山区山洪灾害调查评价

陆永新

（河北省承德水文水资源勘测局，河北 承德067000）

承德市山区因局部强降雨引发的山洪灾害每年均有发生，造成大量人员伤亡和财产损失，对经济发展和社会安全稳定构成巨大威胁，开展山洪灾害调查评价工作对于保护人民生命财产安全及实施山洪灾害防治工作具有重要意义。围场县位于承德市北部，是承德市降水最少的县，但由于植被及地质条件等原因，是承德市山洪灾害多发县。本文以围场县作为研究对象对历史山洪灾害进行调查研究具有很强的代表性。

1 研究区概况

围场满族蒙古族自治县位于河北省承德市北部。东邻内蒙古赤峰市，北接内蒙古克什克腾旗，西北与内蒙古多伦县相连。全县总面积9219km2，是承德市面积最大的县。西北、北、东分别与内蒙古自治区为邻，西南和南面分别与丰宁县、隆化县接壤，是华北地区通往内蒙古和东北地区的要道之一。

围场县是典型的大陆性气候区，其地域分布差异很大，降雨时空分布不均，年际和季节性变化幅度大。由于地形复杂，山间对流旺盛，多局部暴雨或雷阵雨。河床坡降陡，落差大，源短流急，河水暴涨暴落，径流年内分配相差较悬殊，平时河水很小，干旱时除小滦河外其他河流均有逝流，汛期时河水暴满，泛滥成灾，冲淤良田。各河源头植被较好，但中下游受人为破坏，造成水土流失严重。

围场满族蒙古族自治县属于河北省地质构造4个区中的内蒙古背斜区［1］，境内山峦起伏、沟壑纵横，自然坡度为1/150～1/350。围场满族蒙古族自治县是滦河、辽河两大水系的发源地，境内共有河流7条，10km2以上支流218条。其中：滦河水系有小滦河、吐鲁根河、蚁蚂吐河、伊逊河；辽河水系有阴河、乌拉岱河、舍利嘎河。围场县是山洪灾害多发县。造成山洪灾害的原因：①受地理位置和自然条件影响，汛期7、8、9月份降雨集中，降水强度大，产流迅速，因此降雨是山洪灾害形成的主导因素和激发条件；②生态环境遭到破坏，植被覆盖率低，不能有效地发挥对雨水的拦蓄作用；③现有的防洪工程运行年代久，防洪标准低，老化失修，加之缺少拦蓄工程，调节能力差，不能有效抵御较高标准洪水侵袭。

2 前期资料收集、分析及评价

前期资料的收集、分析、评价是山洪灾害调查评价的基础。根据SL324—2005《基础水文数据库表结构及标识符标准》收集围场县内所有雨量、水文站最新的基本情况［2］；收集围场县内建国以来雨量站最大10min，1h，6h，24h年最大点雨量，并计算对应的统计参数（均值、变差系数Cv、偏态系数Cs）；选取围场县代表性雨量站做24h暴雨程分配；收集围场县内水文站历年最大流量资料，组成流量系列并计算年最大流量系列统计参数（均值、离差系数Cv、偏态系数Cs）；搜集围场县内洪水要素摘录资料及实测降水量摘录资料；收集整理了境内蒸发站蒸发资料；收集整理围场县相对应的暴雨洪水计算方法和参数资料。

3 历史洪水调查

3.1 洪水调查步骤及方法

3.1.1 典型流域与历史洪水场次选取原则

小流域是指面积一般在200km2以下的一个独立完整的集水区［3］。

典型洪水调查视已有资料情况，原则上每县不少于3～5个小流域，洪水场次一般3场。重点调查典型流域建国以来有记录的较大洪水。典型场次洪水由以下几方面综合分析确定：

（1）历史上山洪灾害发生频率较高的区域内发生的山洪。

（2）量级较大且造成较大损失的山洪。

（3）资料详实可靠、灾情记录齐全便于调查分析的。

3.1.2 洪水调查

（1）在进行调查时，一般是先联系村干部，由其推荐当地年纪较长、对洪水最为熟悉的干部或居民，进行座谈和指认洪痕，经过反复对证分析，认为可靠后，即予标记洪痕位置，然后进行测量工作，并绘制出位置草图。

（2）洪水调查资料的整理工作，主要有河道调查断面的最大洪峰流量的计算、水文站实测资料的整理等。关于调查河段最大洪峰流量的计算，系先判断分析所调查的洪水痕迹、水面比降或河道比降的正确性，以确定采用的比降值，并根据附近其他河流实测的河床糙率资料及调查资料中有关调查河段的河床质、滩地植被等情况，选定计算用的糙率值。

3.1.3 洪水计算

根据调查实际情况和勘测资料情况，确定采用比降面积法计算洪峰流量［4］。

式中 Qc为恒定流流量（m3/s）；K¯为河段平均输水率；A上，A下为比降上、下断面过水面积（m2）；g为重力加速度，g=9.81m/s2；L为比降上、下断面间距（m）；Sc为恒定流态下的水面比降；ξ为断面沿程收缩或扩散系数（收缩取负号，扩散取正号代入公式），河段断面收缩时，一般可取ξ=0；断面突然扩散时，ξ=0.5～1.0；逐渐扩散时，ξ=0.3～0.5。 α 为动能校正系数［5］，与断面上流速分布均匀与否有关，一般较顺直、底坡不大且断面较规则的河段，其值介于1.05～1.15之间。对于山区河流，当底坡较大，且断面不规则、流速分布极不均匀时，可用式（2）近似计算。

式中为断面上最大点流速（m/s），V为断面平均流速（m/s）。

3.2 洪水调查评价成果

3.2.1 调查洪水情况

选取围场县某小流域作为调查评价对象，流域面积72km2，自然村落34个。走访了4位村里年龄较大农民。

1974年7月25日天气：连阴3，4d，前后山生泥石流（当地百姓俗称“放水泡”），傍晚雨开始大了，夜间有水下来了，早晨5：00～6：00，山前山泥水和河里大水一起来了，村头河边土包阻水，水进村了，冲毁房屋多处，冲走多头大牲畜，二号自然村内低洼处水1m多，过河道路冲毁。现在七组这个地方村里没进水，那时没有这条道，道在对岸的，水到了新道的靠田这边，对岸水没超出那边的树趟子边，就在那土坎子，那年以后没大水，那边就是当年过水后样子。河里的水基本平槽，但未出槽。

3.2.2 洪水调查断面位置概况

调查断面位置位于围场县某村七组树林边河道右坎，到调查断面河长17.34km，集水面积66.9km2。3.2.3 推流结果

3.2.3.1 过水断面面积

过水断面为单式断面，根据断面图计算各断面洪水位以下的断面面积，如图1，图2。经计算：上断石过水面积65.01m2；下断面过水面积66.79m2。

图1 洪水调查上断面

图2 洪水调查下断面

3.2.3.2 水面比降

绘制洪痕高程点分布图，经计算得出平均值Sc=0.0163作为水面比降计算值。

图3 洪水调查洪痕分布

3.2.3.3 河床糙率

调查河段较顺直，河槽基本稳定，为单式断面，河床质为沙卵石，根据宽深比、平均水深值，参考《水文测验手册》中华北东北地区河流洪水糙率系数表［6］，采用n=0.04。

3.2.3.4 α值

动能校正系数，与断面上流速分布均匀与否有关，调查河段较顺直、底坡不大且断面较规则，其值介于1.05～1.15之间，取α=1.1。

3.2.3.5值

测验河段布置有比降上、下两个断面，过水面积沿程递增，按规范要求，值可按式（3）计算：3.2.3.6 洪峰流量

对1974年7月25日典型洪水做了测量和计算，采用比降面积法计算洪峰流量。经计算洪峰流量为270m3/s。对该洪水重现期进行评定，该洪水为30年一遇。

4 结语

（1）北方山区山洪灾害每年均有发生，造成大量人员伤亡和财产损失。以围场县作为研究对象对历史山洪灾害进行调查评价具有很强的代表性。

（2）降水是山洪灾害形成的主因，然而生态环境差，水土流水严重，植被覆盖率低，是山洪灾害频发的重要原因。承德市最北部围场县降水最少，是山洪灾害高发区。

（3）选取围场县一个闭合小流域作为例子，采用比降面积法推算历史洪水洪峰流量，结果符合水文测验规范要求。

［1］围场满族蒙古族自治县地方志编纂委员会.围场年鉴［Z］.2015.

［2］SL324—2005，基础水文数据库表结构及标识符标准［S］.

［3］鞠飞.兴城市山洪灾害沿河村落河沟断面测量技术要求和问题分析［J］.广东水利水电，2016 （12）：39-41.

［4］朱俊峰，高文志.比降—面积法在潮河上游“6·23”暴雨洪水调查中的应用［J］.河北水利，2016 （7）：42-42.

［5］杨玉阁，陈祖辉，赵庆生.天然河道水流动能校正系数的分析与应用［J］.东北水利水电，2010，28（9）：39-40.

［6］贾尔恒·祖根别克.天然河道糙率确定方法探讨［J］.水利科技与经济，2014，20（7）：72-73.