线、临时安置、防灾意识普及、群测群防等工作进一步提供科学、全面、详细的信息支撑。通过对某流域的实地调查和对已有大量水文气象资料分析，深入分析了暴雨、洪水相关参数。在设计暴雨方面，充分运用数理统计和成因推理方法，分析暴雨特征统计参数，探讨了特大暴雨的重现期，编制了各种历时暴雨参数等值线图；在小流域设计洪水方面，运用经验相关与成因推理相结合的途径推求设计洪水。在建立洪水要素与有关因素间关系时，对其中某些因素的变化规律采用了经验相关的成果。这种计算方法可以充分地反映各种小流域的特点，符合客观实际，而且经综合简化后实用方便，为该地区防汛指挥、防洪预警提供了科学参考。陕西水利

［1］刘长德主编.大连城市规划100年［M］.大连海事大学出版社.1999

［2］大连市统计局编.大连统计年鉴2013［G］中国统计出版社.2013

（责任编辑：畅妮）

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