2005年6月10日沙蘭河流域降水過程分析

2005年6月10日沙蘭河流域降水過程分析

1暴雨分布及調(diào)查方法沙蘭河流域現(xiàn)有雨棚雨水觀測站，是人工降雨觀測站。流域外附近有一個樺樹站，該站是一個自動的降雨估算站。本次根據(jù)暴雨籠罩范圍,和盛水庫以下至沙蘭鎮(zhèn)區(qū)間,共調(diào)查了沙蘭鎮(zhèn)、王家村、雞蛋石溝村、和盛屯、西溝5個點雨量,暴雨分布圖見圖1。調(diào)查方法采用村民走訪、暴雨量容器的方法。由于即時采訪,村民對暴雨過程表述清晰、一致,村民的水桶、水缸、魚缸等盛水容器為調(diào)查雨量可靠性提供了保證。1.1下游私家車屯降雨時間上游降雨時間早、歷時長,西溝村降雨時間從6月10日11時20分—15時30分,降雨歷時4h10min,下游王家屯降雨時間從13時—14時45分,降雨歷時1h45min。1.2降水量計算根據(jù)流域內(nèi)現(xiàn)有及調(diào)查雨量點的雨量,采用算術(shù)平均計算,流域內(nèi)平均降雨強(qiáng)度為41.0mm/h,點最大降雨強(qiáng)度120mm/h(王家屯)。各站降雨強(qiáng)度見表1。1.3平均總降水量綜合分析流域內(nèi)外現(xiàn)有及調(diào)查雨量點的點雨量,采用算術(shù)平均計算,暴雨區(qū)雨量平均值為123.2mm。1.4雨量站資料沙蘭河流域沒有長系列的降雨資料,本次分析選擇沙蘭河流域外有長系列降水量資料的爾站、團(tuán)山站、石頭站、七峰站、長汀子站、石河站、金坑站和寧安站共8處雨量站資料。根據(jù)暴雨系列資料排頻,理論適線計算3h(P=1%、0.5%、0.33%)的設(shè)計雨量值,再點繪3h設(shè)計暴雨頻率等值線圖,從計算結(jié)果看,沙蘭河流域“6.10”暴雨值位于3h(P=0.5%)設(shè)計的暴雨等值線區(qū)間內(nèi),因此,確定這次暴雨重現(xiàn)期為200a一遇。3h(P=0.5%)暴雨等值線圖見圖2。1.5沙蘭鎮(zhèn)背風(fēng)坡沿面云團(tuán)形成時代6月10日10時~17時,沙蘭鎮(zhèn)附近有對流云團(tuán)生成和發(fā)展,并由西向東方向移動,云團(tuán)中心移動路徑示意見圖3。對流云團(tuán)于10時在沙蘭鎮(zhèn)以西的張廣才嶺的背風(fēng)坡上生成,11時~13時期間經(jīng)過沙蘭鎮(zhèn)上空,該地區(qū)出現(xiàn)了強(qiáng)度為20mm/h的1h雨量中心。由此可推斷云團(tuán)為對流性強(qiáng)的降水云團(tuán),暴雨走向從西北向東南方向移動,雨量從上游向下游遞增,與洪水傳播方向相同,使洪峰流量在向下游傳播過程中不斷增高。1.6暴雨強(qiáng)度分析綜上所述沙蘭河流域暴雨降雨強(qiáng)度為41.0mm/h,根據(jù)降水量分級表(表2)本次暴雨屬于特大暴雨級別。其特點為降雨歷時短、強(qiáng)度高、降水總量大(面平均降水量為123.2mm,是本流域多年平均6月份降雨總量的1.34倍),暴雨走向與徑流形成走向一致,加大洪峰流量。2洪水流量估算本次洪峰流量計算采用了兩種方法:1)推理公式法估算。2)根據(jù)洪水調(diào)查資料采用面積流速法計算。2.1推理公式法根據(jù)黑龍江省短歷時暴雨特性,最大雨強(qiáng)和降水量基本集中在匯流時段之內(nèi),采用的推理公式基本形式為:式中:Qm為洪峰流量,m3/s;φ為洪峰徑流系數(shù);S為匯流時段內(nèi)的最大降水量,mm;τ為流域平均匯流時間,h;n為暴雨遞減指數(shù);F為流域面積,km2;推理公式中各參數(shù)取值見表3。將上述數(shù)值代入推理公式法:Q=863m3/s。水庫下泄流量為6m3/s,相加后洪峰流量為869m3/s。2.2計算結(jié)果比較本次洪水調(diào)查在沙蘭河上共實測了西溝村、雞蛋石溝村、沙蘭鎮(zhèn)3個過水?dāng)嗝妗Ｆ渲形鳒洗寮娣e為20.8km2,和盛水庫至雞蛋石溝村集水面積為46km2,和盛水庫至沙蘭鎮(zhèn)集水面積為70km2。本次以沙蘭鎮(zhèn)上游控制斷面為本次洪峰流量計算依據(jù)。西溝村、雞蛋石溝村計算的流量作為暴雨和峰量對應(yīng)關(guān)系,以及洪峰流量沿程變化規(guī)律分析依據(jù)。計算結(jié)果見表4。兩種方法計算平均值為854.5m3/s,與第一次洪峰流量估算成果850m3/s一致。牡丹江水利勘測設(shè)計院對沙蘭鎮(zhèn)河段進(jìn)行了洪水調(diào)查,推算的洪峰流量為862m3/s,與黑龍江省水文局推算的成果非常接近,進(jìn)一步驗證了洪峰流量計算的準(zhǔn)確性。2.3洪水總量的估計洪水總量的估算采用了兩種方法:1)推理公式法。2)概化三角形法估算。2.3.1降水量mm式中:φ為降雨徑流參數(shù)(取0.90);F為區(qū)間面積,km2(取70);為區(qū)間平均降水量,mm(取123.2)。代入公式(2)計算的區(qū)間洪水總量為776×104m3,考慮了水庫對本次洪水調(diào)蓄的水量100×104m3,合計為876×104m3。2.3.2洪水時h式中:W為洪水總量,104m3;Q為洪峰流量,m3/s;t為洪水歷時,h。洪峰流量取855m3/s,洪水歷時6h,計算洪水總量為923×104m3,二種計算結(jié)果平均900×104m3,與推理公式法一致。2.4產(chǎn)流性能主要包括2個方面:2.4.1泥石流發(fā)生源區(qū)產(chǎn)流特點為:1)本次山洪災(zāi)害以山溪性洪水為主,伴隨有稀性泥石流發(fā)生。產(chǎn)流形式為超滲產(chǎn)流。2)區(qū)間內(nèi)地貌單元屬于山區(qū)和丘陵,流域坡度大,基本己開墾成耕地,無截流和填洼水量損失。3)區(qū)域內(nèi)有基巖裸露,表層土壤薄,下滲水量小。2.4.2匯流和洪水作用匯流可分為坡面匯流和河道匯流兩部分,其主要特點如下:1)超滲產(chǎn)流體現(xiàn)在洪水過程線上非常尖瘦,陡漲陡落,表明匯流速度快,來水非常集中,消退也快。2)由于區(qū)域內(nèi)坡地幾乎都開墾成了耕地,下墊面條件的改變使植被截流和地面植物海綿層不復(fù)存在,流域蓄水能力減弱,一下雨即產(chǎn)流,導(dǎo)致洪水過程尖瘦,洪峰流量加大。3)區(qū)間內(nèi)匯流條件好,流域坡度大,坡面徑流以順垅溝