勉縣兩河“8·21”暴雨洪水分析

宋品江

（漢中水文水資源勘測中心,陜西 漢中 723000）

1 流域概況

兩河是勉縣堰河一級支流,地處秦嶺南麓的勉縣北部山區,境內山大溝深,河谷狹窄。區內河溝縱橫,流域面積73.9 km2,河長19.8 km,平均比降35.4‰,海拔580 m～2000 m 不等,跌差較大,山勢開闊,植被覆蓋好,氣候適宜,天氣多變,動植物多樣性明顯。

堰河流域內設有水文站1 處,設有雨量站7 處。留旗營水文站設立于2012 年12 月,地處勉縣周家山鎮留旗營村,位于堰河下游,該站控制面積387 km2,距河口里程5.1 km。

2 暴雨洪水實況

受西風槽和西太平洋副熱帶高壓外圍暖濕氣流共同影響,勉縣出現短時特大暴雨強對流天氣過程,降雨出現在8 月21 日晚19 時至22 日5 時,各雨量站降雨量在66.4 mm～249.2 mm 之間,最大點雨量249.2 mm 在勉縣留旗營雨量站,最大1 小時降雨量為81.8 mm,最大3 小時降雨量為152.6 mm,最大6 小時降雨量為230.0 mm 。留旗營水文站8 月22 日4 時00 分出現洪峰流量674 m3/s,峰頂持續0.5 小時,水位變幅達2.76 m,為該站2012 年12 月設站以來實測的最大洪水。

3 暴雨調查

3.1 暴雨籠罩范圍及暴雨中心調查

此次暴雨范圍比較廣,覆蓋寧強、略陽與勉縣交界部分區域及勉縣廣大區域,尤其是勉縣城區漢江北岸周邊區域被特大暴雨所籠罩。從降雨過程可以看出,暴雨從漢江上游的寧強縣山區迅速向東發展,在勉縣縣城以北山區傾瀉而下。強降水覆蓋范圍廣、降水時段集中、來勢兇猛,極端性強、致災性強等特點。共收集到水文、氣象部門雨量站資料42站,其中暴雨中心勉縣周家山鎮留旗營雨量站日降雨量為249.2 mm。

3.2 暴雨量級確定及頻率分析

由于本次暴雨歷時短、強度大,暴雨中心留旗營雨量站降雨量資料系列較短,暴雨重現期計算可依據暴雨中心附近有著80 多年歷史的武侯鎮雨量站歷年實測降雨量資料系列進行頻率計算確定重現期；也可根據《漢中地區實用水文手冊》查算本次暴雨中心留旗營雨量站各頻率最大1 h、3 h、6 h 暴雨量確定。二種方法分析計算成果見表1。

表1 勉縣“8.21”暴雨留旗營站最大點雨量重現期計算統計表 單位：mm

從成果表對照看出,兩種方法計算相差較大。但是,考慮到武侯鎮水文站資料系列長、可靠性高,重現期結果以頻率分析法為準。因此,確定勉縣“8.21”暴雨中心最大3 h、6 h 降雨量重現期相當于200 年一遇,即暴雨頻率為0.5%。

4 洪水調查及特性分析

4.1 調查河段選取及洪痕、斷面測量

根據堰河流域內雨情、水情資料數據,此次暴雨洪水主要發生在堰河一級支流兩河流域,所以主要對兩河流域暴雨洪水情況進行調查核定。調查分析區域主要是兩河改河涵洞以上河段,調查河段應順直,斷面較規整,控制條件較好,河段滿足調查目的基本要求。

此次洪水調查河段勘選在兩河口村五組杏樹彎,布設并施測了上、中、下3 個比降斷面。洪水調查斷面以上控制面積65.5 km2,占兩河全流域面積73.9 km2的88.6%。洪水痕跡,經調查人員現場走訪當地群眾,反復考證、核實,經綜合分析論證后,最后確定各斷面處最高洪水位痕跡。根據《水文測量規范》的技術標準要求,對本次確立的洪水調查斷面進行測量。

4.2 洪峰流量的分析計算

本次洪水調查河段順直,斷面形狀沿程變化不大,斷面均整,水流暢通,中間無支流匯入,故采用比降面積法和曼寧公式法推求洪峰流量。

（1）比將面積法,恒定非均勻流公式推算洪峰流量,其計算公式為：

式中：Qc為恒定流流量,m3/s；A上、A下為比降上、下斷面過水面積,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為恒定流狀態下的水面比降；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）；α為動能校正系數。

（2）曼寧公式推算洪峰流量,其計算公式為：

式中：Q 為流量,m3/s；V 為斷面平均流速,m/s；n 為河床糙率；R 為水力半徑m；S 為水面比降；A 為中斷面過水面積,m2。

此次洪水調查斷面,按《水文調查規范》的要求確定斷面,嚴格按照《水文測量規范》的技術要求進行測量,各河段上下斷面洪水痕跡連成水面線與實測河底坡降線進行比較趨勢基本一致,糙率根據其山區河流特征取值。將采用曼寧公式法和比降面積法推求的調查河段洪峰流量成果進行對比,兩者相差不大。經計算確定兩河口村五組杏樹彎調查斷面洪峰流量采用401 m3/s。

4.3 洪峰流量重現期分析

流域內建有留旗營水文站,但由于該站建站時間較短,沒有積累豐富的水文資料。洪水的洪峰流量重現期計算,可采用經驗公式法和水文比擬法來確定。

（1）經驗公式法

采用《漢中地區實用水文手冊》漢江北區經驗公式,推求設計洪峰流量,證論本次洪水的重現期。其計算公式為：

式中：QP為頻率為P 的設計洪峰流量,m3/s；CP、n 分別為頻率為P 的經驗參數、指數。

（2）水文比擬法

經分析,兩河調查斷面以上流域8 月21 日21 時～24 時（本次暴雨最大6 h）降雨量是形成本次洪水的主雨峰,依據《漢中地區實用水文手冊》中面積比擬法,選擇區內同為江北區,同屬于漢江北岸的相似流域溢水河長灘村水文站作為參證站,以參證流域和調查斷面流域最大6 h 暴雨雨量為參數的水文比擬法推算斷面洪峰流量,公式為：

式中：Qm參、Qm調分別為參證站、調查斷面的洪峰流量,m3/s；F參、F調分別為參證站、調查斷面流域面積,km2；P參6h、P調6h分別為參證站流域和調查斷面流域最大6 h 暴雨量,mm,P參6h、P調6h查《漢中水文手冊》分別為52.5 mm、54.4 mm。

長灘村水文站洪峰流量頻率成果,采用陜西省水文水資源勘測局2018 年6 月印發的《陜西省水情工作手冊》中的成果。兩種計算方法確定兩河“8.21”暴雨洪水不同重現期洪峰流量成果見表2。

表2 兩河“8.21”暴雨洪水不同重現期洪峰流量成果表 單位：m3/s

經對以上兩種方法論證結果進行分析比較,以經驗公式法確定兩河“8.21”洪水調查的洪峰流量401 m3/s,為50 年一遇洪水。

5 災情

這次暴雨致使勉縣全縣18 個鄉鎮不同程度的受災,縣城區110kV 變電站主控機房進水,造成城區21000 戶6 萬人供電困難,縣自來水公司主電纜和機房被浸泡,全城三分之二居民6 萬人供水困難,漢惠渠北干渠西寨段決口15 m,城區6 條主干道積水嚴重,最深達60 cm 左右,千余輛汽車被淹。

農村撤離群眾1393 戶4070 人,農作物受災面積1146.04 hm2,嚴重損壞房屋3 間,一般損壞房屋415 間；345 國道茶店段、勉長路（勉縣城至長溝河鎮）等道路中斷,多處交通受阻；勉陽街道、武侯鎮、長溝河鎮、漆樹壩鎮、新鋪鎮故障停電,共計24 條線路停電,水利設施受損20 處。長溝河鎮緊鄰縣城以北的堰河流域內,暴雨洪水使全鎮范圍內電力、通訊中斷；部分群眾房屋、鎮機關、派出所進水、道路損壞,多處山體出現塌方,受災嚴重。

6 結論及建議

6.1 結論

依據《水文調查規范》勉縣兩河“8.21”暴雨洪水,經過調查、測量、分析、計算,確定暴雨中心位于勉縣留旗營雨量站249.2 mm,該站最大3 h、6 h 降雨量為200 年一遇,即暴雨頻率為0.5%,為特大暴雨。調查得兩河兩河口村五組杏樹彎河段洪峰流量401 m3/s,為50 年一遇洪水。

6.2 建議

（1）建議區域相關部門加大山洪災害防御宣傳力度,提高當地居民山洪災害防范意識,提高自救及避險能力,保障人身安全。

（2）通過非工程措施做好山洪災害預警預報,通過工程措施加強山洪溝道治理。