白石河“2019.8.3”暴雨洪水調查分析

陳 卓

（陜西省水文水資源勘測局安康水文站,陜西 安康 725000）

1 流域概況

1.1 河流情況

白石河流域面積807 km2，發源于陜西省白河縣南宋家鎮韓家山，河長89.9 km，大致自西南- 東北向注入漢江。河道平均比降6.15‰。從發源地向河口依次匯入較大支流有：水田河、小白石河、厚子河、紅石河等。流域平均比降10.3‰。

1.2 氣候及下墊面特征

流域地質結構土壤為粘質，砂層粘土，巖石多為片巖和千枚巖，河床以細砂、砂卵石、礫石為主。森林覆蓋率平均在63%以上，氣候受秦嶺和巴山制約，為北亞熱帶溫潤、半濕潤氣候，具有春暖干燥、秋涼濕潤并多連陰雨的特點，氣候與海拔高度、地理位置及地形等有密切關系。汛期時間由5 月1 日開始，10 月31 日結束，年降水主要集中在7 月～9 月，多年平均降水量為785 mm。

1.3 水文站點

白石河流域內布設監測站點共有12 處，自計雨量站點10處，自計水位站1 處，水文站1 處，白巖水文站為漢江干流右岸支流白石河出口控制站，省級一般水文站，現為安康水文巡測隊巡測站點，日常測流手段為橋測，洪水特點是持續時間短，峰型尖瘦，水位流量關系基本為單一線，按水位級布控流量測點，實測歷史最高水位217.19 m，相應流量2080 m3/s，流域站點分布圖見圖1。

1.4 災情概述

2019 年8 月3 日下午14 時起，白石河流域支流卡子鎮突降局部暴雨，暴雨15 時16 分開始，18 時19 分結束，持續3 h。本次強降水造成卡子鎮、中廠鎮、構扒鎮遭受不同程度的損失，受災人口7672 人，倒塌房屋45 戶150 間，沖毀耕地26.5 hm2，毀損橋梁41 座，沖毀路基82 處，沖倒電力、通訊線路131 基，沖毀河堤132 處。特別是白石河二級支流厚子河暴雨洪水近50 a 未出現，給當地居民帶來巨大的經濟財產損失。

圖1 白石河流域監測站點分布圖

2 暴雨情況分析

2.1 暴雨成因

2019 年8 月3 日，由于大氣層呈現水汽飽和和濕對流不穩定，受陡峭山勢，切深峽谷的地形條件影響，形成了暖濕氣團沿地形輻合上升的強對流運動，發生了高強度，短歷時的局部地形稀遇大暴雨，造成洪水災害。

2.2 降水范圍

漢江水系白石河卡子鎮出現特大暴雨降水過程，降水時間集中在15：00～18：00 之間，暴雨中心位于卡子鎮友愛村附近，安康水文局遙測雨量站卡子監測三小時降雨量達到107.8 mm，日降雨量109.2 mm，3 小時最大降雨量92 mm，占日量的84%，屬于特大暴雨。調查時詢問周圍老人，都說“從來沒見過下這么大的雨”。周圍其他雨量站點日降雨量數據如下：構扒20.6 mm，白巖14.4 mm，茅坪46.2 mm，四新18.8 mm，宋家58.8 mm，桃園10.2 mm，左家41.6 mm，里陽坡70.4 mm。8 月3日白石河流域日降雨量等值線圖見圖2。

圖2 8 月3 日白石河流域日降雨量等值線圖

2.3 暴雨特點

1）暴雨強度大，歷史短。此次暴雨中心地點卡子雨量站日降雨量109.2 mm，降雨歷時從8 月3 日15 點16 分持續到18 時，1 小時最大降雨量49.0 mm，占日量45%，2 小時降雨量69 mm，占日量63%，3 小時降雨量92 mm，占日量的84%。

2）暴雨點集中。從降雨量線等值線圖可以看出，暴雨時空分布不均，暴雨籠罩范圍較小，僅114 km2，暴雨中心主要集中在白石河支流厚子河，流域內另一遙測站點里陽坡日降雨量70.4 mm，周圍其他支流遙測雨量站點日降雨量除宋家外均小于50 mm，未達到暴雨標準。

3 洪水調查分析

3.1 洪水調查

1）調查原因：由于本次降雨強度大，歷史短，加上前期降雨充足，造成局地產流快，洪水過程歷時短，降水主要集中在白石河支流厚子河，通過對厚子河流域做的洪水調查計算，得出590 m3/s 洪峰流量，頻率為50 a 一遇，屬于特大山洪。從白巖水文站水位監測數據來看，白巖站19 點水位208.59 m，21 點18 分峰頂水位214.48 m，2 小時內水位變幅達到5.89 m，巡測隊到站時，已基本到達峰頂，峰頂實測流量685 m3/s。由于漲水過程快，加上山區性河流，水面漂浮物過多，超出了橋測設備測洪能力，為了搶測洪峰，測流歷時相對較短，無法確定峰頂流量準確性，所以巡測隊組織在洪水后選取合適斷面進行比降面積法對白石河流量進行分析比較。

2）調查位置：在白巖水文站上游1.2 km 處有一段800 m的順直河段，之間無外水流入，內水流出，兩岸為河堤，下游有彎道和橋梁作為卡口，斷面條件理想，控制斷面以上流域面積為618 km2。

3）推流方法：根據實測洪痕調查資料，采用比降- 面積法恒定非均勻流計算公式計算洪峰流量。

式中：Qc為恒定流流量，m3/s；A上、A下為比降上、下過水斷面面積，m2；g 為重力加速度，g=9.8 m/s2；L 為比降上下斷面間距，m；Sc為恒定流態下的水面比降。

ξ 為斷面沿程收縮或擴散系數（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，ξ=0.5～1.0；逐漸擴散時，ξ=0.3～0.5，一般可取ξ=0.3。

α 為動能校正系數，與斷面上流速分布均勻與否有關，一般較順直、底坡不大且斷面較規則的河段，其值介于1.05～1.15之間，取α=1。

4）參數確定：

①過水斷面面積。該區域順直長度800 m，且河段下游有一彎道作為卡口控制，斷面條件理想，實測A上、A中、A下三個斷面，其中A上=223 m2，A下=228 m2，斷面間距為70 m。

②水面比降計算。該河段洪痕集中在右岸，洪痕指認人印象清晰，可信度高。河道左岸河堤下有部分灘地，有少許樹木和雜草，經過計算，河道洪痕比降Sc為0.001。

③河道糙率的選取。該河段順直，兩岸都為河堤，河床基本為細砂和砂卵石組成，只有左岸河堤下有部分灘地，有少許灌木林和耕地，通過對洪痕和比降的測量發現有較好的一致性，根據《陜西省水文手冊》糙率系數表確定n 選取0.028。

④動能校正系數α 值的確定。該河段順直，河床穩定，兩岸有河堤控制，在該河段涉水測流時，結果顯示流速分布均勻，確定該河段α 值取1 合適。

⑤斷面沿程收縮或擴散系數ξ 值的確定。該河段下游有一彎道和橋梁作為卡口收縮控制，ξ 值取0 合適。

⑥輸水率K 值。

表1 斷面特征值計算表

5）洪峰流量計算

通過確定上述各參數值帶入比降面積法公式計算得出，8 月3 日白石河洪峰流量為738 m3/s，大于白巖水文站實測流量685 m3/s，誤差在允許范圍之內，洪水頻率為10 a 一遇洪水。

4 結語

通過水文調查得出的數據和白巖水文站實測資料比對，結果基本一致，驗證本次調查成果可靠，合理。并得出如下結論：

1）“2019.8.3”白石河流域暴雨洪水對當地造成了巨大的經濟財產損失，由于該地區屬山區地帶，平地較少，所以河道兩邊建房較多，對河道行洪能力有一定影響，今后水利部門要加強管理，水利工程及當地民用房建筑必須要統一規劃，保證河道行洪的暢通，制定完善的山洪災害防御體系及應急預案，提高當地人民防災減災意識。本次洪水沖毀橋梁多，在建設橋梁時應充分考慮到行洪，選擇合適的橋型，盡量預留可能淤積的凈高，有利于漂浮物的通過。修建河堤時應嚴格按照國家規范標準執行，盡量減少暴雨洪水對居民生命財產安全的影響。

2）白石河屬于山區型河流，山地狹窄，暴雨匯流時間快，洪水往往強度大，歷時短，河道在大洪水時容易夾雜著樹木石塊等其他漂浮物而形成泥石流，增加了測驗難度。由于白巖水文站屬于巡測站點，距離巡測中心距離較遠，往往開車趕到測站時，洪峰可能已經過去，這對于水文部門來說是巨大的損失。因此在后期的測洪過程中當無法使用流速儀或浮標時，應在本次調查斷面刻畫好洪痕，后期通過調查計算推求流量，同時下一步增加兩組比降水尺，以利更方便應用比降- 面積法推求流量。