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靖安縣小流域山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標(biāo)分析

文檔作者：孔瓊菊，盧江海，譚淋露，黃麗麗文檔來源：江西省水利科學(xué)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年03月04日
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第52卷第10期甘肅水利水電技術(shù)V01．52．No．10
2016年10月GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY 0ct．．2016
·水文水資源·
靖安縣小流域山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標(biāo)分析
孔瓊菊，盧江海，譚淋露，黃麗麗
(江西省水利科學(xué)研究院，江西南昌330029)
摘要：根據(jù)靖安縣山洪災(zāi)害調(diào)查的實(shí)際情況，結(jié)合村落受災(zāi)情況、小流域歷史洪水調(diào)查等測量確定山洪災(zāi)害防御對象
的成災(zāi)水位，采用曼寧公式分析計算成災(zāi)流量。依據(jù)《江西省暴雨洪水查算手冊》分析計算設(shè)計暴雨。結(jié)合江西實(shí)際分
析確定預(yù)警時段和土壤含水量?；诒┯旰秃樗l率的假設(shè)，采用同頻率反推法，由設(shè)計暴雨洪水反推成災(zāi)流量，成
災(zāi)流量對應(yīng)的設(shè)計雨量即為預(yù)警時段內(nèi)的預(yù)警雨量，也即小流域雨量預(yù)警指標(biāo)(立即轉(zhuǎn)移指標(biāo))。通過分析計算，確定
了靖安縣山洪災(zāi)害防御對象1 h、2 h、3 h的雨量預(yù)警指標(biāo)，并分析了預(yù)警指標(biāo)的合理性，結(jié)果表明，靖安縣小流域山洪
災(zāi)害雨量預(yù)警指標(biāo)合理可靠。
關(guān)鍵詞：山洪災(zāi)害；水位流量；設(shè)計暴雨；雨量預(yù)警指標(biāo)
中圖分類號：P426．6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095—0144(2016)10—0010-04
1 前言
山洪災(zāi)害是山丘區(qū)因降水引起的一種災(zāi)害形
式，受氣候、地理環(huán)境、降雨和人類活動等多種復(fù)雜
因素的影響，山洪災(zāi)害主要表現(xiàn)為山溪洪水、涉水工
程潰(漫)壩、泥石流、滑坡等4種類型，文中所述山
洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)分析僅針對山溪洪水而言。由于溪
河洪水具有突發(fā)性、水量集中、破壞力大等特點(diǎn)，常
沖毀房屋、田地、道路和橋梁，甚至可能導(dǎo)致水庫、山
塘潰決，其造成的人員傷亡和社會經(jīng)濟(jì)損失占各類
自然災(zāi)害的比例一直居高不下，已引起各國政府和
世界組織及山丘區(qū)居民的普遍關(guān)注【1．2】。
為做好山洪災(zāi)害防御工作，2006年國務(wù)院批復(fù)
了《全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》13】《全國山洪災(zāi)害調(diào)查
評價工作方案》翻《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》口I
(2014年3月，試行)以及《山洪災(zāi)害分析評價方法
指南))t3J(2015年2月)等對山洪災(zāi)害調(diào)查、分析評
價、山洪災(zāi)害預(yù)警平臺建設(shè)等提出了具體的要求，可
見，我國對山洪災(zāi)害預(yù)警重視已久，而預(yù)警指標(biāo)的分
析計算則是山洪災(zāi)害預(yù)警平臺建設(shè)的一個重要課
題。目前，山洪災(zāi)害防治基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)研究還
較為薄弱，例如山氏區(qū)小流域暴雨洪水計算、預(yù)警指
標(biāo)的確定與應(yīng)用等技術(shù)難題還有待進(jìn)一步改善與提
升。
從靖安縣山洪災(zāi)害調(diào)查人手，全面準(zhǔn)確地查清
了全縣山洪災(zāi)害的區(qū)域分布，掌握了山洪災(zāi)害防治
區(qū)內(nèi)的人口分布、水文氣象、地形地貌、歷史山洪災(zāi)
害等基礎(chǔ)信息。分析計算了小流域暴雨洪水、現(xiàn)狀防
洪能力以及雨量預(yù)警指標(biāo)等，為山洪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)案
編制、預(yù)警平臺建設(shè)提供科學(xué)、全面、詳細(xì)的信息支
持，更有針對性的指導(dǎo)山洪災(zāi)害的防治與防御，更科
學(xué)、更準(zhǔn)確地指導(dǎo)防御對象內(nèi)的居民及時、安全、有
序的轉(zhuǎn)移，最大程度的減少災(zāi)害損失，具有十分重要
的意義131。
2靖安縣綜述
2．1 概況
靖安縣轄5鎮(zhèn)6鄉(xiāng)，78個行政村、4個城市社區(qū)
(居委會)、8個生活區(qū)和965個自然村，全縣國土總
面積1 377．49 km2，總?cè)丝诩s15萬人。靖安縣地處九
嶺山區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，
雨量充沛，多年平均降雨量1 619．9 mIn，年最大降雨
量為2 524．5 mm(1998年)，年最小降雨量為1 132．6
mm(1964年)．，降雨年際變化較大，年內(nèi)降雨極不均
衡。境內(nèi)主要河流為修河水系北潦河的南北河兩條
支流，流域面積4 372．5 km2。
2．2縣域內(nèi)山洪災(zāi)害概述
靖安縣4-9月為汛期，其中4—6月為主汛期，
收稿日期：2016—08—22
作者簡介：孔瓊菊(1972_)，女，云南宣威人，高級工程師，工程碩士，研究方向：水文水資源、防洪減災(zāi)，E—mail：50480519@qq．corn。
萬方數(shù)據(jù)
第10期孔瓊菊．等：靖安縣小流域山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標(biāo)分析第52卷
雨量集中且強(qiáng)度大，縣境內(nèi)溪河溝谷眾多，極易形成
山洪災(zāi)害。該縣屬山丘區(qū)，也是江西省主要暴雨區(qū)
之一，區(qū)域內(nèi)暴雨強(qiáng)度大，山高坡陡，匯流迅速，洪水
陡漲陡落，具有明顯的山溪性河流特征，特別是南
部、北部山區(qū)。山洪災(zāi)害嚴(yán)重的主要河流有北潦河北
河和南河兩個支流。該縣建國以來發(fā)生洪災(zāi)的年份
有1955、1973、1975、1977、1985、1998、2005、2010年，
山洪災(zāi)害直接造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。
經(jīng)調(diào)查，靖安縣受小流域山洪災(zāi)害(主要指山溪
洪水)威脅嚴(yán)重需重點(diǎn)防御的對象有36個，即靖安
縣有36個山洪災(zāi)害防御對象需要進(jìn)行預(yù)警指標(biāo)分
析計算。以靖安縣中源鄉(xiāng)山下行政村劉家自然村為
典型例子進(jìn)行預(yù)警指標(biāo)分析計算，其他防御對象計
算方法和過程不再詳細(xì)說明，僅列出分析計算結(jié)果，
并對成果合理性進(jìn)行分析。
3設(shè)計洪水分析
3．1 典型小流域水位流量關(guān)系計算
中源鄉(xiāng)山下村劉家自然村位于東經(jīng)1 15。0’10”，
北緯28。52’19”。主要受北潦南河支流的山洪影響，
河道控制斷面以上流域面積60．38 km2。根據(jù)斷面實(shí)
測資料，采用曼寧公式計算控制斷面水位流量關(guān)系：
2 l
p=J----AR 3
J2
幾式中：卜流量(mffs)；
凡——糙率；
A——過水?dāng)嗝婷娣e(m2)；
R——水力半徑(m)； 卜水面比降。
中源鄉(xiāng)山下村劉家自然村控制斷面處各頻率下
水位、流量、戶數(shù)、人口等情況統(tǒng)計見表l。
表1中源鄉(xiāng)山下村劉家自然村各頻率下的情況統(tǒng)計
根據(jù)受災(zāi)情況、歷史洪水現(xiàn)場調(diào)查等測量確定
成災(zāi)水位，成災(zāi)水位對應(yīng)的流量，簡稱成災(zāi)流量，基
于暴雨和洪水同頻率的假設(shè)，采用同頻率反推法，由
設(shè)計暴雨洪水反推成災(zāi)流量，成災(zāi)流量對應(yīng)的設(shè)計
雨量即為預(yù)警時段內(nèi)的臨界雨量[41。
’11 I(xl 15f1 21 x1 250 1“1 j5()400 45f}5∞55¨ “x hSf】7IHl 7q
流艟m TIh)
圖1沿河村落防洪現(xiàn)狀及水位一流量關(guān)系圖
根據(jù)防災(zāi)對象人口高程分布關(guān)系，水位流量關(guān)
系和設(shè)計洪水計算結(jié)果，成災(zāi)水位等情況，繪出中源
鄉(xiāng)山下村劉家自然村沿河村落防洪現(xiàn)狀及水位一
流量關(guān)系圖(圖1、表2)。
從圖1、表2可以看出，劉家自然村的成災(zāi)水位為
表2沿河村落防洪現(xiàn)狀
萬方數(shù)據(jù)
2016年第10期甘肅水利水電技術(shù)第52卷
54725m，成災(zāi)流量為36522m％，洪水重現(xiàn)期6年—遇。
3．2典型小流域設(shè)計洪水計算
設(shè)計洪水分析中，以沿河村落附近的河道斷面
為控制斷面，進(jìn)行不同頻率設(shè)計洪水的計算和分析，
依據(jù)《江西省暴雨洪水查算手冊)(2010年版，以下
簡稱《手冊》)里推薦的流域面積小于等于50 km2采
用推理公式法，大于50 km2采用瞬時單位線法，計
算控制斷面處洪峰流量、洪量、洪水歷時等洪水要
素，再根據(jù)控制斷面處的水位流量關(guān)系，將洪峰流量
轉(zhuǎn)化為相應(yīng)水位。
中源鄉(xiāng)山下村劉家自然村南河支流河道控制斷
面以上流域面積60．38 km2，采用瞬時單位線法，瞬
時單位線計算公式：
1 』I
u(O，￡)=—；_-·(二)一·e—i
KZ。(凡) K
m1=凡·k
經(jīng)計算，可得中源鄉(xiāng)山下村劉家自然村南河支
流控制斷面處各頻率下的洪水要素(表3)。
表3南河支流控制斷面處洪水要素
4預(yù)警指標(biāo)分析計算
4．1 預(yù)警指標(biāo)概述及計算工況
小流域山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)是針對具體防災(zāi)對象
(沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)及重要企事業(yè)單位等)來說
的，當(dāng)降雨量達(dá)到或超過一個量級時，水庫、河道等
代表性地點(diǎn)的水位，流量達(dá)到或超過特征水位／流
量時，就會發(fā)生山洪災(zāi)害，該量級對應(yīng)的數(shù)值即為山
洪災(zāi)害的預(yù)警指標(biāo)。預(yù)警指標(biāo)一般分為警覺預(yù)警指
標(biāo)、準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移預(yù)警指標(biāo)和立即轉(zhuǎn)移預(yù)警指標(biāo)3級。
預(yù)警指標(biāo)一般用雨量預(yù)警指標(biāo)、水位預(yù)警指標(biāo)和流
量預(yù)警指標(biāo)來表示，文中僅分析計算立即轉(zhuǎn)移的雨
量預(yù)警指標(biāo)。雨量預(yù)警需分析不同預(yù)警時段的臨界
雨量，雨量預(yù)警最終確定須以臨界雨量計算結(jié)果為
主要參考指標(biāo)，同時結(jié)合防災(zāi)對象地理位置、河谷形
態(tài)、預(yù)警響應(yīng)時間、歷史洪災(zāi)等因素綜合確定。因此，
雨量預(yù)警分析包括預(yù)警時段及對應(yīng)雨量(1}缶界雨量)
兩個要素M。
根據(jù)靖安縣小流域計算的匯流時間和小流域匯
流時間快的特點(diǎn)，預(yù)警時段考慮了1 h、2 h、3 h及匯
流時間等多個時段，同時采用流域最大蓄水量估算
法考慮前期土壤含水量對臨界雨量的影響。即根據(jù)
江西實(shí)際情況，確定流域最大蓄水量Wm，分別采用
Pa=O．5 Wm、Pa=O．8 Wm、Pa=1．0 Wm表示前期降雨
很少、中等、很多3種工況，分別代表流域土壤含水
量較干(0．5 Wm<。Pa<0．8 Wm)、一般(0．8 Wm≤
Pa<1．0 Wm)以及較濕(Pa=1．0 Win)3種典型工況
分別計算。
4．2臨界雨量計算
計算各個預(yù)警時段的臨界雨量時，先假定一個
雨量值，并按《手冊》中推薦的方法模擬計算控制斷
面處洪水過程，計算所得的洪峰流量與成災(zāi)流量比
較，如果二者差值小于等于允許值，則該假定的雨量
即為該時段的臨界雨量，如果二者差值大于允許值，
則重新設(shè)定初始雨量，反復(fù)進(jìn)行試算，直至計算所得
的洪峰流量與成災(zāi)流量差值小于等于預(yù)定的允許
值，則可得到臨界雨量。即控制斷面成災(zāi)水位一流
量_÷暴雨洪水分析一反推得到相應(yīng)暴雨信息，進(jìn)而
獲得臨界雨量。
經(jīng)過計算，可以得到靖安縣36個防御對象3種
工種工況下各時段的臨界雨量。
萬方數(shù)據(jù)
第10期孔瓊菊。等：靖安縣小流域山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指標(biāo)分析第52卷
4．3成果合理性分析
結(jié)合江西汛期降雨較多的實(shí)際情況，推薦前期
流域土壤含水量一般(Pa=O．8 Wm)工況下的臨界雨
量為立即轉(zhuǎn)移指標(biāo)。
成果合理性分析檢查從以下4個方面考慮：
(1)臨界雨量均值與《手冊》設(shè)計暴雨均值是否
吻合
以前期流域土壤含水量一般(Pa=O．8 wm)的工
況為例，靖安縣36個防御對象中，l h均值為59
mm；2 h均值為74 mm；3 h均值為83 mln。每個時段
的臨界雨量均值與《手冊》設(shè)計暴雨均值基本吻合。
(2)l艋界雨量趨勢是否符合水文特性
從臨界雨量計算結(jié)果可以看出，36個防御對象
中，臨界雨量隨前期土壤蓄水狀態(tài)(O．5 Wm、0．8
Wm，1．0 Wm)增加而逐漸減小，隨著時段增大而增
大，符合水文特性。
(3)頻率相當(dāng)?shù)那闆r下，臨界雨量與設(shè)計暴雨是
否基本吻合
以劉家自然村所在小流域為例，將3種前期土壤
含水量工況計算的l h臨界雨量與設(shè)計暴雨成果進(jìn)行
對比(表4)。從表4可以看出，劉家自然村所在小流域
現(xiàn)狀防洪能力為6年，其1 h臨界雨量與《手冊》5年
一遇設(shè)計暴雨基本吻合，特別是在土壤前期含水量為
一般(Pa=O．8 Wm)時臨界雨量與設(shè)計暴雨更是吻合。
表4劉家自然村所在小流域臨界雨量與設(shè)計暴雨對比
(4)同一流域現(xiàn)狀防洪能力相近時，臨界雨量空
間分布是否合理
在Pa=O．8 wm工況下，點(diǎn)繪1 h的臨界雨量分
布圖(圖2)，從圖中可以看出，騰豐水流域騰豐上
堡、騰豐下堡、甘家、花樹圾4個防御對象，現(xiàn)狀防洪
能力分別為4年一遇、4年一遇、6年一遇、7年一
遇，臨界雨量分別為57 mm、59 mln、64 mm、65 mm；
永豐水流域高湖上街、高湖下街、麻田3個防御對
象，現(xiàn)狀防洪能力分別為9年一遇、8年一遇、6年一
遇，臨界雨量分別為69 l／lln、67 mm、63 mm；戴家水
流域李家、戴家、遼源3個防御對象現(xiàn)狀防洪能力分
別為5年一遇、5年一遇、5年一遇，臨界雨量分別為
61 mm、63 mln、60 mln。即同一流域防洪現(xiàn)狀能力相
近時，臨界雨量基本一致，現(xiàn)狀防洪能力高的流域臨
圖2靖安縣臨界雨量分布圖(1 h，Pa=O．8 Wnz) (下轉(zhuǎn)第41頁)
萬方數(shù)據(jù)
李坨．等：I四川省百棉縣陰山溝泥石流特征及危險區(qū)劃分第52卷
一_j20年一遇淤埋區(qū)口50年一遇淤埋區(qū)
-■100年一遇淤埋區(qū)口實(shí)際調(diào)查淤埋區(qū)
圈溝道固房屋團(tuán)公路
圖4陰山溝危險區(qū)劃
域。陰山溝泥石流為強(qiáng)降雨激發(fā)，溝床起動性泥石流。
(3)溝道內(nèi)還有大量松散物質(zhì)，且排導(dǎo)槽受到
泥石流破壞，溝道內(nèi)攔擋壩有於埋，形成部分堵塞，
建議清理於埋物質(zhì)。在有強(qiáng)降雨情況下，有可能再次
爆發(fā)泥石流，危害溝口村民生命財產(chǎn)安全和堵塞溝
口鄉(xiāng)村公路。
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《礦、露k電爭叫穸、驢、疹、西丸電≯《矽、露卜匆夸電≯q礦、露卜趔爭《穸、移、西^電勢噸穸、堙入d爭《≯電礦、易、西h《爭《礦、勞、移、西斗司礦噸穸諺電礦、疹、露、《》吒薌、莎、移、彩、西斗它≯妒
(上接第13頁)
界雨量大，現(xiàn)狀防洪能力一致時集水面積大的臨界
雨量大，臨界雨量空間分布較合理。
綜上所述，靖安縣小流域山洪災(zāi)害雨量預(yù)警指
標(biāo)分析計算基本合理可靠。
5結(jié)論和建議
鑒于山區(qū)河道的復(fù)雜性，如涉水建筑物較多，河
道淤積嚴(yán)重，部分河道被人為的建筑侵占，河道不規(guī)
則，岸坡低矮容易漫灘等，再者測量誤差、前期土壤
含水量、糙率、比降誤差、設(shè)計誤差等因素的影響，靖
安縣小流域山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)不可能完全正確，但
通過分析結(jié)果較合理。根據(jù)靖安縣實(shí)際情況，提出
如下建議：
(1)靖安縣小流域山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)可先放在
預(yù)警平臺上試運(yùn)行，經(jīng)過一定時間水文資料、雨量資
料的積累后，在運(yùn)用過程中，逐步優(yōu)化，以便更準(zhǔn)確
的指導(dǎo)山洪災(zāi)害防御。
(2)對于處于相同流域的防御對象，為方便管理
和運(yùn)用，如果現(xiàn)狀防洪能力基本一致時，可采用同一
預(yù)警指標(biāo)；對于一條流域，上下游沿河村落，務(wù)必要
上下聯(lián)動，信息共享，共同防御。
(3)綜合考慮，建議北潦北河流域(羅灣鄉(xiāng)、璨都
鎮(zhèn)、三爪侖鄉(xiāng)、寶峰鎮(zhèn)、仁首鎮(zhèn))立即轉(zhuǎn)移預(yù)警指標(biāo)
1 h、3 h可分別采用60 mm、80 rain，北潦南河流域
(中源鄉(xiāng)、高湖鎮(zhèn)、水口鄉(xiāng)、雙溪鎮(zhèn)、雷公尖鄉(xiāng)、香田
鄉(xiāng))立即轉(zhuǎn)移預(yù)警指標(biāo)1 m、3 h可分別采用60 mIn、
85 mm；也可全縣統(tǒng)一立即轉(zhuǎn)移預(yù)警指標(biāo)，l h、3 h分
別采用60 mln、85 mm。
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