勉县两河“8·21”暴雨洪水分析

宋品江

（汉中水文水资源勘测中心,陕西 汉中 723000）

1 流域概况

两河是勉县堰河一级支流,地处秦岭南麓的勉县北部山区,境内山大沟深,河谷狭窄。区内河沟纵横,流域面积73.9 km2,河长19.8 km,平均比降35.4‰,海拔580 m～2000 m 不等,跌差较大,山势开阔,植被覆盖好,气候适宜,天气多变,动植物多样性明显。

堰河流域内设有水文站1 处,设有雨量站7 处。留旗营水文站设立于2012 年12 月,地处勉县周家山镇留旗营村,位于堰河下游,该站控制面积387 km2,距河口里程5.1 km。

2 暴雨洪水实况

受西风槽和西太平洋副热带高压外围暖湿气流共同影响,勉县出现短时特大暴雨强对流天气过程,降雨出现在8 月21 日晚19 时至22 日5 时,各雨量站降雨量在66.4 mm～249.2 mm 之间,最大点雨量249.2 mm 在勉县留旗营雨量站,最大1 小时降雨量为81.8 mm,最大3 小时降雨量为152.6 mm,最大6 小时降雨量为230.0 mm 。留旗营水文站8 月22 日4 时00 分出现洪峰流量674 m3/s,峰顶持续0.5 小时,水位变幅达2.76 m,为该站2012 年12 月设站以来实测的最大洪水。

3 暴雨调查

3.1 暴雨笼罩范围及暴雨中心调查

此次暴雨范围比较广,覆盖宁强、略阳与勉县交界部分区域及勉县广大区域,尤其是勉县城区汉江北岸周边区域被特大暴雨所笼罩。从降雨过程可以看出,暴雨从汉江上游的宁强县山区迅速向东发展,在勉县县城以北山区倾泻而下。强降水覆盖范围广、降水时段集中、来势凶猛,极端性强、致灾性强等特点。共收集到水文、气象部门雨量站资料42站,其中暴雨中心勉县周家山镇留旗营雨量站日降雨量为249.2 mm。

3.2 暴雨量级确定及频率分析

由于本次暴雨历时短、强度大,暴雨中心留旗营雨量站降雨量资料系列较短,暴雨重现期计算可依据暴雨中心附近有着80 多年历史的武侯镇雨量站历年实测降雨量资料系列进行频率计算确定重现期；也可根据《汉中地区实用水文手册》查算本次暴雨中心留旗营雨量站各频率最大1 h、3 h、6 h 暴雨量确定。二种方法分析计算成果见表1。

表1 勉县“8.21”暴雨留旗营站最大点雨量重现期计算统计表 单位：mm

从成果表对照看出,两种方法计算相差较大。但是,考虑到武侯镇水文站资料系列长、可靠性高,重现期结果以频率分析法为准。因此,确定勉县“8.21”暴雨中心最大3 h、6 h 降雨量重现期相当于200 年一遇,即暴雨频率为0.5%。

4 洪水调查及特性分析

4.1 调查河段选取及洪痕、断面测量

根据堰河流域内雨情、水情资料数据,此次暴雨洪水主要发生在堰河一级支流两河流域,所以主要对两河流域暴雨洪水情况进行调查核定。调查分析区域主要是两河改河涵洞以上河段,调查河段应顺直,断面较规整,控制条件较好,河段满足调查目的基本要求。

此次洪水调查河段勘选在两河口村五组杏树弯,布设并施测了上、中、下3 个比降断面。洪水调查断面以上控制面积65.5 km2,占两河全流域面积73.9 km2的88.6%。洪水痕迹,经调查人员现场走访当地群众,反复考证、核实,经综合分析论证后,最后确定各断面处最高洪水位痕迹。根据《水文测量规范》的技术标准要求,对本次确立的洪水调查断面进行测量。

4.2 洪峰流量的分析计算

本次洪水调查河段顺直,断面形状沿程变化不大,断面均整,水流畅通,中间无支流汇入,故采用比降面积法和曼宁公式法推求洪峰流量。

（1）比将面积法,恒定非均匀流公式推算洪峰流量,其计算公式为：

式中：Qc为恒定流流量,m3/s；A上、A下为比降上、下断面过水面积,m2；g 为重力加速度,g=9.8 m/s2；L 为比降上下断面间距,m；Sc为恒定流状态下的水面比降；ξ为断面沿程收缩或扩散系数（收缩取负号,扩散取正号代入公式）；α为动能校正系数。

（2）曼宁公式推算洪峰流量,其计算公式为：

式中：Q 为流量,m3/s；V 为断面平均流速,m/s；n 为河床糙率；R 为水力半径m；S 为水面比降；A 为中断面过水面积,m2。

此次洪水调查断面,按《水文调查规范》的要求确定断面,严格按照《水文测量规范》的技术要求进行测量,各河段上下断面洪水痕迹连成水面线与实测河底坡降线进行比较趋势基本一致,糙率根据其山区河流特征取值。将采用曼宁公式法和比降面积法推求的调查河段洪峰流量成果进行对比,两者相差不大。经计算确定两河口村五组杏树弯调查断面洪峰流量采用401 m3/s。

4.3 洪峰流量重现期分析

流域内建有留旗营水文站,但由于该站建站时间较短,没有积累丰富的水文资料。洪水的洪峰流量重现期计算,可采用经验公式法和水文比拟法来确定。

（1）经验公式法

采用《汉中地区实用水文手册》汉江北区经验公式,推求设计洪峰流量,证论本次洪水的重现期。其计算公式为：

式中：QP为频率为P 的设计洪峰流量,m3/s；CP、n 分别为频率为P 的经验参数、指数。

（2）水文比拟法

经分析,两河调查断面以上流域8 月21 日21 时～24 时（本次暴雨最大6 h）降雨量是形成本次洪水的主雨峰,依据《汉中地区实用水文手册》中面积比拟法,选择区内同为江北区,同属于汉江北岸的相似流域溢水河长滩村水文站作为参证站,以参证流域和调查断面流域最大6 h 暴雨雨量为参数的水文比拟法推算断面洪峰流量,公式为：

式中：Qm参、Qm调分别为参证站、调查断面的洪峰流量,m3/s；F参、F调分别为参证站、调查断面流域面积,km2；P参6h、P调6h分别为参证站流域和调查断面流域最大6 h 暴雨量,mm,P参6h、P调6h查《汉中水文手册》分别为52.5 mm、54.4 mm。

长滩村水文站洪峰流量频率成果,采用陕西省水文水资源勘测局2018 年6 月印发的《陕西省水情工作手册》中的成果。两种计算方法确定两河“8.21”暴雨洪水不同重现期洪峰流量成果见表2。

表2 两河“8.21”暴雨洪水不同重现期洪峰流量成果表 单位：m3/s

经对以上两种方法论证结果进行分析比较,以经验公式法确定两河“8.21”洪水调查的洪峰流量401 m3/s,为50 年一遇洪水。

5 灾情

这次暴雨致使勉县全县18 个乡镇不同程度的受灾,县城区110kV 变电站主控机房进水,造成城区21000 户6 万人供电困难,县自来水公司主电缆和机房被浸泡,全城三分之二居民6 万人供水困难,汉惠渠北干渠西寨段决口15 m,城区6 条主干道积水严重,最深达60 cm 左右,千余辆汽车被淹。

农村撤离群众1393 户4070 人,农作物受灾面积1146.04 hm2,严重损坏房屋3 间,一般损坏房屋415 间；345 国道茶店段、勉长路（勉县城至长沟河镇）等道路中断,多处交通受阻；勉阳街道、武侯镇、长沟河镇、漆树坝镇、新铺镇故障停电,共计24 条线路停电,水利设施受损20 处。长沟河镇紧邻县城以北的堰河流域内,暴雨洪水使全镇范围内电力、通讯中断；部分群众房屋、镇机关、派出所进水、道路损坏,多处山体出现塌方,受灾严重。

6 结论及建议

6.1 结论

依据《水文调查规范》勉县两河“8.21”暴雨洪水,经过调查、测量、分析、计算,确定暴雨中心位于勉县留旗营雨量站249.2 mm,该站最大3 h、6 h 降雨量为200 年一遇,即暴雨频率为0.5%,为特大暴雨。调查得两河两河口村五组杏树弯河段洪峰流量401 m3/s,为50 年一遇洪水。

6.2 建议

（1）建议区域相关部门加大山洪灾害防御宣传力度,提高当地居民山洪灾害防范意识,提高自救及避险能力,保障人身安全。

（2）通过非工程措施做好山洪灾害预警预报,通过工程措施加强山洪沟道治理。