山洪灾害预警指标分析

2017-05-15

东北水利水电 2017年5期

关键词：建昌县山洪雨量

（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）

山洪灾害预警指标分析

王庆花，张宏伟

（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）

文中以辽宁省葫芦岛市建昌县为例，分析了山洪灾害的成因及特点，并进行了山洪灾害预警指标的分析和计算。采用水位-流量反推法计算出相关流域的临界雨量，从而确定相应村落的告知、警戒、紧急转移雨量值。

山洪灾害；临界雨量；建昌县

山洪灾害具有突发性强，洪峰流速大、流量大等特点，同时往往还伴随泥石流的发生，对人民生命财产的安全有较大威胁，因此做好山洪灾害的预警工作显得尤为重要。山洪灾害预报预警体系作为科学防灾减灾的重要手段，它的判断依据主要有临界雨量、临界水位等指标，由于目前葫芦岛地区雨量站的分布较为均匀密集，雨量信息获取较为方便及时，因此文中主要采用临界雨量作为判断依据。

临界雨量的分析计算有水位流量反推法和P-Ⅲ型频率分析法等多种方法。建昌县由于受水文资料条件的限制，雨量预警指标采用水位流量反推法。

选择辽宁省葫芦岛市建昌县山洪灾害调查评价，全面、准确地分析山洪灾害重点防治区内沿河村落、集镇、城镇的预警指标，重点分析流域的临界雨量，进而确定告知、警戒、紧急转移雨量预警指标。

1 研究区概况

建昌县位于辽宁西部山区，地处北温带，地处暖温带大陆性季风气候区。年平均气温9℃，多年平均降水量560 mm。大凌河、小凌河、六股河、青龙河均发源于建昌县，汇入渤海。六股河、大凌河从建昌县穿境而过，建昌县境内大凌河长63 km，流域面积1 199 km2，占建昌县行政面积的37.65%；六股河境内，长91.91 km，流域面积1 419.5 km2，占总面积的44.57%；其它河流仅占17.78%。

2 山洪灾害雨量预警指标

2.1 预警时段确定

预警时段选用典型降雨场次的典型降雨历时。首先确定最长时段，将流域汇流时间作为预警指标的最长时段，也可以在此基础上适当延长；其次确定典型时段，根据防灾对象所在流域的暴雨特性、流域面积、河道的平均比降、下垫面情况等因素，确定比汇流时间小的短历时预警时段；最后综合分析确定，参考前期基础工作形成的流域单位线信息，充分考虑流域暴雨与下垫面特征以及历史山洪情况，综合分析防灾对象所处河段的断面形状、洪水上涨速度、转移路线和影响人口等因素后，从而确定防灾对象的典型预警时段，由最小预警时段开始，直至流域汇流时间。

这次评价分析建昌县的17个小流域汇流时间均小于7 h。另外结合建昌县现有的降雨观测仪器型号和雨情信息传输手段，确定建昌县防灾对象预警时段确定为1 h、2 h、3 h、6 h、24 h。

2.2 临界雨量计算

在确定各防灾对象成灾水位、预警时段的基础上，首先计算出防灾对象成灾水位对应的流量，然后根据流量反算出临界雨量值。确定方法如下：

1）对设计面暴雨强度进行合理性分析，具体分析方法：采用流域附近的雨量站历史观测资料进行频率计算，用频率计算出的1 h典型频率降雨量与用《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（1998年版）计算出的同频率设计面暴雨强度进行对比，当《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（1998年版）计算结果，大于实测雨量资料频率计算结果时，应采用实测雨量资料频率计算结果。在计算过程中，按照实测雨量资料计算出的1 h典型频率降雨量与按照《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（1998年版），计算出的1 h面雨量大致相近，为简化计算，用1 h面雨量替换偏大的设计面暴雨强度进行设计洪水计算。确定采用的面暴雨强度符合山洪灾害中小流域的特性。采用推理公式法计算各频率对应的设计洪峰流量，绘制设计洪峰流量频率关系曲线，如图1。

图1 设计洪峰流量-频率关系曲线

2）计算防灾对象典型频率预警时段（1 h、2 h、3 h、6 h、24 h、历时）设计暴雨。对计算小流域雨量代表站历年最大2，3 h实测雨量系列资料进行频率计算，用代表站（小流域）2，3 h典型频率雨量作为防灾对象2，3 h典型频率设计暴雨。根据计算结果，绘制预警时段设计暴雨与频率关系曲线，如图2。

3）根据防灾对象控制断面水位流量关系曲线，查得成灾水位对应流量Q灾。根据设计洪峰流量-频率关系曲线，查得Q灾对应的频率。最后根据预警时段设计暴雨-频率关系曲线，得到各预警时段的相应临界雨量值，见图3。

2.3 雨量预警指标综合确定

图2 预警时段设计暴雨-频率关系曲线

图3 预警时段临界雨量图

按照《山洪灾害分析评价技术要求》规定，综合考虑可能影响雨量预警指标的因素，结合临界雨量，综合确定防灾对象的告知、警戒和紧急转移三级预警指标。绘制的建昌县小北沟屯、水泉十队、吴坤杖子组等地区的预警指标成果表，见表1所示。

表1 建昌县预警指标成果表

这次计算中，临界雨量是从与成灾水位相对的洪峰流量推算得到的，其量值为净雨值，在确定各级别预警指标时还要考虑实时的流域蓄水情况。故在数值上认为临界雨量即为紧急的预警指标，这是从洪水反算到降雨得出的信息。

3 成果合理性分析

合理性分析是预警指标成果校核的重要内容，根据《山洪灾害分析评价技术要求》[6]规定，可采用以下方法，进行预警指标的合理性分析：

1）与该地区历史发生的山洪灾害进行对比分析，验证预警指标的合理性。

2）与多种方法的计算结果进行对比分析，从而避免因某一种方法的不确定性所产生的较大偏差。

3）与流域大小、气候条件、地形地貌、植被覆盖率、等因素相似防灾对象的预警指标进行分析比较，即采用比拟的方法，对预警指标的合理性进行检查。

因为用洪水过程反推雨量预警指标不可避免地会产生误差，所以要注意分析产生误差的原因及问题。具体表现为：①防灾对象成灾水位确定要具有代表性；②水位流量关系计算时注意比降、糙率的合理性；③降雨径流计算时注意合理地选择产流、汇流、演进各个环节的算法与参数值。建昌县各流域防灾对象在计算过程中已经考虑上述三方面内容，并进行了相应分析，保证计算过程和计算参数的准确性，从而保证指标的合理性。