陸永新

（河北省承德水文水資源勘測局，河北 承德067000）

承德市山區(qū)因局部強降雨引發(fā)的山洪災(zāi)害每年均有發(fā)生，造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失，對經(jīng)濟發(fā)展和社會安全穩(wěn)定構(gòu)成巨大威脅，開展山洪災(zāi)害調(diào)查評價工作對于保護人民生命財產(chǎn)安全及實施山洪災(zāi)害防治工作具有重要意義。圍場縣位于承德市北部，是承德市降水最少的縣，但由于植被及地質(zhì)條件等原因，是承德市山洪災(zāi)害多發(fā)縣。本文以圍場縣作為研究對象對歷史山洪災(zāi)害進行調(diào)查研究具有很強的代表性。

1 研究區(qū)概況

圍場滿族蒙古族自治縣位于河北省承德市北部。東鄰內(nèi)蒙古赤峰市，北接內(nèi)蒙古克什克騰旗，西北與內(nèi)蒙古多倫縣相連。全縣總面積9219km2，是承德市面積最大的縣。西北、北、東分別與內(nèi)蒙古自治區(qū)為鄰，西南和南面分別與豐寧縣、隆化縣接壤，是華北地區(qū)通往內(nèi)蒙古和東北地區(qū)的要道之一。

圍場縣是典型的大陸性氣候區(qū)，其地域分布差異很大，降雨時空分布不均，年際和季節(jié)性變化幅度大。由于地形復(fù)雜，山間對流旺盛，多局部暴雨或雷陣雨。河床坡降陡，落差大，源短流急，河水暴漲暴落，徑流年內(nèi)分配相差較懸殊，平時河水很小，干旱時除小灤河外其他河流均有逝流，汛期時河水暴滿，泛濫成災(zāi)，沖淤良田。各河源頭植被較好，但中下游受人為破壞，造成水土流失嚴重。

圍場滿族蒙古族自治縣屬于河北省地質(zhì)構(gòu)造4個區(qū)中的內(nèi)蒙古背斜區(qū)［1］，境內(nèi)山巒起伏、溝壑縱橫，自然坡度為1/150～1/350。圍場滿族蒙古族自治縣是灤河、遼河兩大水系的發(fā)源地，境內(nèi)共有河流7條，10km2以上支流218條。其中：灤河水系有小灤河、吐魯根河、蟻螞吐河、伊遜河；遼河水系有陰河、烏拉岱河、舍利嘎河。圍場縣是山洪災(zāi)害多發(fā)縣。造成山洪災(zāi)害的原因：①受地理位置和自然條件影響，汛期7、8、9月份降雨集中，降水強度大，產(chǎn)流迅速，因此降雨是山洪災(zāi)害形成的主導(dǎo)因素和激發(fā)條件；②生態(tài)環(huán)境遭到破壞，植被覆蓋率低，不能有效地發(fā)揮對雨水的攔蓄作用；③現(xiàn)有的防洪工程運行年代久，防洪標準低，老化失修，加之缺少攔蓄工程，調(diào)節(jié)能力差，不能有效抵御較高標準洪水侵襲。

2 前期資料收集、分析及評價

前期資料的收集、分析、評價是山洪災(zāi)害調(diào)查評價的基礎(chǔ)。根據(jù)SL324—2005《基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符標準》收集圍場縣內(nèi)所有雨量、水文站最新的基本情況［2］；收集圍場縣內(nèi)建國以來雨量站最大10min，1h，6h，24h年最大點雨量，并計算對應(yīng)的統(tǒng)計參數(shù)（均值、變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs）；選取圍場縣代表性雨量站做24h暴雨程分配；收集圍場縣內(nèi)水文站歷年最大流量資料，組成流量系列并計算年最大流量系列統(tǒng)計參數(shù)（均值、離差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs）；搜集圍場縣內(nèi)洪水要素摘錄資料及實測降水量摘錄資料；收集整理了境內(nèi)蒸發(fā)站蒸發(fā)資料；收集整理圍場縣相對應(yīng)的暴雨洪水計算方法和參數(shù)資料。

3 歷史洪水調(diào)查

3.1 洪水調(diào)查步驟及方法

3.1.1 典型流域與歷史洪水場次選取原則

小流域是指面積一般在200km2以下的一個獨立完整的集水區(qū)［3］。

典型洪水調(diào)查視已有資料情況，原則上每縣不少于3～5個小流域，洪水場次一般3場。重點調(diào)查典型流域建國以來有記錄的較大洪水。典型場次洪水由以下幾方面綜合分析確定：

（1）歷史上山洪災(zāi)害發(fā)生頻率較高的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的山洪。

（2）量級較大且造成較大損失的山洪。

（3）資料詳實可靠、災(zāi)情記錄齊全便于調(diào)查分析的。

3.1.2 洪水調(diào)查

（1）在進行調(diào)查時，一般是先聯(lián)系村干部，由其推薦當?shù)啬昙o較長、對洪水最為熟悉的干部或居民，進行座談和指認洪痕，經(jīng)過反復(fù)對證分析，認為可靠后，即予標記洪痕位置，然后進行測量工作，并繪制出位置草圖。

（2）洪水調(diào)查資料的整理工作，主要有河道調(diào)查斷面的最大洪峰流量的計算、水文站實測資料的整理等。關(guān)于調(diào)查河段最大洪峰流量的計算，系先判斷分析所調(diào)查的洪水痕跡、水面比降或河道比降的正確性，以確定采用的比降值，并根據(jù)附近其他河流實測的河床糙率資料及調(diào)查資料中有關(guān)調(diào)查河段的河床質(zhì)、灘地植被等情況，選定計算用的糙率值。

3.1.3 洪水計算

根據(jù)調(diào)查實際情況和勘測資料情況，確定采用比降面積法計算洪峰流量［4］。

式中 Qc為恒定流流量（m3/s）；Kˉ為河段平均輸水率；A上，A下為比降上、下斷面過水面積（m2）；g為重力加速度，g=9.81m/s2；L為比降上、下斷面間距（m）；Sc為恒定流態(tài)下的水面比降；ξ為斷面沿程收縮或擴散系數(shù)（收縮取負號，擴散取正號代入公式），河段斷面收縮時，一般可取ξ=0；斷面突然擴散時，ξ=0.5～1.0；逐漸擴散時，ξ=0.3～0.5。 α 為動能校正系數(shù)［5］，與斷面上流速分布均勻與否有關(guān)，一般較順直、底坡不大且斷面較規(guī)則的河段，其值介于1.05～1.15之間。對于山區(qū)河流，當?shù)灼螺^大，且斷面不規(guī)則、流速分布極不均勻時，可用式（2）近似計算。

式中為斷面上最大點流速（m/s），V為斷面平均流速（m/s）。

3.2 洪水調(diào)查評價成果

3.2.1 調(diào)查洪水情況

選取圍場縣某小流域作為調(diào)查評價對象，流域面積72km2，自然村落34個。走訪了4位村里年齡較大農(nóng)民。

1974年7月25日天氣：連陰3，4d，前后山生泥石流（當?shù)匕傩账追Q“放水泡”），傍晚雨開始大了，夜間有水下來了，早晨5：00～6：00，山前山泥水和河里大水一起來了，村頭河邊土包阻水，水進村了，沖毀房屋多處，沖走多頭大牲畜，二號自然村內(nèi)低洼處水1m多，過河道路沖毀。現(xiàn)在七組這個地方村里沒進水，那時沒有這條道，道在對岸的，水到了新道的靠田這邊，對岸水沒超出那邊的樹趟子邊，就在那土坎子，那年以后沒大水，那邊就是當年過水后樣子。河里的水基本平槽，但未出槽。

3.2.2 洪水調(diào)查斷面位置概況

調(diào)查斷面位置位于圍場縣某村七組樹林邊河道右坎，到調(diào)查斷面河長17.34km，集水面積66.9km2。3.2.3 推流結(jié)果

3.2.3.1 過水斷面面積

過水斷面為單式斷面，根據(jù)斷面圖計算各斷面洪水位以下的斷面面積，如圖1，圖2。經(jīng)計算：上斷石過水面積65.01m2；下斷面過水面積66.79m2。

圖1 洪水調(diào)查上斷面

圖2 洪水調(diào)查下斷面

3.2.3.2 水面比降

繪制洪痕高程點分布圖，經(jīng)計算得出平均值Sc=0.0163作為水面比降計算值。

圖3 洪水調(diào)查洪痕分布

3.2.3.3 河床糙率

調(diào)查河段較順直，河槽基本穩(wěn)定，為單式斷面，河床質(zhì)為沙卵石，根據(jù)寬深比、平均水深值，參考《水文測驗手冊》中華北東北地區(qū)河流洪水糙率系數(shù)表［6］，采用n=0.04。

3.2.3.4 α值

動能校正系數(shù)，與斷面上流速分布均勻與否有關(guān)，調(diào)查河段較順直、底坡不大且斷面較規(guī)則，其值介于1.05～1.15之間，取α=1.1。

3.2.3.5值

測驗河段布置有比降上、下兩個斷面，過水面積沿程遞增，按規(guī)范要求，值可按式（3）計算：3.2.3.6 洪峰流量

對1974年7月25日典型洪水做了測量和計算，采用比降面積法計算洪峰流量。經(jīng)計算洪峰流量為270m3/s。對該洪水重現(xiàn)期進行評定，該洪水為30年一遇。

4 結(jié)語

（1）北方山區(qū)山洪災(zāi)害每年均有發(fā)生，造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。以圍場縣作為研究對象對歷史山洪災(zāi)害進行調(diào)查評價具有很強的代表性。

（2）降水是山洪災(zāi)害形成的主因，然而生態(tài)環(huán)境差，水土流水嚴重，植被覆蓋率低，是山洪災(zāi)害頻發(fā)的重要原因。承德市最北部圍場縣降水最少，是山洪災(zāi)害高發(fā)區(qū)。

（3）選取圍場縣一個閉合小流域作為例子，采用比降面積法推算歷史洪水洪峰流量，結(jié)果符合水文測驗規(guī)范要求。

［1］圍場滿族蒙古族自治縣地方志編纂委員會.圍場年鑒［Z］.2015.

［2］SL324—2005，基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符標準［S］.

［3］鞠飛.興城市山洪災(zāi)害沿河村落河溝斷面測量技術(shù)要求和問題分析［J］.廣東水利水電，2016 （12）：39-41.

［4］朱俊峰，高文志.比降—面積法在潮河上游“6·23”暴雨洪水調(diào)查中的應(yīng)用［J］.河北水利，2016 （7）：42-42.

［5］楊玉閣，陳祖輝，趙慶生.天然河道水流動能校正系數(shù)的分析與應(yīng)用［J］.東北水利水電，2010，28（9）：39-40.

［6］賈爾恒·祖根別克.天然河道糙率確定方法探討［J］.水利科技與經(jīng)濟，2014，20（7）：72-73.