河南省泌阳县山洪灾害分析与评价

岳鹏展

（河南省水利勘测设计研究有限公司，郑州 450016）

我国洪涝灾害频发， 而突发极端强降雨引发的山洪灾害尤为严重，其受复杂的地质地形条件、独有的地貌特征、多样的气候因素、密集的人口分布和人类活动等多种因素的共同影响，具有多发、易发、频发、重发的特点［1-4］。 河南省地跨长江、淮河、黄河、海河4大流域，地势西高东低，三面环山，年平均降水量500～900mm，全年降水的50%集中在夏季，特殊的地理位置和自然条件，致使全省山洪灾害频繁，严重威胁人民的生命财产安全， 制约社会经济的可持续发展［5-7］。 因此，为了对山洪灾害防治提供重要支撑，深入分析了山洪灾害防治区的暴雨特性、 小流域特征和社会经济情况。

1 工程概况

泌阳县位于河南省西南部，南阳盆地的东缘。东邻确山县、驿城区，西连唐河、社旗县，南接桐柏县，北依舞钢市、 方城县。 境域南北长66.6km， 东西宽48km，面积2386km2。泌阳县地处南阳盆地东部边缘，山区地形起伏变化大，沟谷呈“V”字型，谷底狭窄，谷床纵坡5°～15°，两侧山坡25°以上。

2 山洪灾害情况

2.1 成因

滑坡是区内主要山洪灾害。 多数小滑坡与植被关系密切，植被对自然斜坡具有一定的稳定作用，久雨很易诱发滑坡发生。 水库水位的升降也对库岸失稳产生较大影响。 降水量大、易形成强劲的水流，为形成泥石流的主要原因。 溪河洪水在泌阳的灾害广泛，浅山丘陵区，山高坡陡，汇水较快，受淤积影响，下游河道比降较缓， 这样下游洪水随地形变化四处漫溢。 降雨时空分布不均，雨强大、历时短、产流快、汇流急，从降雨到山洪形成一般只有几小时。导致溪河洪水短时难以下泄，易造成洪水灾害。

2.2 防治现状

1975年大洪水以后到2010年底， 泌阳县仅建成城镇堤防工程2km，绝大部分乡村、小流域几乎无堤防建设。现有的防洪工程仍存在着标准低、质量差的问题，山洪沟、泥石流沟及滑坡急需治理。 非工程措施现状及存在问题如下。

2.2.1 知识宣传

山洪灾害防御指挥机构设在县防汛指挥部，指挥部除在山洪灾害发生时指挥救灾外， 在平时也反复深入各乡镇村、组宣传防灾知识。

2.2.2 现场宣传

泌阳县的山洪灾害主要以小型为主。 在地域分布上， 与地质环境条件有关， 多发生在东北部山丘区；在时间上，多发生在多雨月份和季节，一年中6—9月发生的山洪灾害占80%以上。

2.2.3 监测通信及系统预警

目前泌阳县水文、气象、地质环境监测工作十分薄弱，站点稀少，站网严重不足。由于灾害分布广，且大量的危险点遍布偏僻山区， 给灾害预警预报造成了严重影响。

2.2.4 搬迁避让

全县沿河的山村居民已陆续搬迁往附近高地，矿山开采区附近受地质灾害威胁的一些居民也根据情况作出了搬迁避让措施。 但搬迁避让措施所采取的力度还不够。

3 预警指标分析

3.1 预警时段确定

以王老庄及郭连沟为例， 各沿河村落的预警时段如表1。泌阳县其他分析评价对象的预警时段采用上述原则确定。根据《山洪灾害分析评价技术要求》，泌阳县的现状防洪能力小于100年一遇的分析对象计算预警指标。

表1 沿河村落预警时段预警时段

3.2 流域土壤含水量的考虑

依据《山洪灾害分析评价技术要求》，分析前期土壤蓄水量Pa分别为0.2，0.5，0.8Wm 3种不同情况下防灾对象的预警指标。 在本次分析评价中还增加了Pa=1.0Wm情况下的临界雨量。 如表2，在本次分析评价中考虑了这3种土壤蓄水量的预警指标。

表2 预警指标分析雨量扣损 单位：mm

3.3 临界雨量计算

预警指标计算模型可采用经验估计法、推理公式法及标准化单位线等方法进行计算。本次计算中主要采用了推理公式法和标准化单位线进行计算分析。

3.3.1 推理公式法

（1）假设汇流时间下的雨量数据，经点面转换，按照对应雨型进行时程分配得到暴雨过程。

（2）将暴雨过程数据作为模型输入，按照模型参数进行洪水计算。

（3）进行试算，直到洪水达到警戒流量，此时假设的时段雨量即为该等级对应的临界雨量。

典型对象各预警等级临界雨量计算成果如表3。

表3 各预警时段临界雨量计算成果

3.3.2 标准化单位线法

采用标准化单位线模型法反算临界雨量值。

《技术要求》 中规定临界雨量基本取值为整数，所以在推求预警雨量时，应按如下假定原则：

（1）根据预警雨量计算出的洪峰应尽可能接近成灾流量值。

（2）在选择预警雨量值时，应当优先选取较小整数的雨量值。

3.3.3 成果对比分析

将以上两种方法计算得出的临界雨量进行整理，其结果如表4。对比可知：单位线法推求出的临界雨量比推理公式推求出的临界雨量较大。 原因是推理公式法根据24h降雨进行设计计算，其中预警时段内的降雨量属于24h降雨序列内的降雨，相当于没有考虑前期降雨对预警时段内指标值的影响； 而单位线法是直接采用假设的预警时段内的降雨值进行计算得出；从理论方法上分析，单位线法推求临界雨量值的方法更加合理， 最终成果采用单位线法推求临界雨量值。

表4 临界雨量成果汇总

3.4 雨量预警指标分析

调查、 分析评价各个环节的不确定性因素，本次分析评价按50 年一遇的设计暴雨作为立即转移指标，准备转移在立即转移指标的基础上折算处理。

表5、 图1给出了王老庄和郭连沟典型沿河村落的预警指标分析成果。

表5 各防灾对象预警指标成果（雨量）

图1 临界雨量分析成果

3.5 水位预警指标分析

根据收集到的监测站点，结合已有水文站和调查资料的实际情况，对沿河村落水位预警指标确定的条件进行评估。 《河南省山洪灾害分析评价工作方案 （试行）》 没有对水位预警方式的条件进行说明，但对水位预警指标的分析方法给出了要求。 原则如下：

（1）根据历史山洪灾害调查资料、山洪灾害现状分析评价及大断面和村镇特征点测量资料拟定成灾水位，并作为立即转移水位。

（2）准备转移水位预警指标设置的目的是为危险区群众转移提供一定时间的预见期， 在洪水达到成灾水位之前能够及时转移，避免生命财产损失。准备转移水位采用如下方法确定。①滞时法。流域面积大于或等于30km2时，从准备转移水位至立即转移水位之间提供30min的准备时间， 具体分析计算方法是根据分析计算出的50年一遇洪水过程，从出现立即转移水位时间点前推30min， 对应的水位作为准备转移水位。 ②流域面积小于30km2时，分析计算断面不再拟定准备转移水位，准备转移雨量由立即转移雨量折减直接获得。 ③把拟定立即转移水位作为相应断面的水位预警指标。

表6给出了典型沿河村落的水位预警指标。

表6 各防灾对象预警指标成果（水位）

4 危险区与评价分析

在泌阳县3个典型沿河村落危险区图绘制中，常沟现状防洪能力大于100年一遇， 故不再绘制其危险区图；以王老庄和郭连沟为例，绘制完成的危险区如图3。

图2 危险区划分

对泌阳县165个沿河村落进行山洪灾害分析评价数据整理后， 发现有1个分析对象上游集水区面积小于1km2（如表7），无上游集水区面积大于200km2的分析对象。 从当前的山洪灾害分析评价思路来看，前者由于小流域汇流时间很短，立即转移和准备转移两级预警的时段间隔难于满足；后者由于小流域面积过大，采用小流域设计暴雨洪水的方法来进行山洪灾害分析评价，误差较大。 因此，这两类分析对象的成果仅能作为参考。

表7 集水区面积的村落名录

成灾水位的确定是一个非常关键的因素，需要综合分析确定，而现在的思路主要是现场调查确定。 测量数据的准确性也需要进一步分析求证。根据前期土壤蓄水量分别为0.2Wm （干旱）、0.5Wm （一般）和0.8Wm（湿润）3种情况，分析其临界雨量阈值。 根据计算得到的临界雨量阈值，考虑准备转移和立即转移的防汛业务流程，综合得到了全市各村落不同时段内的预警指标。 工作中需要不断完善资料，提炼适合本地区的暴雨洪水计算方法和参数，使成果更加符合实际。

河道纵横断面测量是一项专业性强且细致的工作，记录下居民区、林地、耕地等特征点，河漫滩的照片要足够开阔，糙率值确定要合理。河道纵横断面测量应与沿河村落危险区居民户调查同时进行或紧密配合，调查的居民户需要在测量的河道断面范围内，成灾水位的确定应结合居民位置和河道断面测量设定的断面综合确定。 从本次的山洪灾害分析评价工作来看， 由于河道断面测量和居民户调查分由不同单位完成， 出现很多河道断面与危险区居民户不在一起，或断面测量范围不够的情况。

现场调查中有几个关键信息需要特别注意，包括成灾水位、河道糙率值、河道纵断面的洪痕，成灾水位关系到现状防洪能力评估和预警指标的计算；河道糙率值、 河道纵断面的洪痕决定了控制断面的水位～流量关系和水位～人口关系， 河道纵断面的洪痕用于确定曼宁公式中的水面比降， 这可在以后的防汛工作中，通过调查实际发生的洪水来弥补；河道糙率值对水位流量关系影响非常大，因此，需有经验的人结合现场调查的实际情况综合确定。

5 结语

山洪灾害分析评价非常复杂，影响因素众多，方法还需不断完善； 进行山洪灾害调查评价的村落多位于山丘区，河道蜿蜒曲折，断面形态变化大；主河槽杂草多，两侧漫滩多植被；调查给出的成灾水位、糙率、历史洪痕等信息都有一定的不确定性。再加上时间紧、山洪灾害分析评价的方法理论还不太完善，一些验证方法的关键参数还需要逐步积累。因此，所得到的成果需经多方面检验， 并不断修正以符合实际规律，才能逐步应用到实际防汛工作中。 今后，可选择一些资料丰富、监测站点多、河道断面稳定且满足水力学计算条件的河段， 根据各年的观测资料对山洪灾害分析评价的方法和参数进行检验， 修正分析评价的成果。