(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

從保護(hù)人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全出發(fā)，將降雨量分為預(yù)警雨量和轉(zhuǎn)移雨量，而預(yù)警雨量指的是在山洪未發(fā)生前向山區(qū)人民群眾發(fā)布危險(xiǎn)警告時(shí)的實(shí)時(shí)降雨量。而轉(zhuǎn)移雨量指的是在山洪即將發(fā)生或爆發(fā)可能性極大時(shí)需要通知危險(xiǎn)區(qū)域群眾轉(zhuǎn)移時(shí)的降雨量。而對(duì)于雨量預(yù)警指標(biāo)的計(jì)算尤為重要，正確預(yù)測(cè)不同降雨指標(biāo)，掌握好發(fā)布預(yù)警信號(hào)的時(shí)機(jī)是預(yù)測(cè)山洪災(zāi)害的關(guān)鍵所在，計(jì)算的雨量預(yù)警指標(biāo)準(zhǔn)確性的高低，對(duì)山洪危害區(qū)的人民群眾遭受損失的大小密切相關(guān)。

1 預(yù)警時(shí)段的概念及確定原則

預(yù)警時(shí)段指雨量預(yù)警指標(biāo)中采用的典型降雨歷時(shí)，是雨量預(yù)警指標(biāo)的重要組成部分。受防災(zāi)對(duì)象上游集雨面積大小、降雨強(qiáng)度、流域形狀及其地形地貌、植被、土壤含水量等因素的影響，預(yù)警時(shí)段會(huì)發(fā)生變化，需要合理地確定預(yù)警時(shí)段尤為關(guān)鍵。預(yù)警時(shí)段確定原則和方法如下：

(1)最長(zhǎng)時(shí)段確定：將每一個(gè)分析對(duì)象上游集水區(qū)的匯流時(shí)間作為每個(gè)沿河村落預(yù)警指標(biāo)的最長(zhǎng)時(shí)段，對(duì)于匯流時(shí)間較短的(例如1小時(shí))對(duì)象增加1～2個(gè)時(shí)段。

(2)典型時(shí)段確定：針對(duì)每個(gè)沿河村落，對(duì)于小于最長(zhǎng)時(shí)段的其他時(shí)段的確定，根據(jù)防災(zāi)對(duì)象所在地區(qū)暴雨特性、流域面積大小、平均比降、形狀系數(shù)、下墊面情況等因素，確定比匯流時(shí)間小的短歷時(shí)預(yù)警時(shí)段，60 min、180 min等，一般選取2～3個(gè)典型預(yù)警時(shí)段，最小預(yù)警時(shí)段選為60 min。

(3)綜合確定：充分參考前期基礎(chǔ)工作成果的流域單位線信息，結(jié)合流域暴雨、下墊面特性以及歷史山洪情況，綜合分析防災(zāi)對(duì)象所處河段的河谷形態(tài)、洪水上漲速率、轉(zhuǎn)移時(shí)間及其影響人口等因素后，從而可以確定各防災(zāi)對(duì)象的各個(gè)典型預(yù)警時(shí)段，從最小預(yù)警時(shí)段直至流域匯流時(shí)間。

2 預(yù)警指標(biāo)計(jì)算的基本理論及難點(diǎn)分析

預(yù)警指標(biāo)計(jì)算的難點(diǎn)在于如何建立暴雨與設(shè)計(jì)洪水的關(guān)聯(lián)關(guān)系，由于不同地區(qū)情況不同，所以要將暴雨與洪水資料相關(guān)聯(lián)起來比較非常困難。時(shí)常存在雨量站沒有降雨但河道中出現(xiàn)洪水的情況。所以，水文站實(shí)測(cè)的降雨資料就不能反映洪水的情況，因此，就不能完全根據(jù)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)暴雨、設(shè)計(jì)洪水的關(guān)聯(lián)研究分析。另外一方面，由于許多中小河流上水文站布設(shè)密度較大，或者缺乏長(zhǎng)系列水文資料，所以進(jìn)行水文資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算比較困難，要根據(jù)實(shí)際情況考慮采用各種水文手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算，但是采用不同的水文手冊(cè)時(shí)暴雨洪水關(guān)聯(lián)的前提條件是：必須假設(shè)設(shè)計(jì)暴雨與設(shè)計(jì)洪水同頻，基于該理論首先確定出成災(zāi)流量對(duì)應(yīng)的發(fā)生頻率，然后根據(jù)該頻率以及通過暴雨圖集確定的暴雨參數(shù)以及暴雨雨力公式計(jì)算得出預(yù)警指標(biāo)值。

所以通過以上方法可以求出預(yù)警指標(biāo)，而根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)技術(shù)要求》需要求出干旱、一般以及濕潤(rùn)三種情況下的預(yù)警指標(biāo)值，為此還需要辨別出以上方法求出的預(yù)警指標(biāo)是何種狀態(tài)下的預(yù)警指標(biāo)，并計(jì)算出另外兩種情況的預(yù)警指標(biāo)值。為此可查閱《山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)方法指南》以及《小流域暴雨洪峰流量計(jì)算》，發(fā)現(xiàn)預(yù)警指標(biāo)的產(chǎn)流特性與《小流域暴雨洪峰流量計(jì)算》中超滲產(chǎn)流的理論較為契合，該理論認(rèn)為超滲產(chǎn)流具有普適性，并給出了暴雨損失的計(jì)算公式。該公式對(duì)干旱、一般以及濕潤(rùn)狀態(tài)的損失進(jìn)行了較為詳盡的概述。為此，可以根據(jù)該暴雨損失參數(shù)來區(qū)分三種情況的預(yù)警指標(biāo)值。而在計(jì)算預(yù)警指標(biāo)值時(shí)存在兩個(gè)假設(shè)：

(1)暴雨損失值是一個(gè)穩(wěn)定入滲值，其受暴雨強(qiáng)度的影響較大，在計(jì)算預(yù)警指標(biāo)時(shí)，以預(yù)警指標(biāo)內(nèi)的暴雨強(qiáng)度作為整個(gè)預(yù)警指標(biāo)內(nèi)的暴雨平均損失值進(jìn)行計(jì)算；

(2)暴雨的產(chǎn)流時(shí)間大于流域的匯流時(shí)間，認(rèn)為在匯流時(shí)間內(nèi)，計(jì)算的暴雨量是大于損失值直接能夠直接產(chǎn)生凈雨的，而根據(jù)《山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)技術(shù)要求》規(guī)定預(yù)警的最長(zhǎng)時(shí)段為流域匯流時(shí)間，即在預(yù)警指標(biāo)時(shí)段內(nèi)暴雨損失是直接按照損失值計(jì)算公式進(jìn)行扣損的。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)暴雨與設(shè)計(jì)洪水同頻的假設(shè)，該預(yù)警指標(biāo)何種類型直接與選取的洪水(選取的何種情況下發(fā)生的洪水)息息相關(guān)，但是在實(shí)際選取中，很難明確的區(qū)分出以上三種情景下的洪水，并對(duì)其進(jìn)行排頻處理，加之選取洪水序列的時(shí)候是將自有流量資料記錄以來的所有情況進(jìn)行排頻查算，基本包括了豐、平、枯三種情景，因此認(rèn)為該序列基本包含了預(yù)警指標(biāo)中干旱、一般以及濕潤(rùn)三種假定情況，為此可以認(rèn)為該洪水排頻查出的結(jié)果為干旱情景下，其預(yù)警指標(biāo)也為干旱情景下的值。

3 雨量預(yù)警指標(biāo)的典型計(jì)算方法分析

3.1 洪峰模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法

在采用該種計(jì)算方法計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)該計(jì)算公式進(jìn)行變形可求出該成災(zāi)流量對(duì)應(yīng)的值，然后根據(jù)參證站的Cv和Cs即可推求出該對(duì)應(yīng)的頻率值，然后與原計(jì)算步驟相同，根據(jù)暴雨圖集確定參數(shù)進(jìn)行預(yù)警指標(biāo)計(jì)算，計(jì)算流程見圖1。

圖1 洪峰模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法推求預(yù)警指標(biāo)技術(shù)流程圖

3.2 地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)公式法

地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)公式法根據(jù)成災(zāi)流量Q成災(zāi)及經(jīng)驗(yàn)公式確定出該成災(zāi)流量對(duì)應(yīng)的頻率，進(jìn)而根據(jù)暴雨參數(shù)及雨力公式計(jì)算預(yù)警指標(biāo)值的計(jì)算，其技術(shù)流程見圖2。

3.3 兩種計(jì)算方法對(duì)比分析

根據(jù)研究可以發(fā)現(xiàn)，洪峰流量面積指數(shù)法與地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)公式法推求出的預(yù)警指標(biāo)比較接近。洪峰流量面積指數(shù)法采用的是以參證站的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行計(jì)算的，綜合經(jīng)驗(yàn)法雖然根據(jù)水文變化的地區(qū)規(guī)律性建立洪峰與流域面積、流域形狀系數(shù)、最大一日降雨量等因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系，但并未考慮降

雨的時(shí)空分布、下墊面以及受其他因素影響造成洪水場(chǎng)次間的差異性等情況，因此推求出的洪水結(jié)果的可靠性值得懷疑，需要根據(jù)實(shí)際暴雨洪水資料進(jìn)行校驗(yàn)審核。因此其預(yù)警指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果也有待商榷。

圖2 地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)公式法推求預(yù)警指標(biāo)技術(shù)流程圖

4 結(jié)語

總之，對(duì)于雨量預(yù)警指標(biāo)的計(jì)算應(yīng)綜合考慮防災(zāi)對(duì)象所處河段河谷形態(tài)、洪水上漲速率、預(yù)警響應(yīng)時(shí)間和站點(diǎn)位置等因素，在臨界雨量的基礎(chǔ)上綜合確定準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移和立即轉(zhuǎn)移的預(yù)警指標(biāo)，并利用該預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行暴雨洪水復(fù)核校正，以避免與成災(zāi)水位及相應(yīng)的暴雨洪水頻率差異過大。通常情況下，由于臨界雨量是從成災(zāi)水位對(duì)應(yīng)流量的洪水推算得到，故在數(shù)值上認(rèn)為臨界雨量即立即轉(zhuǎn)移指標(biāo)；對(duì)于準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移指標(biāo)，最好是在臨界雨量基礎(chǔ)上根據(jù)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移時(shí)間及洪水過程線綜合進(jìn)行“折減”15%處理，以達(dá)到最好的預(yù)警效果，為保護(hù)山洪危害區(qū)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全提供基礎(chǔ)依據(jù)。

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