朗鄉(xiāng)河流域2013.8.12暴雨洪水計(jì)算分析

1、朗鄉(xiāng)河流域 暴雨洪水計(jì)算分析摘 要： 2013 年 8 月 12 日，湯旺河右岸二級(jí)支流朗鄉(xiāng) 河遭受短歷時(shí)強(qiáng)降雨災(zāi)害，造成山災(zāi)害，導(dǎo)致居民受災(zāi)，耕 地、牲畜、人民財(cái)產(chǎn)受損。因該流域?qū)傩∶娣e山溪性河流且 無(wú)水文控制斷面，災(zāi)后洪水調(diào)查分析采用實(shí)地過(guò)水?dāng)嗝鏈y(cè)量 和水文比擬以及水文圖集瞬時(shí)單位線分析計(jì)算等方法對(duì)該 流域洪水洪峰流量進(jìn)行了還原計(jì)算，得出了流域暴雨和洪水 的出現(xiàn)頻率量級(jí)，并對(duì)計(jì)算方法和結(jié)果以及成災(zāi)原因進(jìn)行了 分析。關(guān)鍵詞：暴雨洪水；洪峰流量；洪水頻率；暴雨頻率； 流域匯流單位線1 流域及洪水概況朗鄉(xiāng)河屬湯旺河右岸二級(jí)支流，河源經(jīng)度128 5455.5，緯度 46 48 50.9。河口經(jīng)度

2、128 52 24.7， 緯度46 57 14.6。河流長(zhǎng)度21.5km,流域面積160km2 , 河道比降11.6%, 2013年8月12日18時(shí)至24時(shí)該流域發(fā) 生強(qiáng)降雨， 6 小時(shí)內(nèi)降雨總量達(dá) 130mm 以上， 河流水位迅速 起漲，致使該地區(qū)形成山洪， 12 時(shí)后洪水漸漸消退。流域位 置見(jiàn)圖 1，因流域內(nèi)無(wú)流量控制站，本次洪水沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水 過(guò)程，洪峰流量及出現(xiàn)頻率采用理論和調(diào)查方法推算。2 成災(zāi)原因分析（1）本流域山洪災(zāi)害 3小時(shí)臨界雨量為 42 毫米，英山 站 3 小時(shí)降雨為 142.8 毫米，大大超過(guò)山洪災(zāi)害臨界雨量， 歷時(shí)短、強(qiáng)度大是形成山洪的直接原因。 （ 2）本河流為山區(qū) 性

3、河流，來(lái)水陡漲陡落，來(lái)勢(shì)猛、突發(fā)性強(qiáng)。 （ 3）本次洪水 屬于歷史上特大洪水，洪水量級(jí)已經(jīng)超過(guò)現(xiàn)有工程防洪標(biāo) 準(zhǔn)。3 流域洪峰流量計(jì)算方法介紹3.1 相鄰流域水文比擬法水文比擬法是指相鄰或流域自然地理特性相似的流域 之間，無(wú)控制斷面流域借用有控制斷面流域的洪水預(yù)報(bào)方 案，按流域面積或其他要素的倍比關(guān)系將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行移用 的一種水文分析計(jì)算方法，一般常用在流域徑流或洪峰流量 的估算方面。該方法的基本依據(jù)就是認(rèn)為相似流域的降雨徑 流特性類(lèi)似，產(chǎn)流規(guī)律也類(lèi)似，主要差別僅在流域面積不同 上。本次分析計(jì)算就是將朗鄉(xiāng)河相鄰的位于湯旺河右岸二級(jí) 支流永翠河流域新曙光站洪水預(yù)報(bào)方案用于朗鄉(xiāng)河洪水預(yù) 報(bào)。兩流域

4、自然地理特征類(lèi)似、流域面積、流域產(chǎn)匯流規(guī)律 也基本相同。3.2 流域瞬時(shí)單位線法 采用黑龍江省水文圖集中概化瞬時(shí)單位過(guò)程線法，該方 法主要用來(lái)推求工程設(shè)計(jì)中針對(duì)無(wú)資料流域的設(shè)計(jì)洪水。其 各種參數(shù)和備選流域匯流單位線都是通過(guò)歷史洪水整體規(guī) 律概化分析而來(lái)，使用比較方便，各種參數(shù)可由圖集直接查 得，基本要求事先確定降雨扣除損失后的產(chǎn)流凈雨量。實(shí)際 工作中該凈雨量一般按百分比預(yù)估或由相鄰流域產(chǎn)流方案 中的流域降雨徑流相關(guān)圖查得。3.3 曼寧公式法 該方法需在對(duì)河道進(jìn)行實(shí)地洪水調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行，需 要測(cè)量河道過(guò)水?dāng)嗝妫_定最高洪痕水位，測(cè)量河道縱斷面 水位線洪痕點(diǎn)來(lái)確定斷面處洪水比降，然后利用曼寧公式

5、計(jì) 算出斷面平均流速，進(jìn)而求出洪峰流量。該方法外業(yè)工作量 較大，成果可信度一般較高。4 流域降雨、洪水計(jì)算分析4.1 降雨分析流域主要降雨始于 8月 12日18時(shí)，至 12日 21時(shí)各站降雨均超100mm ,降雨強(qiáng)度較大，之后降雨強(qiáng)度相對(duì)減弱， 21日24時(shí)降雨基本停止，各站 6h累計(jì)雨量均在130mm以 上。流域平均雨量達(dá) 100mm 。可見(jiàn)，英山最大 6 小時(shí)降雨 152.6 毫米，其中最大 3 小 時(shí)降雨 142.8毫米，占 6小時(shí)雨量的 94%；朗鄉(xiāng)站同時(shí)段 6 小時(shí)降雨 132.5 毫米。暴雨中心位于流域中上游，暴雨走向 自上游向下游移動(dòng)。4.2 洪峰流量及出現(xiàn)頻率計(jì)算分析相鄰流域水

6、文比擬法借用新曙光站洪水預(yù)報(bào)匯流單位 線成果，利用朗鄉(xiāng)河流域降雨量在新曙光站進(jìn)行洪峰流量預(yù) 報(bào)，然后將計(jì)算成果按面積倍比法來(lái)移用至梅花河和馬場(chǎng) 河，成果移用時(shí)計(jì)算公式為：Q朗鄉(xiāng)河=(F朗鄉(xiāng)河/F新曙光) 0.67*Q 新曙光。借用流域預(yù)報(bào)時(shí)所需雨量直接使用朗鄉(xiāng)河流 域?qū)嶋H雨量，新曙光站假定徑流深由朗鄉(xiāng)河流域?qū)嶋H降雨利 用新曙光站降雨徑流相關(guān)圖查得，借用單位線選擇新曙光站 歷史洪水單位線中與本次暴雨雨型相似單位線，利用查得的 徑流深逐段乘所選單位線流量，即得出洪水過(guò)程和洪峰流 量。水文圖集瞬時(shí)單位線法采用降雨歷時(shí)12h，徑流深由伊春站產(chǎn)流方案求得，圖集所需匯流參數(shù)計(jì)算公式為： m1=B*(a)

7、-0.31，B=C3*F0.16*J-0.35，上式中a為徑流深和降雨 歷時(shí)的比值， 當(dāng)有效降雨歷時(shí)小雨 24 小時(shí)時(shí)按 24 小時(shí)計(jì)算。 C3為匯流參數(shù)，由圖集中圖 36查得。參數(shù) ， 參數(shù)k=m1/n，F(xiàn)為流域面積，J為河道平均坡降。利用參數(shù) n、k即可在圖集中查得S (t)曲線，轉(zhuǎn)換該曲線后即可求出 相應(yīng)時(shí)段洪水過(guò)程和洪峰流量。曼寧公式法根據(jù)流域調(diào)查數(shù)據(jù)，采用公式 V=(1/n) R (2/3)I (1/2)，式中V為斷面平均流速(m/s)，n為河床糙 率，R為平均水深(m)，I為水面比降。斷面洪峰流量由公 式Q=VF求出，Q為流量(m3/s)，V為斷面平均流速(m/s)，F(xiàn) 為斷面面積

8、（ m2 ）。因馬場(chǎng)河面積較小，本次洪水所占比 重較小，僅以梅花河為例來(lái)計(jì)算分析。以上方法計(jì)算出的洪峰流量頻率根據(jù)水文圖集來(lái)確定， 計(jì)算公式為： Qmp=（kp/k5%）*Cp*F0.67 。式中 Qmp 為流 域不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量， kp 為不同頻率模比系數(shù)， k5% 為 5% 頻率的模比系數(shù)， Cp 為最大洪水參數(shù)， F 為流域面積。 查圖，Cv=1.1 , Cs=2.25Cv , Cp=7，計(jì)算不同頻率的最大流 量見(jiàn)下表 2、3。由表可見(jiàn) 402 立方米 /秒的洪峰流量接近 200 年一遇。5 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)分析可知，水文比擬法與曼寧公式計(jì)算法計(jì)算結(jié)果比 較接近，瞬時(shí)單位線法計(jì)算結(jié)果相對(duì)偏小，因水文比擬法和 曼寧公式法所選要素都與流域?qū)崨r比較接近，計(jì)算結(jié)果可信 程度高些。水文圖集瞬時(shí)單位線法因各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)概化程度 較大，對(duì)面積較小流域?qū)嵱眯钥赡芷停虼司C合分析確定 朗鄉(xiāng)河流域洪峰流量為 360m3/s,頻率為百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。 目前對(duì)無(wú)流量測(cè)站控制的流域進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)還缺少比較權(quán) 威有效的方法，文章僅以最基本的幾種方法來(lái)進(jìn)行了實(shí)例分 析，方法觀點(diǎn)難免有偏差之處，僅供參考交流。參考文獻(xiàn) 1 黑龍江省水利廳 .黑龍江省水文圖集 M. 哈爾濱：黑龍 江省水利廳