王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

岷縣迭藏河小流域“6.22”暴雨洪水調(diào)查分析

王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

2016年6月22日岷縣境內(nèi)普降暴雨，山洪暴發(fā)。迭藏河流域區(qū)梅川鎮(zhèn)、麻子川鄉(xiāng)等地嚴重受災。從氣象衛(wèi)星、雷達臨近跟蹤探測資料對本次暴雨成因進行分析，搜集翔實可靠的暴雨洪水資料對暴雨中心雨量進行調(diào)查驗證。選取迭藏河寺溝鄉(xiāng)斷面以上流域7個洪調(diào)點進行洪水調(diào)查，對洪峰流量、洪水總量進行分析計算和驗證，確定了洪水重現(xiàn)期，形成可靠的水文數(shù)據(jù)，為本地區(qū)水資源規(guī)劃、工程建設提供重要科學依據(jù)。

暴雨成因；比降面積；曼寧公式；迭藏河

1 流域概況

迭藏河系洮河二級支流，發(fā)源于長江流域和黃河流域分水嶺大拉梁(鐵赤梁)北側，境內(nèi)海拔2 300～3 750 m，流域內(nèi)降雨充沛，年降雨量580～638.3 mm，年平均氣溫5.0℃。迭河自發(fā)源地流經(jīng)麻子川鄉(xiāng)上溝村、吳納村、綠葉村、陰坡村、立珠村及綠沙村等。流域面積452 km2，河道比降27.5‰，流域地貌屬高原景觀形態(tài)，地表切割較小，河谷寬淺，氣溫高寒陰濕，植被良好，上游有森林分布，山坡有針葉松、喬木、灌木覆蓋，盆地有草原、灌木叢生。牧草豐盛，發(fā)展畜牧業(yè)得天獨厚。流域位置示意圖見圖1。

圖1 迭藏河小流域河流水系站網(wǎng)分布圖

2 暴雨成因分析

根據(jù)定西市氣象局云圖分析，造成該次定西市部分地區(qū)強降水過程，主要是由高原槽和低層切變線兩個系統(tǒng)交換引起。22日08時500 hpa天氣圖上，青海北部西風氣流中有弱波動，青藏高原上空有一低槽，槽前、高原東部SW氣流明顯且向東北延伸至合作、武都一帶；700 hpa天氣圖上，高原東側存在偏南風和切變線，輻合區(qū)位于甘肅西南部。22日20時：500 hpa天氣圖上，高原槽加強并東移南壓至民勤-西寧-吉邁一線，其前SW氣流控制定西市；700 hpa天氣圖上，高原東側切變線位于榆中-合作與平?jīng)?武都間，定西市正好在切變線上和輻合中心。因此，定西市當天下午到前半夜主要受低空切變線影響、后半夜主要受高原槽影響而出現(xiàn)明顯降雨。另外，高原東側SW氣流發(fā)展并維持、河套西北方冷空氣南下分別為暴雨產(chǎn)生提供了水汽條件、動力抬升條件。從氣象衛(wèi)星、雷達的臨近跟蹤探測資料分析，22日下午到夜間，定西市南部、東部，即岷縣、漳縣、隴西、通渭降雨云系明顯、回波強度較強、維持時間長，進而造成了部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暴雨天氣。

表1 南溝河及周邊降水量監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 mm

3 雨量調(diào)查驗證

根據(jù)岷縣水務局、岷縣氣象局提供的監(jiān)測站點降水數(shù)據(jù)來看，此次暴雨以麻子川鄉(xiāng)上溝村為中心，逐漸向四周遞減，上溝村累計降水量230.2 mm為最大，麻子川、阿塢、旋窩、吳納在113.2～156 mm之間，秦許、寺溝馬燁林場、馬燁村、麻子川占扎路、寺溝巴仁在47.6～78.4 mm之間，下阿陽處于本次降水的邊緣地帶為8.5 mm。降水從6月22日18時開始，至6月23日10時結束，歷時16小時，主要降水過程集中在6月22日20時至23時之間，上溝村1小時降水量達76.8 mm，3 h降水量達147.6 mm；1 h降水量麻子川、旋窩、阿塢、吳納4處監(jiān)測站點在30 mm以上；3 h降水量麻子川、旋窩、阿塢、吳納4處監(jiān)測點在50 mm以上。此次暴雨呈現(xiàn)降水量和降水強度大、持續(xù)時間長、范圍小、突發(fā)性強的特點，尤其是岷縣麻子川鄉(xiāng)上溝村為暴雨中心，降水高度集中，降水強度最大。降水量監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

2016年6月30日，調(diào)查組對此次暴雨中心，岷縣麻子川鄉(xiāng)上溝村降水量進行了驗證調(diào)查。該站點距岷縣縣城中心26 km。經(jīng)調(diào)查組核實，所有調(diào)查點承雨器內(nèi)存水應為6月22日18時至6月23日10時降水，有關調(diào)查數(shù)據(jù)見表2。

表2 “6·22”暴雨調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 mm

調(diào)查組對暴雨中心雨量的驗證調(diào)查值在220～238 mm之間，與岷縣水利局、岷縣氣象局提供的資料基本一致，可見此次暴雨中心在麻子川鄉(xiāng)上溝村。通過調(diào)查組實地走訪調(diào)查，岷縣麻子川鄉(xiāng)上溝村降水量較岷縣其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量偏多，主要是麻子川鄉(xiāng)所處位置正好在高海拔向低海拔過度地帶，冷暖氣流易于形成鋒面雨，南溝河流域處于大拉梁南面，此次調(diào)查暴雨中心雨量值為220～238 mm，與縣水務局防汛辦提供的上溝村自記雨量計記錄值230.2mm基本一致。據(jù)此說明岷縣水務局、岷縣氣象局提供的監(jiān)測站點降水數(shù)據(jù)可靠，按照表1數(shù)據(jù)繪制岷縣迭藏河流域“6.22”降水量等值線圖，見圖2。

圖2 迭藏河小流域河流“6.22”降水量等值線圖

4 洪水分析計算

經(jīng)臨洮水文局洪水調(diào)查人員通過對迭藏河寺溝鄉(xiāng)以上流域現(xiàn)場實地勘察，按照水利部《水文調(diào)查規(guī)范》 (SL196—97)和《河道流量測驗規(guī)范》(GB 50179—93)等有關行業(yè)標準，通過GPS定位，確定基準點高程2 514.870 m，選取有代表性、較為順直、斷面較規(guī)整、河床較穩(wěn)定、控制條件較好、洪痕較明顯、便于測量的上溝村一社、吳納村、綠葉村、陰坡村上、陰坡村下、立珠村和綠沙村的七個洪水調(diào)查河段，此七個河段左右岸均為山坡或農(nóng)田，河床由塊石和砂礫石組成。

4.1 流量分析

調(diào)查洪峰流量的計算主要有水位流量關系法、比降面積法、水面曲線法、水力學公式法和模型試驗法等。由于迭藏河及其支流沒設立水文站，沒有觀測的水文資料，為了確定這次洪水的洪峰流量，只能通過洪水調(diào)查的方法，采用比降面積法、水力學曼寧公式法來推算這次洪水的洪峰流量[1]。

4.1.1 比降-面積法原理[2-3]

應用1994年《河流流量測驗規(guī)范》(GB 50179—93)，對于均勻順直河段，各個斷面的過水面積變化不大，各個斷面的流速水頭變化也不大，僅為斷面沿程收縮或擴散引起的恒定非均勻流時，可用下式計算流量：

(1)

4.1.2 水力學曼寧公式[4]

采用水力學曼寧公式計算洪峰流量時，若在均勻河段各個斷面的過水面積不大時，可以忽略各個斷面流速水頭的變化，則將降水面比降代入曼寧公式進行洪水計算，公式為：

(2)

式中：Q為洪峰流量，m3/s； n為河道糙率； A為斷面面積，m2；R為水力半徑，m；I為水面比降，‰。

考慮到河道地形的限制，調(diào)查人員對以上七個調(diào)查河段選定上、下比降斷面距離為80 m，分別采用比降面積法和水力學曼寧公式法計算洪峰流量(測定河段高程采用絕對海拔高程)。

4.1.3 洪峰流量的推算

在各個河段選擇2個控制較好的斷面作為上、下比降斷面，通過對上、下斷面的洪痕點進行調(diào)查，并測定斷面及洪痕點高程(假定基面高程)。根據(jù)該河段的實際情況，河床糙率n按照《水文測驗手冊》、《水文調(diào)查規(guī)范》和老專家陳滿祥[5]對甘肅省天然河道糙率研究分析結果，采用黃土高坡混水河流及間歇性河流糙率公式：

n=0.134·I0.29

(3)

式中：n為河道糙率；I為水面比降，‰。

分別采用比降面積法和水力學曼寧公式法計算洪峰流量，對兩種方法推算的洪峰流量進行比較分析，確定各河段的洪峰流量，各河段洪峰流量推算成果見表3。

表3 各河段洪峰流量推算成果

通過表3比較可以明顯看出，采用曼寧公式計算的各個斷面洪峰流量偏大，其中綠葉村、陰坡村下和綠沙村計算的洪峰流量誤差相對較大，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)綠葉村、陰坡村下和綠沙村所選取的過水斷面向下游逐漸擴散，下比降斷面出現(xiàn)漫灘的情況相對較多，所以采用水力學曼寧公式計算洪峰流量欠準確、誤差較大，最后確定各個斷面的洪峰流量以比降面積法推算的為準。

4.1.4 洪峰流量的合理性檢查[6-7]

采用水量平衡分析法，對迭藏河從上游支流、干流各河段洪峰流量的水量平衡分析，檢驗河段推流流量的合理性，其各河段流量成果及水量平衡分析見表4。

從表4可以看出，各河段推算的流量基本合理。通過上述兩種方法的分析檢驗，認為“6·22”迭藏洪水的洪峰流量為140 m3/s是合理的。因此，可以確定這次匯流到立珠村洪水的洪峰流量為140 m3/s。

4.2 洪水總量分析確定

由于迭藏河是洮河水系的一條支流，此區(qū)域內(nèi)沒有設立水文站，也無水庫和堤壩，因此沒有實測的流量數(shù)據(jù)和庫容曲線借用，洪水總量的估算，可借用鄰近相似河流資料用水文比擬法估算；也可根據(jù)雨量和水情，判斷洪水類型估算。我們采用參照岷縣站徑流系數(shù)法確定這場洪水的總量。

雨量站點采用迭藏河流域附近雨量站的實測值和雨量調(diào)查值，選用上溝村、麻子川村、旋窩、麻子川占扎路、下阿陽、秦許、阿塢、寺溝巴仁、馬燁村、寺溝馬燁林場及吳納村11個雨量站的實測值；另外選用暴雨中心上溝村5社、上溝村2社和上溝村7社雨量調(diào)查點的調(diào)查值，流域平均降水量采用泰森多邊形法計算=76.4 mm，岷縣站“6·22”洪水所算得的徑流系數(shù)=0.64，迭藏河寺溝鄉(xiāng)綠沙村洪水調(diào)查點以上流域積水面積A=452 km2。洪水總量W計算公式為：

(4)

由(4)式計算的這次洪水的總量為0.221×108m3。

表4 各河段流量成果及水量平衡分析 m3·s-1

4.3 與歷史洪水對比

迭藏河寺溝鄉(xiāng)綠珠村以上無水文資料記載，只有通過調(diào)查走訪當?shù)厝罕?，?jù)年齡較大的老人回憶，在1991年、1996年及2001年分別發(fā)生了三次較大洪水，其中1991年洪水為最大洪水。經(jīng)過本次調(diào)查量算對比，本次洪水的洪峰痕跡比1991年的高0.29 m。另外對迭藏河人民橋洪水調(diào)查斷面資料進行統(tǒng)計，依照水文頻率曲線法進行推算，最終確定此河段發(fā)生140 m3/s洪水的重現(xiàn)期大約為20 a一遇。迭藏河小流域寺溝鄉(xiāng)調(diào)查點頻率曲線見圖3。

圖3 迭藏河小流域寺溝鄉(xiāng)調(diào)查點頻率曲線圖

5 結語

通過對迭藏河暴雨成因的分析、暴雨量的調(diào)查和驗證，以及對不同河段洪水的調(diào)查、測量、計算，分析了洪峰流量、洪水總量，以及洪水的重現(xiàn)期，形成了比較合理、科學的水文數(shù)據(jù)。此次未造成較大人員和財產(chǎn)損失，主要原因是流域內(nèi)植被良好，暴雨中心由溝口向溝內(nèi)移動，還得益于村委會及時使用中小河流暴雨洪水預警設施向村民傳達防洪預警信息。村民及時防范，減少外出，密切關注雨情、水情變化，相互配合的結果。但也存在很多問題，比如雨量站點建設密度不夠，急需加固河堤，保證溝道暢通等諸多問題，建議在這些區(qū)域合理建設遙測雨量站點，以滿足中、小流域防御突發(fā)性洪水的需求，對今后防治洪水泛濫、保護農(nóng)田和群眾的生命財產(chǎn)安全，將發(fā)揮重要的作用，并可為將來對本地區(qū)水資源規(guī)劃、工程建設等提供重要的科學依據(jù)。

[1]水利部.SL196-97.水文調(diào)查規(guī)范[S]. 北京：中國水力水電出版社.1997.

[2]水利部.SD174-85.比降-面積法測流規(guī)范[S]. 北京：中國水力水電出版社.1985.

[3]水利部.GB50179-93.河流流量測驗規(guī)范[S]. 北京：中國水力水電出版社.1993.

[4]朱曉原，張留柱，姚永熙.水文測驗手冊(Ⅳ)[M].北京：中國水力水電出版社.2013.

[5]陳滿祥.陳滿祥水文水資源論文集[M].甘肅：蘭州大學出版社.2002.

[6]水利部.SL 247-1999.水文資料整編規(guī)范[S].北京：中國水力水電出版社.2000.

[7]水利部.SL 247-2012.水文資料整編規(guī)范[S].北京：中國水力水電出版社.2012.

2017-04-05

王玉平(1974-)，男，甘肅岷縣人，工程師，主要從事水文資料分析計算及水資源調(diào)查評價工作。

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