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靖安縣小流域山洪災害雨量預警指標分析

文檔作者：孔瓊菊，盧江海，譚淋露，黃麗麗文檔來源：江西省水利科學研究院		點擊數：	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害雨量預警指標分析
孔瓊菊，盧江海，譚淋露，黃麗麗
(江西省水利科學研究院，江西南昌330029)
摘要：根據靖安縣山洪災害調查的實際情況，結合村落受災情況、小流域歷史洪水調查等測量確定山洪災害防御對象
的成災水位，采用曼寧公式分析計算成災流量。依據《江西省暴雨洪水查算手冊》分析計算設計暴雨。結合江西實際分
析確定預警時段和土壤含水量。基于暴雨和洪水同頻率的假設，采用同頻率反推法，由設計暴雨洪水反推成災流量，成
災流量對應的設計雨量即為預警時段內的預警雨量，也即小流域雨量預警指標(立即轉移指標)。通過分析計算，確定
了靖安縣山洪災害防御對象1 h、2 h、3 h的雨量預警指標，并分析了預警指標的合理性，結果表明，靖安縣小流域山洪
災害雨量預警指標合理可靠。
關鍵詞：山洪災害；水位流量；設計暴雨；雨量預警指標
中圖分類號：P426．6 文獻標志碼：A 文章編號：2095—0144(2016)10—0010-04
1 前言
山洪災害是山丘區因降水引起的一種災害形
式，受氣候、地理環境、降雨和人類活動等多種復雜
因素的影響，山洪災害主要表現為山溪洪水、涉水工
程潰(漫)壩、泥石流、滑坡等4種類型，文中所述山
洪災害預警指標分析僅針對山溪洪水而言。由于溪
河洪水具有突發性、水量集中、破壞力大等特點，常
沖毀房屋、田地、道路和橋梁，甚至可能導致水庫、山
塘潰決，其造成的人員傷亡和社會經濟損失占各類
自然災害的比例一直居高不下，已引起各國政府和
世界組織及山丘區居民的普遍關注【1．2】。
為做好山洪災害防御工作，2006年國務院批復
了《全國山洪災害防治規劃》13】《全國山洪災害調查
評價工作方案》翻《山洪災害分析評價技術要求》口I
(2014年3月，試行)以及《山洪災害分析評價方法
指南))t3J(2015年2月)等對山洪災害調查、分析評
價、山洪災害預警平臺建設等提出了具體的要求，可
見，我國對山洪災害預警重視已久，而預警指標的分
析計算則是山洪災害預警平臺建設的一個重要課
題。目前，山洪災害防治基礎理論和相關技術研究還
較為薄弱，例如山氏區小流域暴雨洪水計算、預警指
標的確定與應用等技術難題還有待進一步改善與提
升。
從靖安縣山洪災害調查人手，全面準確地查清
了全縣山洪災害的區域分布，掌握了山洪災害防治
區內的人口分布、水文氣象、地形地貌、歷史山洪災
害等基礎信息。分析計算了小流域暴雨洪水、現狀防
洪能力以及雨量預警指標等，為山洪災害預警、預案
編制、預警平臺建設提供科學、全面、詳細的信息支
持，更有針對性的指導山洪災害的防治與防御，更科
學、更準確地指導防御對象內的居民及時、安全、有
序的轉移，最大程度的減少災害損失，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6鄉，78個行政村、4個城市社區
(居委會)、8個生活區和965個自然村，全縣國土總
面積1 377．49 km2，總人口約15萬人。靖安縣地處九
嶺山區，屬亞熱帶季風氣候區，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，年內降雨極不均
衡。境內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縣域內山洪災害概述
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，E—mail：50480519@qq．corn。
萬方數據
第10期孔瓊菊．等：靖安縣小流域山洪災害雨量預警指標分析第52卷
雨量集中且強度大，縣境內溪河溝谷眾多，極易形成
山洪災害。該縣屬山丘區，也是江西省主要暴雨區
之一，區域內暴雨強度大，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。山洪災害嚴重的主要河流有北潦河北
河和南河兩個支流。該縣建國以來發生洪災的年份
有1955、1973、1975、1977、1985、1998、2005、2010年，
山洪災害直接造成了重大人員傷亡和財產損失。
經調查，靖安縣受小流域山洪災害(主要指山溪
洪水)威脅嚴重需重點防御的對象有36個，即靖安
縣有36個山洪災害防御對象需要進行預警指標分
析計算。以靖安縣中源鄉山下行政村劉家自然村為
典型例子進行預警指標分析計算，其他防御對象計
算方法和過程不再詳細說明，僅列出分析計算結果，
并對成果合理性進行分析。
3設計洪水分析
3．1 典型小流域水位流量關系計算
中源鄉山下村劉家自然村位于東經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。根據斷面實
測資料，采用曼寧公式計算控制斷面水位流量關系：
2 l
p=J----AR 3
J2
幾式中：卜流量(mffs)；
凡——糙率；
A——過水斷面面積(m2)；
R——水力半徑(m)； 卜水面比降。
中源鄉山下村劉家自然村控制斷面處各頻率下
水位、流量、戶數、人口等情況統計見表l。
表1中源鄉山下村劉家自然村各頻率下的情況統計
根據受災情況、歷史洪水現場調查等測量確定
成災水位，成災水位對應的流量，簡稱成災流量，基
于暴雨和洪水同頻率的假設，采用同頻率反推法，由
設計暴雨洪水反推成災流量，成災流量對應的設計
雨量即為預警時段內的臨界雨量[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沿河村落防洪現狀及水位一流量關系圖
根據防災對象人口高程分布關系，水位流量關
系和設計洪水計算結果，成災水位等情況，繪出中源
鄉山下村劉家自然村沿河村落防洪現狀及水位一
流量關系圖(圖1、表2)。
從圖1、表2可以看出，劉家自然村的成災水位為
表2沿河村落防洪現狀
萬方數據
2016年第10期甘肅水利水電技術第52卷
54725m，成災流量為36522m％，洪水重現期6年—遇。
3．2典型小流域設計洪水計算
設計洪水分析中，以沿河村落附近的河道斷面
為控制斷面，進行不同頻率設計洪水的計算和分析，
依據《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，再根據控制斷面處的水位流量關系，將洪峰流量
轉化為相應水位。
中源鄉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
經計算，可得中源鄉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預警指標分析計算
4．1 預警指標概述及計算工況
小流域山洪災害預警指標是針對具體防災對象
(沿河村落、集鎮、城鎮及重要企事業單位等)來說
的，當降雨量達到或超過一個量級時，水庫、河道等
代表性地點的水位，流量達到或超過特征水位／流
量時，就會發生山洪災害，該量級對應的數值即為山
洪災害的預警指標。預警指標一般分為警覺預警指
標、準備轉移預警指標和立即轉移預警指標3級。
預警指標一般用雨量預警指標、水位預警指標和流
量預警指標來表示，文中僅分析計算立即轉移的雨
量預警指標。雨量預警需分析不同預警時段的臨界
雨量，雨量預警最終確定須以臨界雨量計算結果為
主要參考指標，同時結合防災對象地理位置、河谷形
態、預警響應時間、歷史洪災等因素綜合確定。因此，
雨量預警分析包括預警時段及對應雨量(1}缶界雨量)
兩個要素M。
根據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，預警時段考慮了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
江西實際情況，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，
則重新設定初始雨量，反復進行試算，直至計算所得
的洪峰流量與成災流量差值小于等于預定的允許
值，則可得到臨界雨量。即控制斷面成災水位一流
量_÷暴雨洪水分析一反推得到相應暴雨信息，進而
獲得臨界雨量。
經過計算，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。
萬方數據
第10期孔瓊菊。等：靖安縣小流域山洪災害雨量預警指標分析第52卷
4．3成果合理性分析
結合江西汛期降雨較多的實際情況，推薦前期
流域土壤含水量一般(Pa=O．8 Wm)工況下的臨界雨
量為立即轉移指標。
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(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)頻率相當的情況下，臨界雨量與設計暴雨是
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臨界雨量與設計暴雨成果進行
對比(表4)。從表4可以看出，劉家自然村所在小流域
現狀防洪能力為6年，其1 h臨界雨量與《手冊》5年
一遇設計暴雨基本吻合，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計暴雨對比
(4)同一流域現狀防洪能力相近時，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。即同一流域防洪現狀能力相
近時，臨界雨量基本一致，現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) (下轉第41頁)
萬方數據
李坨．等：I四川省百棉縣陰山溝泥石流特征及危險區劃分第52卷
一_j20年一遇淤埋區口50年一遇淤埋區
-■100年一遇淤埋區口實際調查淤埋區
圈溝道固房屋團公路
圖4陰山溝危險區劃
域。陰山溝泥石流為強降雨激發，溝床起動性泥石流。
(3)溝道內還有大量松散物質，且排導槽受到
泥石流破壞，溝道內攔擋壩有於埋，形成部分堵塞，
建議清理於埋物質。在有強降雨情況下，有可能再次
爆發泥石流，危害溝口村民生命財產安全和堵塞溝
口鄉村公路。
參考文獻：
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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害雨量預警指
標分析計算基本合理可靠。
5結論和建議
鑒于山區河道的復雜性，如涉水建筑物較多，河
道淤積嚴重，部分河道被人為的建筑侵占，河道不規
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、設計誤差等因素的影響，靖
安縣小流域山洪災害預警指標不可能完全正確，但
通過分析結果較合理。根據靖安縣實際情況，提出
如下建議：
(1)靖安縣小流域山洪災害預警指標可先放在
預警平臺上試運行，經過一定時間水文資料、雨量資
料的積累后，在運用過程中，逐步優化，以便更準確
的指導山洪災害防御。
(2)對于處于相同流域的防御對象，為方便管理
和運用，如果現狀防洪能力基本一致時，可采用同一
預警指標；對于一條流域，上下游沿河村落，務必要
上下聯動，信息共享，共同防御。
(3)綜合考慮，建議北潦北河流域(羅灣鄉、璨都
鎮、三爪侖鄉、寶峰鎮、仁首鎮)立即轉移預警指標
1 h、3 h可分別采用60 mm、80 rain，北潦南河流域
(中源鄉、高湖鎮、水口鄉、雙溪鎮、雷公尖鄉、香田
鄉)立即轉移預警指標1 m、3 h可分別采用60 mIn、
85 mm；也可全縣統一立即轉移預警指標，l h、3 h分
別采用60 mln、85 mm。
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