沙蘭鎮2005年6月10日洪水調查分析

劉大海

(雞西水文局，黑龍江 雞西158000)

1 暴雨特性分析

沙蘭河流域現有和盛水庫雨量觀測站，為人工雨量觀測站，流域外較近的雨量站有樺樹站，為自動雨量遙測站。本次根據暴雨籠罩范圍，和盛水庫以下至沙蘭鎮區間，共調查了沙蘭鎮、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。

圖1 沙蘭河流域2005年6月10日暴雨分布圖

調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查雨量可靠性提供了保證。

1.1 暴雨歷時

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4 h 10 min，下游王家屯降雨時間從13 時—14 時45 分，降雨歷時1 h45 min。

1.2 暴雨強度

根據流域內現有及調查雨量點的雨量，采用算術平均計算，流域內平均降雨強度為41.0 mm/h，點最大降雨強度120 mm/h(王家屯)。各站降雨強度見表1。

表1 沙蘭河流域內降雨強度統計表

1.3 面平均雨量

綜合分析流域內外現有及調查雨量點的點雨量，采用算術平均計算，暴雨區雨量平均值為123.2 mm。

1.4 暴雨重現期

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。根據暴雨系列資料排頻，理論適線計算3 h(P =1%、0.5%、0.33%)的設計雨量值，再點繪3 h設計暴雨頻率等值線圖，從計算結果看，沙蘭河流域“6.10”暴雨值位于3 h(P =0.5%)設計的暴雨等值線區間內，因此，確定這次暴雨重現期為200 a一遇。3 h(P =0.5%)暴雨等值線圖見圖2。

圖2 3h(P =0.5%)頻率暴雨等值線圖

1.5 暴雨中心和走向

6月10日10 時～17 時，沙蘭鎮附近有對流云團生成和發展，并由西向東方向移動，云團中心移動路徑示意見圖3。對流云團于10 時在沙蘭鎮以西的張廣才嶺的背風坡上生成，11 時～13 時期間經過沙蘭鎮上空，該地區出現了強度為20 mm/h的1 h雨量中心。

由此可推斷云團為對流性強的降水云團，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。

圖3 2005年6月10日10 時—17 時沙蘭鎮附近對流云團移動路徑

1.6 小結

綜上所述沙蘭河流域暴雨降雨強度為41.0 mm/h，根據降水量分級表(表2)本次暴雨屬于特大暴雨級別。其特點為降雨歷時短、強度高、降水總量大(面平均降水量為123.2 mm，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。

表2 降水量分級表 mm

2 洪峰流量的估算

本次洪峰流量計算采用了兩種方法:

1)推理公式法估算。

2)根據洪水調查資料采用面積流速法計算［1］。

2.1 推理公式法計算洪峰流量

根據黑龍江省短歷時暴雨特性，最大雨強和降水量基本集中在匯流時段之內，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;S為匯流時段內的最大降水量，mm;τ 為流域平均匯流時間，h;n 為暴雨遞減指數;F 為流域面積，km2;

推理公式中各參數取值見表3。

表3 參數取值表

將上述數值代入推理公式法:Q =863 m3/s。

水庫下泄流量為6 m3/s，相加后洪峰流量為869 m3/s。

2.2 面積流速法計算洪峰流量

本次洪水調查在沙蘭河上共實測了西溝村、雞蛋石溝村、沙蘭鎮3個過水斷面。其中西溝村集水面積為20.8 km2，和盛水庫至雞蛋石溝村集水面積為46 km2，和盛水庫至沙蘭鎮集水面積為70 km2。本次以沙蘭鎮上游控制斷面為本次洪峰流量計算依據。

西溝村、雞蛋石溝村計算的流量作為暴雨和峰量對應關系，以及洪峰流量沿程變化規律分析依據。計算結果見表4。

兩種方法計算平均值為854.5 m3/s，與第一次洪峰流量估算成果850 m3/s一致。

表4 實測洪水調查洪峰流量估算表

牡丹江水利勘測設計院對沙蘭鎮河段進行了洪水調查，推算的洪峰流量為862 m3/s，與黑龍江省水文局推算的成果非常接近，進一步驗證了洪峰流量計算的準確性。

2.3 洪水總量的估算

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 推理公式法

式中:φ 為降雨徑流參數(取0.90);F 為區間面積，km2(取70);為區間平均降水量，mm(取123.2)。

代入公式(2)計算的區間洪水總量為776 ×104m3，考慮了水庫對本次洪水調蓄的水量100 ×104m3，合計為876 ×104m3。

2.3.2 概化三角形法

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855 m3/s，洪水歷時6h，計算洪水總量為923 ×104m3，二種計算結果平均900 ×104m3，與推理公式法一致。

2.4 產匯流特點

主要包括2個方面:

2.4.1 產流特點

產流特點為:

1)本次山洪災害以山溪性洪水為主，伴隨有稀性泥石流發生。產流形式為超滲產流。

2)區間內地貌單元屬于山區和丘陵，流域坡度大，基本己開墾成耕地，無截流和填洼水量損失。

3)區域內有基巖裸露，表層土壤薄，下滲水量小。

2.4.2 匯流特點

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)超滲產流體現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)由于區域內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存在，流域蓄水能力減弱，一下雨即產流，導致洪水過程尖瘦，洪峰流量加大［2］。

3)區間內匯流條件好，流域坡度大，坡面徑流以順垅溝迅速匯集流入河道。

4)本河流為山區性河流，河道坡降6‰，不具備蓄洪、滯洪條件。

2.5 小結

綜上所述，本次山洪主要集水區為和盛水庫至沙蘭鎮區間，洪峰流量850 m3/s，洪水總量900 ×104m3，產流形式為超滲產流。

［1］王好，李學勤. 洪水調查中流向偏角的改正處理［J］. 吉林水利，2001(12):22 －23.

［2］姜英慧，關影，陸思. 特大洪水對洪峰流量頻率計算的影響［J］. 科技信息，2009(08):658.