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永和县山洪灾害雨量预警指标计算方法简述

2012-05-04王云峰

山西水利 2012年4期
关键词:山洪雨量暴雨

王云峰

(临汾市水文水资源勘测分局,山西 临汾 041000)

1 概况

永和县地处吕梁山脉南端,晋陕大峡谷黄河中游东岸,临汾市西北边陲,南与大宁县接壤,北与离石市的石楼县毗邻,西与陕西省的延川县隔河相望,东与隰县相连。全县总面积1214.38km2,辖2镇5个乡79个村委309个自然村组,总人口6.3649万,其中城镇人口1.5221万,农业人口4.8428万。

全县属暖温带大陆性气候,四季分明。冬季长而干寒,夏季短而高温多雨、雨热同季,秋季较短、气候温和。多年平均气温9.4℃,降水量年际变化大,年最大降雨量797mm,年最小降雨量287.7mm,年内分配不均,汛期6—9月降水量占全年降水量的70%。

永和县境内河流除黄河纵贯西境外,主要有芝河及其支流段家河、桑壁河,均属黄河水系。地表径流主要由大气降水补给,河川水资源量十分贫乏,许多河流常年断流,径流量年际变化较大。据临汾市第二次水资源评价结果,全县多年平均年径流量为4058万m3,最大年径流量 11592万m3,最小年径流量1427万m3,极值比8.1。径流量年内分配不均,洪水主要集中在6—9月,最大洪峰大多发生在7—8月。流域洪水均由暴雨形成,暴雨洪水来势凶猛、持续时间短、发生频繁,山洪灾害威胁较大。流域内植被稀疏,水土流失严重,年内泥沙主要集中于汛期。

永和县属晋西黄土残垣丘陵沟壑区,山塬墚峁与河川沟渠纵横交错,地势东北高、西南低,最高点茶布山峰海拔1521m,最低点芝河入黄口取材湾海拔519m。全县三面环山,中部为河谷地,主要河流流向与地势倾向及两侧山脉走向大体一致,山脉的脊线成为河流的天然分水岭。

复杂的地形地貌、特殊的气候以及人类活动的影响,导致全县暴雨山洪灾害发生频繁。山洪灾害不仅对当地基础设施造成毁灭性破坏,而且对人民群众的生命财产安全构成极大的损害和威胁,已成为全县当前防灾减灾中的突出问题,是当地经济社会可持续发展的重要制约因素之一。

2 山洪灾害雨量预警指标计算方法

山洪灾害雨量预警指标对山洪防御预案的可操作性起着关键作用,决定着当发生山洪或泥石流时能否获得充足的应对时间。一般情况根据历史降雨及山洪灾害资料,结合地形、地貌、植被、土壤类型等来确定,并在实际运用中修订完善。对于资料较丰富地区,通常采用实测雨量统计法、暴雨临界曲线法、水位或流量倒推法和综合分析法等计算。对于少资料或无资料地区,则采用内插法、比拟法、灾害与降雨频率分析法等。由于永和县境内雨量站点稀少,许多区域为监测空白区,加之建站时间较晚,观测系列短、观测手段落后,属于暴雨资料严重短缺地区。因此,计算临界雨量采用灾害与降雨频率分析法。

2.1 典型区确定

根据山洪灾害资料,结合当地实际情况确定临界雨量计算的典型区。

2.2 典型区山洪灾害频率计算

2.3 计算与灾害相同频率降雨量

采用《山西省水文计算手册》中的暴雨公式,推求相应频率不同时段设计暴雨。

设计暴雨的时—深关系,又称设计暴雨公式。本方法采用《山西省水文计算手册》三参数幂函数型对数非线性暴雨公式来计算不同历时设计雨量。

2.4 临界雨量计算

假定灾害与降雨同频率,将推算出的雨量设计值作为临界雨量初值。通过与邻近区域综合对比分析,确定临界雨量。

3 计算成果

根据全县山洪灾害资料情况,确定永和县城上游芝河流域为临界雨量计算的典型区。

据调查,从1966—2011年的45年间,共发生洪水灾害4次,求得洪水灾害经验频率约为10%。

根据确定的典型区,参照《山西省水文计算手册》暴雨等值线图选取代表点等,利用手册计算程序求得典型区P=10%时不同时段设计暴雨,见表1。

表1 上游芝河流域P=10%暴雨设计值 单位:mm

根据表1结果,通过与周边隰县、大宁县成果对比分析,确定永和县典型区临界雨量,见表2。

根据典型区临界雨量,结合各小流域气候、地形、地貌、地质等水文特征,采用比拟法确定永和县各防治区临界雨量。

表2 永和县典型区临界雨量 单位:mm

4 几点思考

第一,由于永和县境内暴雨洪水资料短缺,而且前期土湿影响等因素无法考虑,各防治区临界雨量指标仅作为初值参考,在今后运用中应根据实际情况不断修正完善。

第二,由于调查洪灾资料难免有所缺漏,加之短历时暴雨等值线图采用的全部是年最大值,因此计算结果略有偏大,在实际使用过程中,需根据临近流域的临界雨量或雨量站资料进行适当调整。

本文主要针对缺乏暴雨资料区域,按照灾害与降雨同频的理念,由洪灾资料采用暴雨公式推求不同时段临界雨量,为山洪灾害防治临界雨量计算提供补充,在使用时应根据灾情、地质、地貌及降雨特性等实际情况综合分析确定。

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