长治市暴雨洪水分析研究

梁存峰 牛二伟

（长治市水文水资源勘测分局）

2012-2015年，按照全省水文系统统一安排，长治市实施了山洪灾害防治项目一、二期非工程措施建设。通过建设长治市12个县（包括郊区、长治县、襄垣县、屯留县、平顺县、黎城县、壶关县、长子县、武乡县、沁县、沁源县、潞城市）范围内自动水位站、简易水位站、自动雨量站、简易雨量站和无线预警广播站等3 021个，同时对辖区3 477个行政村9 653户沿河居民的山洪灾害进行了调查和评价。本文在山洪灾害非工程措施建设以及山洪灾害调查与评价工作的基础上，分析致灾原因、绘制暴雨等值线、合理确定危险村庄，进行洪灾系统研究，提出防洪能力及防治措施。

1 区域概况与雨洪特性

1.1 区域自然概况

长治市位于山西省东南部，东与河北、河南两省相邻，西与临汾市接壤，南与晋城市毗连，北与晋中市交界，全市东西长约150 km，南北宽约140 km，国土总面积13 896 km2，现辖10县2区1市。

长治市东倚太行山，西靠太岳山，四周环山，中部成盆状地形，俗称上党盆地。市域周边山峦重叠，丘陵起伏，中部地势平坦，整个地势呈西北部高、东南部低，中间分布着武乡盆地、沁县盆地、黎城盆地、襄垣盆地和长治盆地等小型盆地。

长治市境内河流分为海河和黄河两大流域，海河流域主要河流有浊漳河、清漳河和卫河，黄河流域主要河流有沁河。浊漳河属海河流域漳卫南运河水系，流域呈扇形分布，上游有南、西、北三大支流，俗称为南源、西源和北源。浊漳河流经全市12个县市区，境内流域面积9 991km2，占全市总土地面积71.9%，是长治市的第一大河流。沁河属黄河的一级支流，为长治市的第二大河流，发源于霍山南麓沁源县王陶乡二郎神沟西北部的将台上村西，至中峪乡龙头村流出长治市境，出境后在临汾市的安泽县又汇入了发源于长子县的兰河。

长治市区域的降水量时空变化较大，根据多年实测资料统计，最大年降水量794.9 mm（1971年），最小年降水量339.2 mm（1997年），多年平均降水量573.3 mm，年内降水主要集中在6-9月份，占全年降水量的70%以上。降水总趋势由东南向西北递增，山区多于平川和丘陵。

1.2 雨洪特性

1.2.1 暴雨特性

长治市属于暖温带大陆性季风气候区，冬春干旱少雨，夏季降水充沛，秋雨多于春雨，汛期6-9月份降雨量占年降水量的70%以上。特别是7、8两月降雨量更为集中，约占年降水量55%左右，集中降雨极易产生强降雨过程，雨型多为暴雨。暴雨是长治市夏季常见的天气现象，其移动性和随机性较大。全市年均降水量573.3 mm，年际变差大，时空分布不均。根据近10 a降水量资料统计分析，长治市辖区内共发生暴雨148次，有一半以上的县（区、市）平均每年出现暴雨2次以上。暴雨最多的县是沁源县，平均每年出现暴雨5次以上的县还有壶关县、长子县和长治县，这几个县是长治市暴雨多发区。由于受地形和多种气候因素的综合影响，暴雨的时空分布不均，北部发生暴雨的次数、强度较南部少和小，从北部到南部递增。长治市6 h的点暴雨均值等值线及变差系数CV等值线分布见图1和图2。

图2 长治市6 h点暴雨CV等值线图

1.2.2 洪水特性

长治市的大部分河流属山溪性河流，暴雨洪水汇流时间短，降雨结束至洪峰出现一般只有几个小时左右，破坏性极大。长治市的洪水主要集中于汛期（6-9月），最大洪峰大多发生在7-8月份，最早涨洪时间为5月下旬，最晚为10月下旬，洪水具有明显的季节性变化。根据《山西省历史洪水调查成果》和《山西洪水研究》，调查收集到了长治市各县（区、市）的历史洪水，其中较大的主要有：1993年8月4日，沁河孔家坡水文站出现了百年一遇的大洪水，实测洪峰流量达2 210 m3/s；1993年8月，浊漳河干流石梁水文站实测最大流量793 m3/s；2001年7月，浊漳河南源绛河上的北张店水文站出现了近20 a来最大洪峰430 m3/s。

1.2.3 洪灾情况

长治市境内丘陵山区沟壑较发育，沟深坡陡，加之暴雨集中，极易形成具有冲击破坏力的地表径流，导致山洪暴发，形成山洪灾害。调查统计表明，1949-2015年间，全市共发生山洪灾害109次，平均每年2-3次。局部洪水来势凶猛，冲刷力强，破坏性大。1993年漳河流域大范围暴雨，多条山沟洪水齐发，潞城市黄牛蹄水库决堤，冲走公路大班车一辆，死亡多人，洪灾严重。2012年沁河支流法中河发生较大山洪，支角水库一度出现险情。

1.2.4 洪灾特点

通过上述部分事例我们可以看出，长治市的山洪灾害有着许多不同于大面积洪水灾害的特点。

（1）随机突发性。首先，暴雨的发生有极强的随机性，有的以一个村或一个乡为暴雨中心，有的以一个小流域为暴雨中心，无论发生的空间和时间均不宜确定，难以及时准确进行预测预报。其次，降雨历时往往很短，降雨强度又特别大，有的甚至超过100 a一遇洪水标准。

（2）频繁性和发生时间的特异性。小范围暴雨或局部暴雨发生机率相对较高。山洪灾害在年内发生的时间，一般皆出现在汛期6-9月，尤以7月上旬至8月下旬的50 d中山洪出现的次数最多，约占全年汛期出现次数的74%，这一时期是预防山洪灾害的关键期。山洪在汛期中一天内出现的时间，主要为午后、傍晚或子夜。夜间出现山洪，给抢险、避险都带来了相当大的困难。

（3）地域的特殊性。就局部地区来说，暴雨和山洪的形成，发生的频次、规模，与局部自然地理条件关系密切。

（4）巨大的破坏性。长治市境内不少乡镇和村庄处在边山峪口或山洪沟口两侧地带，山洪灾害发生时往往伴生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，并造成河流改道、公路中断、耕地冲淹、房屋倒塌、人畜伤亡等，给当地群众的生命财产形成严重威胁，并造成巨大的经济损失。

2 市域雨洪分析

根据2011-2014年对长治市山洪灾害的调查，结合2015-2016年对山洪灾害的调查评价情况，长治市12个县（区、市）144个乡镇的3 477个行政村，可分为1 889个山洪防治区（村），760个山洪重点防治区（村），共涉及沿河重点居民户9 653户（见表1）。

表1 长治市山洪灾害调查分区统计表

2.1 暴雨分析

本次收集了长治市自然地理特征及与流域产流、汇流有关的河道特征等资料，主要包括流域及工程地理位置、地形、地质、地貌、植被、流域面积、河长、河流比降等。分析了计算设计洪水需要直接引用的水文气象资料，如暴雨、洪水（包括调查历史洪水）等。同时收集了以往规划设计报告及产流、汇流分析成果等资料，调查了流域内水利化与水土保持发展情况，已建、在建和拟建的小型水库、引水工程等对调洪有影响的资料。

考虑到重点防治村下垫面各自的特殊情况，采用由设计暴雨推求设计洪水的间接法计算。具体为：在《山西省水文计算手册》各历时点暴雨统计参数等值线图上读取小流域的统计参数，根据参数计算各种历时的设计点雨量，按点面折减系数计算设计面雨量，按设计雨型进行时程分配。主要包括设计点雨量、设计面雨量、设计暴雨时程分配3个步骤。

长治市100 a一遇设计暴雨分布见图3，100 a一遇设计暴雨等值线见图4。

2.2 洪水分析

由设计暴雨推求设计洪水，采用《山西省水文计算手册》中的流域模型法，对重点防治村进行设计洪水的分析计算，走访调查历史暴雨洪水，确定当地危险水位。

长治市100 a一遇设计洪水分布见图5，100 a一遇洪峰模数分布见图6。

图3 长治市6 h百年一遇设计暴雨分布图

图4 长治市6 h百年一遇设计暴雨等值线图

图5 长治市100 a一遇设计洪水分布图

图6 长治市100 a一遇洪峰模数分布图

2.3 防洪现状分析

本次分析采用以下步骤进行重点防治区（村）防洪能力分析：（1）采用天然河道水面线软件推求重点防治区（村）河段5 a、10 a、20 a、50 a和100 a一遇设计洪水水面线；（2）对比临河一侧居民户高程和重点防治区河段水面线确定成灾水位，分析防灾对象成灾水位对应洪峰流量的频率，确定其防洪能力。长治市各行政区现状防洪能力情况统计见表2。

表2 长治市防洪现状评价成果汇总表

由表2可知，长治市760个沿河村落中，有26个村落位于100 a一遇设计洪水以下，734个村落位于100 a一遇设计洪水以上。

5 a一遇设计洪水以上的村落102个，其中：郊区2个，长治县14个，襄垣县11个，屯留县6个，平顺县10个，黎城县4个，壶关县8个，长子县20个，武乡县5个，沁县3个，沁源县17个，潞城市2个，占总分析评价村数的13.4%，以长治县、襄垣县、平顺县、长子县、沁源县为较多。

5-20 a一遇设计洪水的村落230个，其中：郊区8个，长治县17个，襄垣县14个，屯留县22个，平顺县31个，黎城县11个，壶关县8个，长子县16个，武乡县13个，沁县21个，沁源县51个，潞城市18个，占总分析评价村数的30.3%，以屯留县、平顺县、沁县、沁源县为较多。

20-100 a一遇设计洪水的村落402个，其中：郊区14个，长治县17个，襄垣县20个，屯留县59个，平顺县62个，黎城县36个，壶关县33个，长子县22个，武乡县23个，沁县29个，沁源县65个，潞城市22个，占总分析评价村数的52.9%。

100 a一遇以上设计洪水的村落有26个，其中：郊区4个，长治县2个，屯留县2个，平顺县2个，黎城县3个，长子县6个，武乡县4个，潞城市3个，占总分析评价村数的3.4%。

上述分析结果，与各县（区、市）河流情况基本一致，与实际情况基本相符。需要说明的是，近年来，长治市启动了重点地区中小河流治理，对部分河道进行了河堤加高，对沿河村落保护增强，重要河段的防洪减灾能力得到了明显提高。

3 山洪灾害防治措施

3.1 山洪测报系统建设

2011-2015年，全省山洪灾害防治非工程措施建设全面实施，长治市共建设自动水位站37处，简易水位站53处，自动雨量站168处，简易雨量站1698处，无线预警广播站1065处，各县（市、区）的监测站点，共同构成了全市山洪灾害防御系统，构建了一个完整的预警预报平台，不仅可为洪灾预防提供有效数据，而且可为洪灾防治起到预警作用，同时也可为受灾群众安全转移安置赢得时间。长治市山洪灾害防治非工程措施建设情况统计见表3。

3.2 水利工程与河流堤防建设

新中国成立以来，特别是1958年以后，长治市兴建了大量水利工程，有漳泽、后湾、关河大型水库3座，中型水库8座，还有数量较多的小型水库。这些水利工程，在为当地的经济发展提供大量工农业用水和城乡居民用水的同时，也提高了乡村的整体防洪能力。长治市还先后建设了辛安泉引水一期工程和二期工程，引水能力达2 m3/s，成为长治市城市用水的主要水源。经过2015年山洪灾害调查得知，长治市各防治区内共建设水利工程329处，其中，水库77座，水闸97处，堤防155处；涉水工程1 044处，其中，桥梁581座，路涵426座，塘坝37座。

表3 长治市山洪灾害防治非工程措施建设情况统计表

3.3 危险村编制洪灾防御预案

洪灾防御预案是做好洪灾事件防范与处置的前提，可保证抗洪抢险救灾工作高效有序进行。在洪灾形成前，通过严密的组织和防范措施，努力避免灾害发生。在灾害发生时，可做到科学有序地指挥组织抗洪抢险、救灾，最大限度地避免和减少人员伤亡，减轻财产损失，维护社会稳定，保障当地经济社会全面、协调、可持续发展。

上述这些措施的实施，为长治市的洪灾防治发挥了很好的综合效益。

4 结语

经过对长治市范围内划分的760个重点防治区（村）进行设计暴雨、设计洪水、历史洪水的计算及雨洪特性分析，结合全市洪灾及其防治措施建设情况，明确了洪灾防治重点、难点，可为有针对性的水旱灾害防治提供基础依据。

2017年是长治市暴雨洪水发生较多的年份：屯留县降河北张店站7月28日发生洪峰流量124 m3/s的洪水，郊区二贤庄水位站6月30日发生洪峰流量131 m3/s的洪水，涅河西河底7月20日发生洪峰流量98.6 m3/s的洪水。这些较强的雨洪，由于预警及时，抗洪组织有力，人员得到及时撤离，均未造成较大自然灾害。我们深信，随着雨洪预警体系的不断完善，长治市的山洪灾害防治效果将会越来越好。