河南省伊川县山洪灾害暴雨分析计算

□舒丹丹□涂莹□卢瑕

（1河南省水利勘测设计研究有限公司；2河南黄河水文勘测设计院）

河南省伊川县山洪灾害暴雨分析计算

□舒丹丹1□涂莹2□卢瑕1

（1河南省水利勘测设计研究有限公司；2河南黄河水文勘测设计院）

文章针对伊川县暴雨和山洪特性，以小流域为单元合理选择适用于当地的设计暴雨洪水计算方法和水文模型等分析计算方法，以伊川县城关镇的西干渠流域石瑶村六组为例详细介绍了山洪灾害暴雨计算方法，并进行了暴雨时程分配计算。为河南省相似地区山洪灾害防治设计暴雨计算提供了可靠的技术支撑，也为同类工程评价项目提供了参考。

山洪灾害；设计暴雨；分析；计算

1 概况

1.1 自然地理

伊川县位于河南省西部，属洛阳市辖县，全县跨东经112°12′至112°46′、北纬34°13′至34°33′，东西长55 km，南北宽45 km。全县总面积1243 km2。伊川县周围环山，中间伊水纵贯，山河之间，坡岭起伏，沟壑纵横。全县分山地、丘陵、平原三种地形，地貌特征为“一山二川七分岭”。总的地势是东、西高，中间低，坡岭逐渐向伊河川倾斜。全县山地面积占总面积的8.90%；丘陵面积占68.70%；伊河平原面积占22.40%。

1.2 气象水文

伊川县地处温暖季风气候带内，属大陆性季风气候。四季受季风支配，春、夏、秋、冬四季分明。年平均日照时数为2251.50 h，平均气温为14.40℃。全年平均无霜期为210 d，平均风速2.60 m/s。

伊川县境内降水较为丰富，但是在时空上分布很不均匀，伊川县历年平均降雨量为652.90 mm，各年间降雨量差别显著。1984年最多为1021.50 mm，1959年最少为422.60 mm。冬春降水量偏少，夏秋降水量较大，且多为暴雨，历时短，雨量大，产流快，加上伊川县为山区，河道坡度陡，流程短，洪水下泄快，容易形成山洪、泥石流等灾害。

2 水文资料处理

根据《河南省暴雨参数图集》（2005版，简称05图集）、《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（1984年，简称84图集），可以得到伊川县的水文情况，根据《山洪灾害分析评价技术要求》和《山洪灾害分析评价方法技术指南》的要求，对以上两本图集进行数字化，并与全国统一下发的工作底图和小流域数据进行叠加和插值，可以获取每一个小流域形心处的设计暴雨相关参数及产流分区特性，为山洪灾害分析评价提供基础数据。

3 设计暴雨计算

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3项内容。根据《山洪灾害分析评价技术要求》，暴雨历时分析分为流域汇流时间、常规标准历时2类，伊川县山洪灾害分析评价分析了这两种历时的设计暴雨。

3.1 设计暴雨计算方法

设计暴雨参数计算涉及到不同时段、不同频率暴雨量及变差系数Cv、偏态系数Cs与变差系数Cv比值（Cs/Cv）、点面折减系数、时段雨量折减系数n2、n3等参数的确定。基于05图集，可得到伊川县各项参数查找的相关图件，对其进行数字化并与伊川县小流域叠加，可得常规时段暴雨等值线图和变差系数等值线图。

基于以上叠加成果，按小流域集水区形心位置插值可得到10 min、1 h、6 h和24 h的暴雨均值H和Cv值，按Cs=3.50Cv，查84图集的“皮尔逊III型曲线模比系数Kp值表”，可得各计算单元不同设计暴雨频率相应的Kp值，乘以暴雨均值可得不同设计暴雨频率的设计点雨量。根据《山洪灾害分析评价技术要求》，暴雨频率选择了5、10、20、50、100 a一遇5种频率。

根据分析对象小流域的面积查“河南省短历时暴雨时面深α～Ht～F关系图”，可得各小流域1、6、24 h点面雨量转换系数α，乘以设计点雨量得到设计面雨量。其中伊川县位于Ⅲ、Ⅴ区，其他时段的设计面雨量可乘以相应的暴雨递减指数获得，暴雨递减指数计算公式如下：

不同历时的设计面雨量：

3.2 设计暴雨计算成果

基于以上方法，可得到伊川县各个分析对象相应集水区的设计暴雨成果。以城关镇的西干渠流域石瑶村六组为例，设计暴雨参数成果见表1，设计暴雨成果见表2。

表1 石瑶村六组暴雨参数表

表2 石瑶村六组设计暴雨成果表

3.3 设计暴雨时程分配计算

进行暴雨时程分配时，针对暴雨历时大致与小流域汇流时间相等的时间为准。小流域汇流时间的确定采用了以下方法：①流域汇流单位线峰现时间，即主要基于基础工作成果提供的小流域标准化单位线信息，选定初值；②推理公式反推汇流时间。结合以上两个结果综合确定。

暴雨时程分配根据暴雨图集中的24 h典型雨序进行分析。其他时段的时程分配采用同频率相包的形式，根据汇流时间内的雨序与典型雨序相同的原则进行降雨分配计算。

首先对各集水区（小流域）1-24 h的设计暴雨进行排序得到24 h暴雨时程分配，其他时段的时程分配则根据长短历时同频率相包形式选取。以城关镇的西干渠流域石瑶村六组百年一遇的设计暴雨为例，根据公式（4）和（5）和“河南省24 h典型暴雨雨序图”可得到图1所示的24 h设计暴雨时程分配图，其他时段例如，小流域汇流时间2 h百年一遇的设计暴雨时程分配，则选择第14和15个时段的暴雨作为时程分配，具体情况见表3，同理可到的5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇的设计暴雨时程分配。

图1 石瑶村六组百年一遇24小时设计暴雨时程分配图

表3 石瑶村六组汇流时间设计暴雨时程分配表

根据设计暴雨参数计算、设计暴雨量计算以及设计暴雨时程分配计算的成果，得到了伊川县范围内小流域设计暴雨的计算成果。

4 结论

通过文章分析，确定了伊川县山洪灾害设计暴雨的计算方法，为河南省小流域山洪灾害设计暴雨计算提供了参考。在实际的山洪灾害防治工作中，应在调查基础上，深入分析防灾对象所在小流域以及防灾对象上游集水区的山洪灾害防治区暴雨特性、小流域特征，研究历史山洪灾害情况，以小流域为单元合理选择适用于当地的设计暴雨洪水计算方法和水文模型等分析计算方法，进一步提高山洪灾害防御水平。

［1］祝武斌，肃成县山洪灾害临界雨量分析计算［J］.水利规划与设计，2015（3）26-28.

［2］李满满，水文频率计算方法探讨［J］.水利技术监督，2012（5）.

［3］刘昌东.山洪灾害监测预警系统标准化研究［D］.中国水利水电科学研究院，2013.

［4］张丰良，张妍等.新时期新疆山洪灾害特点及防灾措施浅析［J］.中国防汛抗旱，2008（4）.

［5］仲志余，胡维忠等.山洪灾害防御预案的编制内容［J］.中国水利，2007（14）.

［6］孙嵩，万云倩.山区县如何防御山洪灾害［J］.中国减灾，2009（1）.

P426.616

A

1673-8853（2017）03-0010-02

2017-01-23

编辑：赵鑫

舒丹丹（1983-），女，工程师，主要从事水文规划设计研究工作。