侯秀明

（陜西省合陽縣水務(wù)局，陜西 合陽 715300）

1 概況

合陽縣總面積1341.6 km2，轄16個鎮(zhèn)（辦事處），總?cè)丝?6萬人。境內(nèi)有徐水溝、金水溝、太棗溝、大浴河河流4條，大小支毛溝共1086條。屬暖溫帶半干旱型大陸性季風(fēng)氣候，具有光熱資源豐富，降水偏少，氣候多變，災(zāi)害頻繁等特征。多年平均降雨量553.2mm，降水量年內(nèi)分配極不均勻，七、八、九三個月的降水量占到全年降水量的53%，而十二月、一月、二月份的降水量僅占到全年降水量的0.3%。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，高強度暴雨是合陽縣發(fā)生山洪災(zāi)害的直接原因，影響最大的是洪水、滑坡、泥石流。近30年來共發(fā)生山洪災(zāi)害4次，直接經(jīng)濟(jì)損失9230萬余元。

從整體發(fā)生、發(fā)展的物理過程分析可知，發(fā)生山洪災(zāi)害的主要原因還是持續(xù)的降雨和短時強降雨而引發(fā)的。為了提高合陽縣山洪災(zāi)害防御能力，需對小流域暴雨量、匯流時間和洪水過程情況進(jìn)行分析。

2 暴雨量分析

根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》，合陽縣山洪災(zāi)害設(shè)計暴雨量采用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)歷時暴雨計算法，分別對設(shè)計暴雨參數(shù)確定、設(shè)計暴雨雨量進(jìn)行計算。

2.1 設(shè)計暴雨參數(shù)確定

設(shè)計暴雨參數(shù)涉及到不同時段、不同頻率暴雨量及變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs與變差系數(shù)Cv比值（Cs/Cv）、點面折減系數(shù)、時段雨量折減系數(shù)n1、n2的確定。根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》，暴雨頻率選擇了5年、10年、20年、50年、100年一遇5種頻率。根據(jù)分析對象小流域的面積查《陜西省可能最大暴雨圖集》中的“渭南市短歷時暴雨時面深ɑ~Ht~F關(guān)系圖”，可得各小流域1、6、24小時點面雨量轉(zhuǎn)換系數(shù)ɑ，乘以設(shè)計點雨量得到設(shè)計面雨量。其他時段的設(shè)計面雨量可乘以相應(yīng)的暴雨遞減指數(shù)獲得。暴雨時程分配根據(jù)暴雨圖集中的24小時典型雨序進(jìn)行分析，如圖1所示。其他時段的時程分配采用同頻率相包的形式，根據(jù)匯流時間內(nèi)的雨序與典型雨序相同的原則進(jìn)行降雨分配計算。

圖1 渭南市24小時典型暴雨雨型圖

基于以上方法，現(xiàn)以路井鎮(zhèn)岱堡、百良鎮(zhèn)三河村、新池鎮(zhèn)北溝村小流域為典型，經(jīng)計算，各小流域中典型沿河村落集水區(qū)設(shè)計暴雨參數(shù)成果見表1。

2.2 設(shè)計暴雨計算

第一步，根據(jù)沿河村落集水區(qū)（小流域）的位置查《陜西省可能最大暴雨圖集》中的“渭南市年最大24小時點雨量均值等值線圖”、“渭南市年最大24小時點雨量Cv等值線圖”，得到各個小流域的24小時的H24點和Cv；并據(jù)Cv值和相應(yīng)頻率，查《陜西省可能最大暴雨圖集》的“皮爾遜III型曲線模比系數(shù)Kp值表”，可得各計算單元不同設(shè)計暴雨頻率相應(yīng)的Kp值，乘以暴雨均值可得不同設(shè)計暴雨頻率的設(shè)計點雨量，即 H24點=H24點×Kp；

表1 各沿河村落暴雨參數(shù)表

第二步，同第一步類似的方法，可得到6小時、1小時的設(shè)計點雨量：H6點=H24點×Kp，H1點＝H1點×Kp；

第三步，根據(jù)分析對象小流域的面積查手冊中的“陜西省短歷時暴雨時面深ɑ~Ht~F關(guān)系圖”，可得各小流域1、6、24小時點面雨量轉(zhuǎn)換系數(shù)ɑ，乘以設(shè)計點雨量得到1，6，24小時的設(shè)計面雨量；

第四步，根據(jù)面暴雨遞減指數(shù)n的求解公式，求得n2，n3兩種時段的面暴雨遞減指數(shù)。

第五步，根據(jù)第三步求得的1、6、24小時的設(shè)計面雨量，按以下公式就可以求得不同歷時的設(shè)計面雨量：

依據(jù)以上步驟，可以計算得路井鎮(zhèn)岱堡、百良鎮(zhèn)三河村、新池鎮(zhèn)北溝村小流域暴雨成果，如表2所示。

表2 防災(zāi)對象設(shè)計暴雨成果表 單位：mm

由表2可以看出，三個典型村的暴雨隨著時間的增加，暴雨量會增大，五年一遇1小時降雨量基本在16 mm左右，10年一遇1小時降雨在24mm左右，20年一遇1小時降雨在31mm左右，50年一遇1小時降雨在41mm左右，100年一遇1小時降雨在47mm左右。隨著暴雨頻率的增加，暴雨值會越來越大，匯流時間也越來越長。用同樣的辦法，可計算得到合陽縣36個山洪災(zāi)害分析評價對象的5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇的設(shè)計暴雨成果。

3 洪水分析

洪水量可以用洪水過程線來反映，現(xiàn)以同倍比放大法和五點概化法兩種方法進(jìn)行典型洪水過程線的推求。

3.1 同倍比放大法

由于設(shè)計流域沒有測到一個完整的洪峰過程，所以選擇參證站定國水庫站的暴雨洪水過程作為典型洪水過程進(jìn)行放大。對定國水庫站實測58年的各次暴雨洪水過程結(jié)合該流域降雨概況進(jìn)行分析，認(rèn)為定國站1999年7月13日2：00～23日0：00的洪水過程能夠反映該流域暴雨洪水的特性。選用一次洪水過程線作為典型洪水過程線，采用同倍比放大法推求出設(shè)計洪水過程線，放大倍比采用5式推求，不同頻率設(shè)計洪水過程線見圖2~4。

圖2 路井鎮(zhèn)岱堡設(shè)計洪水過程線圖（暴雨洪水）

圖3 新池鎮(zhèn)北溝村設(shè)計洪水過程線圖（暴雨洪水）

圖4 百良鎮(zhèn)三河村設(shè)計洪水過程線圖（暴雨洪水）

式中：KQ為洪峰放大倍比；Qm.p為設(shè)計洪峰流量（m3/s）；Qm.D為典型洪水過程線的洪峰流量（m3/s）。

3.2 五點概化法

五點概化過程線法是水文水利計算中推求設(shè)計洪量及設(shè)計洪水過程及設(shè)計洪水過程的一種方法。其原理是利用確定的設(shè)計暴雨的時程分配和時段徑流量，來繪制洪水過程，其五點情況為坐標(biāo)a起漲點，流量時間為0，b起漲轉(zhuǎn)折點流量 0.1Qm’、時間 0.1T，c 洪峰流量 Qm’、時間 0.25T，d 退水段轉(zhuǎn)折點流量 0.2Qm’、時間 0.5T，e終止點流量為 0、時間 T。其中，T為設(shè)計洪水總歷時，把匯流時間作為峰現(xiàn)時間，即,τ=0.25T，T=4τ。Qm’為洪峰流量，由洪峰流量模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法和地區(qū)綜合經(jīng)驗公式法確定設(shè)計頻率下的設(shè)計洪峰流量Qmp。W為洪水總量，在設(shè)計洪水過程計算中，忽略地下徑流量，洪水總量可由洪水流量過程線和洪水歷時求得，W=ΣQ×t。依據(jù)五點概化法，可分別求得匯制出三個典型村洪水過程線圖。見圖5~圖7。

圖5 路井鎮(zhèn)岱堡設(shè)計洪水過程線圖（暴雨洪水）

圖6 新池鎮(zhèn)北溝村設(shè)計洪水過程線圖（暴雨洪水）

圖7 百良鎮(zhèn)三河村設(shè)計洪水過程線圖（暴雨洪水）

從以上圖可以看出，同倍比放大法計算洪水過程線，是用大流域的實測洪水過程作為典型進(jìn)行放大，其洪水歷時太長，洪水過程與中小流域典型洪水過程不符。而小流域暴雨洪水具有暴漲暴落，歷時短，來的快去的也快的特點，相比之下，五點概化洪水過程線的方法更適用于中小流域設(shè)計洪水過程線的計算，對比兩種方法的利弊，建議用五點概化洪水過程線的成果作為合陽縣的設(shè)計洪水過程線計算成果。

從五點概化洪水過程線圖可以看出，岱堡匯流時間需要2小時、三河村需要3小時、北溝村需要8小時左右。根據(jù)洪水匯流的不同時間，可以從1小時到8小時建立不同時段的洪水預(yù)警機制。同理，可以用此種方法，匯制出合陽縣36個分析評價對象的洪水過程線圖。

4 結(jié)語

合陽縣地貌以黃土臺塬為主，地表結(jié)構(gòu)疏松，滲透性強，蓄水能力差，在浸水和土壤飽和的狀態(tài)下，體積膨脹，并迅速崩塌，容易形成具有較大沖擊力的地表徑流，極易導(dǎo)致山洪暴發(fā)，而暴雨洪水則是誘發(fā)導(dǎo)因。為了提高山洪災(zāi)害防御能力，以岱堡、三河村、北溝村3個不同典型小流域5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇暴雨進(jìn)行設(shè)計暴雨計算分析。經(jīng)對比分析，采用五點概化法匯制洪水過程線。經(jīng)過對暴雨洪水分析發(fā)現(xiàn)，三個典型村的暴雨隨著時間的增加，暴雨量會增大。隨著暴雨頻率的增加，暴雨量越來越大，歷時會越來越長。洪水會在1個小時就出現(xiàn)，從洪水出現(xiàn)到洪峰需要將近8個小時。針對暴雨洪水的特性和規(guī)律，建議預(yù)警時間采用降雨后的1小時、2小時、3小時、6小時、8小時分別建立不同時段的洪水預(yù)警機制，以切實提高全縣山洪災(zāi)害防御預(yù)警措施。