岳鵬展

（河南省水利勘測設計研究有限公司，鄭州 450016）

我國洪澇災害頻發(fā)， 而突發(fā)極端強降雨引發(fā)的山洪災害尤為嚴重，其受復雜的地質地形條件、獨有的地貌特征、多樣的氣候因素、密集的人口分布和人類活動等多種因素的共同影響，具有多發(fā)、易發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)的特點［1-4］。 河南省地跨長江、淮河、黃河、海河4大流域，地勢西高東低，三面環(huán)山，年平均降水量500～900mm，全年降水的50%集中在夏季，特殊的地理位置和自然條件，致使全省山洪災害頻繁，嚴重威脅人民的生命財產安全， 制約社會經濟的可持續(xù)發(fā)展［5-7］。 因此，為了對山洪災害防治提供重要支撐，深入分析了山洪災害防治區(qū)的暴雨特性、 小流域特征和社會經濟情況。

1 工程概況

泌陽縣位于河南省西南部，南陽盆地的東緣。東鄰確山縣、驛城區(qū)，西連唐河、社旗縣，南接桐柏縣，北依舞鋼市、 方城縣。 境域南北長66.6km， 東西寬48km，面積2386km2。泌陽縣地處南陽盆地東部邊緣，山區(qū)地形起伏變化大，溝谷呈“V”字型，谷底狹窄，谷床縱坡5°～15°，兩側山坡25°以上。

2 山洪災害情況

2.1 成因

滑坡是區(qū)內主要山洪災害。 多數(shù)小滑坡與植被關系密切，植被對自然斜坡具有一定的穩(wěn)定作用，久雨很易誘發(fā)滑坡發(fā)生。 水庫水位的升降也對庫岸失穩(wěn)產生較大影響。 降水量大、易形成強勁的水流，為形成泥石流的主要原因。 溪河洪水在泌陽的災害廣泛，淺山丘陵區(qū)，山高坡陡，匯水較快，受淤積影響，下游河道比降較緩， 這樣下游洪水隨地形變化四處漫溢。 降雨時空分布不均，雨強大、歷時短、產流快、匯流急，從降雨到山洪形成一般只有幾小時。導致溪河洪水短時難以下泄，易造成洪水災害。

2.2 防治現(xiàn)狀

1975年大洪水以后到2010年底， 泌陽縣僅建成城鎮(zhèn)堤防工程2km，絕大部分鄉(xiāng)村、小流域幾乎無堤防建設?，F(xiàn)有的防洪工程仍存在著標準低、質量差的問題，山洪溝、泥石流溝及滑坡急需治理。 非工程措施現(xiàn)狀及存在問題如下。

2.2.1 知識宣傳

山洪災害防御指揮機構設在縣防汛指揮部，指揮部除在山洪災害發(fā)生時指揮救災外， 在平時也反復深入各鄉(xiāng)鎮(zhèn)村、組宣傳防災知識。

2.2.2 現(xiàn)場宣傳

泌陽縣的山洪災害主要以小型為主。 在地域分布上， 與地質環(huán)境條件有關， 多發(fā)生在東北部山丘區(qū)；在時間上，多發(fā)生在多雨月份和季節(jié)，一年中6—9月發(fā)生的山洪災害占80%以上。

2.2.3 監(jiān)測通信及系統(tǒng)預警

目前泌陽縣水文、氣象、地質環(huán)境監(jiān)測工作十分薄弱，站點稀少，站網(wǎng)嚴重不足。由于災害分布廣，且大量的危險點遍布偏僻山區(qū)， 給災害預警預報造成了嚴重影響。

2.2.4 搬遷避讓

全縣沿河的山村居民已陸續(xù)搬遷往附近高地，礦山開采區(qū)附近受地質災害威脅的一些居民也根據(jù)情況作出了搬遷避讓措施。 但搬遷避讓措施所采取的力度還不夠。

3 預警指標分析

3.1 預警時段確定

以王老莊及郭連溝為例， 各沿河村落的預警時段如表1。泌陽縣其他分析評價對象的預警時段采用上述原則確定。根據(jù)《山洪災害分析評價技術要求》，泌陽縣的現(xiàn)狀防洪能力小于100年一遇的分析對象計算預警指標。

表1 沿河村落預警時段預警時段

3.2 流域土壤含水量的考慮

依據(jù)《山洪災害分析評價技術要求》，分析前期土壤蓄水量Pa分別為0.2，0.5，0.8Wm 3種不同情況下防災對象的預警指標。 在本次分析評價中還增加了Pa=1.0Wm情況下的臨界雨量。 如表2，在本次分析評價中考慮了這3種土壤蓄水量的預警指標。

表2 預警指標分析雨量扣損 單位：mm

3.3 臨界雨量計算

預警指標計算模型可采用經驗估計法、推理公式法及標準化單位線等方法進行計算。本次計算中主要采用了推理公式法和標準化單位線進行計算分析。

3.3.1 推理公式法

（1）假設匯流時間下的雨量數(shù)據(jù)，經點面轉換，按照對應雨型進行時程分配得到暴雨過程。

（2）將暴雨過程數(shù)據(jù)作為模型輸入，按照模型參數(shù)進行洪水計算。

（3）進行試算，直到洪水達到警戒流量，此時假設的時段雨量即為該等級對應的臨界雨量。

典型對象各預警等級臨界雨量計算成果如表3。

表3 各預警時段臨界雨量計算成果

3.3.2 標準化單位線法

采用標準化單位線模型法反算臨界雨量值。

《技術要求》 中規(guī)定臨界雨量基本取值為整數(shù)，所以在推求預警雨量時，應按如下假定原則：

（1）根據(jù)預警雨量計算出的洪峰應盡可能接近成災流量值。

（2）在選擇預警雨量值時，應當優(yōu)先選取較小整數(shù)的雨量值。

3.3.3 成果對比分析

將以上兩種方法計算得出的臨界雨量進行整理，其結果如表4。對比可知：單位線法推求出的臨界雨量比推理公式推求出的臨界雨量較大。 原因是推理公式法根據(jù)24h降雨進行設計計算，其中預警時段內的降雨量屬于24h降雨序列內的降雨，相當于沒有考慮前期降雨對預警時段內指標值的影響； 而單位線法是直接采用假設的預警時段內的降雨值進行計算得出；從理論方法上分析，單位線法推求臨界雨量值的方法更加合理， 最終成果采用單位線法推求臨界雨量值。

表4 臨界雨量成果匯總

3.4 雨量預警指標分析

調查、 分析評價各個環(huán)節(jié)的不確定性因素，本次分析評價按50 年一遇的設計暴雨作為立即轉移指標，準備轉移在立即轉移指標的基礎上折算處理。

表5、 圖1給出了王老莊和郭連溝典型沿河村落的預警指標分析成果。

表5 各防災對象預警指標成果（雨量）

圖1 臨界雨量分析成果

3.5 水位預警指標分析

根據(jù)收集到的監(jiān)測站點，結合已有水文站和調查資料的實際情況，對沿河村落水位預警指標確定的條件進行評估。 《河南省山洪災害分析評價工作方案 （試行）》 沒有對水位預警方式的條件進行說明，但對水位預警指標的分析方法給出了要求。 原則如下：

（1）根據(jù)歷史山洪災害調查資料、山洪災害現(xiàn)狀分析評價及大斷面和村鎮(zhèn)特征點測量資料擬定成災水位，并作為立即轉移水位。

（2）準備轉移水位預警指標設置的目的是為危險區(qū)群眾轉移提供一定時間的預見期， 在洪水達到成災水位之前能夠及時轉移，避免生命財產損失。準備轉移水位采用如下方法確定。①滯時法。流域面積大于或等于30km2時，從準備轉移水位至立即轉移水位之間提供30min的準備時間， 具體分析計算方法是根據(jù)分析計算出的50年一遇洪水過程，從出現(xiàn)立即轉移水位時間點前推30min， 對應的水位作為準備轉移水位。 ②流域面積小于30km2時，分析計算斷面不再擬定準備轉移水位，準備轉移雨量由立即轉移雨量折減直接獲得。 ③把擬定立即轉移水位作為相應斷面的水位預警指標。

表6給出了典型沿河村落的水位預警指標。

表6 各防災對象預警指標成果（水位）

4 危險區(qū)與評價分析

在泌陽縣3個典型沿河村落危險區(qū)圖繪制中，常溝現(xiàn)狀防洪能力大于100年一遇， 故不再繪制其危險區(qū)圖；以王老莊和郭連溝為例，繪制完成的危險區(qū)如圖3。

圖2 危險區(qū)劃分

對泌陽縣165個沿河村落進行山洪災害分析評價數(shù)據(jù)整理后， 發(fā)現(xiàn)有1個分析對象上游集水區(qū)面積小于1km2（如表7），無上游集水區(qū)面積大于200km2的分析對象。 從當前的山洪災害分析評價思路來看，前者由于小流域匯流時間很短，立即轉移和準備轉移兩級預警的時段間隔難于滿足；后者由于小流域面積過大，采用小流域設計暴雨洪水的方法來進行山洪災害分析評價，誤差較大。 因此，這兩類分析對象的成果僅能作為參考。

表7 集水區(qū)面積的村落名錄

成災水位的確定是一個非常關鍵的因素，需要綜合分析確定，而現(xiàn)在的思路主要是現(xiàn)場調查確定。 測量數(shù)據(jù)的準確性也需要進一步分析求證。根據(jù)前期土壤蓄水量分別為0.2Wm （干旱）、0.5Wm （一般）和0.8Wm（濕潤）3種情況，分析其臨界雨量閾值。 根據(jù)計算得到的臨界雨量閾值，考慮準備轉移和立即轉移的防汛業(yè)務流程，綜合得到了全市各村落不同時段內的預警指標。 工作中需要不斷完善資料，提煉適合本地區(qū)的暴雨洪水計算方法和參數(shù)，使成果更加符合實際。

河道縱橫斷面測量是一項專業(yè)性強且細致的工作，記錄下居民區(qū)、林地、耕地等特征點，河漫灘的照片要足夠開闊，糙率值確定要合理。河道縱橫斷面測量應與沿河村落危險區(qū)居民戶調查同時進行或緊密配合，調查的居民戶需要在測量的河道斷面范圍內，成災水位的確定應結合居民位置和河道斷面測量設定的斷面綜合確定。 從本次的山洪災害分析評價工作來看， 由于河道斷面測量和居民戶調查分由不同單位完成， 出現(xiàn)很多河道斷面與危險區(qū)居民戶不在一起，或斷面測量范圍不夠的情況。

現(xiàn)場調查中有幾個關鍵信息需要特別注意，包括成災水位、河道糙率值、河道縱斷面的洪痕，成災水位關系到現(xiàn)狀防洪能力評估和預警指標的計算；河道糙率值、 河道縱斷面的洪痕決定了控制斷面的水位～流量關系和水位～人口關系， 河道縱斷面的洪痕用于確定曼寧公式中的水面比降， 這可在以后的防汛工作中，通過調查實際發(fā)生的洪水來彌補；河道糙率值對水位流量關系影響非常大，因此，需有經驗的人結合現(xiàn)場調查的實際情況綜合確定。

5 結語

山洪災害分析評價非常復雜，影響因素眾多，方法還需不斷完善； 進行山洪災害調查評價的村落多位于山丘區(qū)，河道蜿蜒曲折，斷面形態(tài)變化大；主河槽雜草多，兩側漫灘多植被；調查給出的成災水位、糙率、歷史洪痕等信息都有一定的不確定性。再加上時間緊、山洪災害分析評價的方法理論還不太完善，一些驗證方法的關鍵參數(shù)還需要逐步積累。因此，所得到的成果需經多方面檢驗， 并不斷修正以符合實際規(guī)律，才能逐步應用到實際防汛工作中。 今后，可選擇一些資料豐富、監(jiān)測站點多、河道斷面穩(wěn)定且滿足水力學計算條件的河段， 根據(jù)各年的觀測資料對山洪災害分析評價的方法和參數(shù)進行檢驗， 修正分析評價的成果。