(遼寧省葫蘆島水文局,遼寧葫蘆島125000)
山洪災害預警指標分析
王慶花,張宏偉
(遼寧省葫蘆島水文局,遼寧葫蘆島125000)
文中以遼寧省葫蘆島市建昌縣為例,分析了山洪災害的成因及特點,并進行了山洪災害預警指標的分析和計算。采用水位-流量反推法計算出相關流域的臨界雨量,從而確定相應村落的告知、警戒、緊急轉移雨量值。
山洪災害;臨界雨量;建昌縣
山洪災害具有突發(fā)性強,洪峰流速大、流量大等特點,同時往往還伴隨泥石流的發(fā)生,對人民生命財產的安全有較大威脅,因此做好山洪災害的預警工作顯得尤為重要。山洪災害預報預警體系作為科學防災減災的重要手段,它的判斷依據(jù)主要有臨界雨量、臨界水位等指標,由于目前葫蘆島地區(qū)雨量站的分布較為均勻密集,雨量信息獲取較為方便及時,因此文中主要采用臨界雨量作為判斷依據(jù)。
臨界雨量的分析計算有水位流量反推法和P-Ⅲ型頻率分析法等多種方法。建昌縣由于受水文資料條件的限制,雨量預警指標采用水位流量反推法。
選擇遼寧省葫蘆島市建昌縣山洪災害調查評價,全面、準確地分析山洪災害重點防治區(qū)內沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)的預警指標,重點分析流域的臨界雨量,進而確定告知、警戒、緊急轉移雨量預警指標。
建昌縣位于遼寧西部山區(qū),地處北溫帶,地處暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)。年平均氣溫9℃,多年平均降水量560 mm。大凌河、小凌河、六股河、青龍河均發(fā)源于建昌縣,匯入渤海。六股河、大凌河從建昌縣穿境而過,建昌縣境內大凌河長63 km,流域面積1 199 km2,占建昌縣行政面積的37.65%;六股河境內,長91.91 km,流域面積1 419.5 km2,占總面積的44.57%;其它河流僅占17.78%。
2.1 預警時段確定
預警時段選用典型降雨場次的典型降雨歷時。首先確定最長時段,將流域匯流時間作為預警指標的最長時段,也可以在此基礎上適當延長;其次確定典型時段,根據(jù)防災對象所在流域的暴雨特性、流域面積、河道的平均比降、下墊面情況等因素,確定比匯流時間小的短歷時預警時段;最后綜合分析確定,參考前期基礎工作形成的流域單位線信息,充分考慮流域暴雨與下墊面特征以及歷史山洪情況,綜合分析防災對象所處河段的斷面形狀、洪水上漲速度、轉移路線和影響人口等因素后,從而確定防災對象的典型預警時段,由最小預警時段開始,直至流域匯流時間。
這次評價分析建昌縣的17個小流域匯流時間均小于7 h。另外結合建昌縣現(xiàn)有的降雨觀測儀器型號和雨情信息傳輸手段,確定建昌縣防災對象預警時段確定為1 h、2 h、3 h、6 h、24 h。
2.2 臨界雨量計算
在確定各防災對象成災水位、預警時段的基礎上,首先計算出防災對象成災水位對應的流量,然后根據(jù)流量反算出臨界雨量值。確定方法如下:
1)對設計面暴雨強度進行合理性分析,具體分析方法:采用流域附近的雨量站歷史觀測資料進行頻率計算,用頻率計算出的1 h典型頻率降雨量與用《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設計暴雨洪水計算方法》(1998年版)計算出的同頻率設計面暴雨強度進行對比,當《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設計暴雨洪水計算方法》(1998年版)計算結果,大于實測雨量資料頻率計算結果時,應采用實測雨量資料頻率計算結果。在計算過程中,按照實測雨量資料計算出的1 h典型頻率降雨量與按照《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設計暴雨洪水計算方法》(1998年版),計算出的1 h面雨量大致相近,為簡化計算,用1 h面雨量替換偏大的設計面暴雨強度進行設計洪水計算。確定采用的面暴雨強度符合山洪災害中小流域的特性。采用推理公式法計算各頻率對應的設計洪峰流量,繪制設計洪峰流量頻率關系曲線,如圖1。
圖1 設計洪峰流量-頻率關系曲線
2)計算防災對象典型頻率預警時段(1 h、2 h、3 h、6 h、24 h、歷時)設計暴雨。對計算小流域雨量代表站歷年最大2,3 h實測雨量系列資料進行頻率計算,用代表站(小流域)2,3 h典型頻率雨量作為防災對象2,3 h典型頻率設計暴雨。根據(jù)計算結果,繪制預警時段設計暴雨與頻率關系曲線,如圖2。
3)根據(jù)防災對象控制斷面水位流量關系曲線,查得成災水位對應流量Q災。根據(jù)設計洪峰流量-頻率關系曲線,查得Q災對應的頻率。最后根據(jù)預警時段設計暴雨-頻率關系曲線,得到各預警時段的相應臨界雨量值,見圖3。
2.3 雨量預警指標綜合確定
圖2 預警時段設計暴雨-頻率關系曲線
圖3 預警時段臨界雨量圖
按照《山洪災害分析評價技術要求》規(guī)定,綜合考慮可能影響雨量預警指標的因素,結合臨界雨量,綜合確定防災對象的告知、警戒和緊急轉移三級預警指標。繪制的建昌縣小北溝屯、水泉十隊、吳坤杖子組等地區(qū)的預警指標成果表,見表1所示。
表1 建昌縣預警指標成果表
這次計算中,臨界雨量是從與成災水位相對的洪峰流量推算得到的,其量值為凈雨值,在確定各級別預警指標時還要考慮實時的流域蓄水情況。故在數(shù)值上認為臨界雨量即為緊急的預警指標,這是從洪水反算到降雨得出的信息。
合理性分析是預警指標成果校核的重要內容,根據(jù)《山洪災害分析評價技術要求》[6]規(guī)定,可采用以下方法,進行預警指標的合理性分析:
1)與該地區(qū)歷史發(fā)生的山洪災害進行對比分析,驗證預警指標的合理性。
2)與多種方法的計算結果進行對比分析,從而避免因某一種方法的不確定性所產生的較大偏差。
3)與流域大小、氣候條件、地形地貌、植被覆蓋率、等因素相似防災對象的預警指標進行分析比較,即采用比擬的方法,對預警指標的合理性進行檢查。
因為用洪水過程反推雨量預警指標不可避免地會產生誤差,所以要注意分析產生誤差的原因及問題。具體表現(xiàn)為:①防災對象成災水位確定要具有代表性;②水位流量關系計算時注意比降、糙率的合理性;③降雨徑流計算時注意合理地選擇產流、匯流、演進各個環(huán)節(jié)的算法與參數(shù)值。建昌縣各流域防災對象在計算過程中已經考慮上述三方面內容,并進行了相應分析,保證計算過程和計算參數(shù)的準確性,從而保證指標的合理性。
文中以遼寧省葫蘆島市建昌縣為例,探討了山洪災害的成因以及特點,概括為區(qū)域性明顯,易發(fā)性強;季節(jié)性強,頻率高;破壞性強,危害嚴重。采用水位流量反推法,明確了重點防治區(qū)內沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)的預警雨量值,著重分析了防災對象的臨界雨量,進而確定告知、警戒、緊急轉移雨量預警指標。
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2017-02-20