典型小流域山洪灾害临界雨量探讨

典型小流域山洪灾害临界雨量探讨

【摘要】根据贺兰山沿麓银川市西夏区区域水文气象资料、地质地貌条件、自然地理情况和有历史记录的山洪灾害资料，采用灾害实例调查法、临界雨量分析法、灾害与降雨频率分析法对比进行山洪灾害临界雨量的确定，为区域山洪预测预警提供重要依据。

【关键词】山洪灾害；临界雨量 1.概况

银川市西夏区地处贺兰山东麓、银川平原中西部，地理坐标为东经105?49?～106?18?，北纬38?08?～38?52?，平均海拔1100～1200m，按地貌分为贺兰山山地、山前洪积扇地、洪积和冲积平原。区域属于中温带草原性干旱气候，多年平均降水量193～202mm，降水主要集中在每年的6～8月，贺兰山区最大日降水量66.8mm，是西夏区山洪的发源地。区域有17条较大的山洪沟，其中对银川市威胁最大的山洪沟道有独树沟、大小口子沟、黄旗沟、泉齐沟、甘沟。

2.历史暴雨洪水灾害

贺兰山东麓历史暴雨洪水灾害多发，1970年8月18日洪水、暴雨中心在银川小口子，降水量168.6mm，南起大井沟、北至柳条沟均发生洪水，由于暴雨中心偏向山前坡地，故洪水灾情较大。1995年8月15日，贺兰山一带普降大雨，西峰沟，大、小水沟相继出现洪水过程。1998年5月20日，称“98520”暴雨洪水，5月20日贺兰山沿线突降暴雨，引发山洪爆发，苏峪口沟洪峰流量560m3/s，重现期为百年一遇，西夏区境内贺兰山诸沟亦发生山洪，造成西干渠决口14处、4000多座水利、电力、交通设施严重损坏，10多万人受灾，直接经济损失3.2亿元。2002年6月17日贺兰山局部地区降大暴雨，沿贺兰山地区发生洪水，造成农田受淹。2006年7月14日贺兰山中北部地区降暴雨，沿线各山洪沟都发生洪水，洪峰流量重现期为5～30年一遇。暴雨洪水共造成银川市、青铜峡3市9个县（市、区）、44个乡镇19.46万人受灾，直接经济损失2.79亿元。2009年7月7日贺兰山北部地区降中到大雨，局部地区降大暴雨，贺兰山沿线各山洪沟出现洪水过程，其中汝箕沟最大洪峰流量665m3/s，大水沟沟口调查洪峰流量356m3/s。

3.确定临界雨量的方法

临界雨量有资料的地区按范围划分为单站灾害临界雨量和区域灾害临界雨量。对于无资料或资料比较缺乏，无条件作上述单站临界雨量或区域临界雨量分析的地区，临界雨量的分析方法主要采用内插法、比拟法、山洪灾害实例调查法、灾害与降雨频率分析法等。

3.1 临界雨量计算公式

假设区域内共有S个雨量站，共发生山洪灾害N次，共统计T个时间段的雨量，计算公式如下：

Rti临界

其中：Rti临界 为t时段第i个雨量站山洪灾害临界雨量值； Rtij为t时段第i个雨量站第j次山洪灾害的最大雨量。 3.2 西夏区临界雨量分析

由于西夏区特殊的地形地貌，导致洪水灾害绝大多是由山洪引发的。暴雨是引起山洪的主要原因，一次高强度的暴雨，降水速度远大于土壤入渗速率，降水

来不及入渗即产生地表径流。地表径流从坡面到沟道不断汇聚，产生山洪，危及人民生命财产安全。

计算各时段均值和极值。

（t=10分钟、30分钟……过程雨量）

可视为区域内大范围的平均情况，是即当面降雨量超过时，区域内有可能发生山洪灾害。可视为区域内致灾降雨强度的必要条件，即只有当区域内至少有一个站雨强超过时，区域内才有可能发生山洪灾害。可视为区域内发生山洪灾害的充分条件，即当区域内每个站点雨强都超过时，区域内将会有大范围的山洪灾害发生。

因影响临界雨量的因素多，且各种因素的定量关系难以区分开，各次激发灾害发生的雨量均不完全同，因此区域内各站的临界雨量也不尽相同。区域临界雨量的取值不是一个常数，而是有一个变幅，变幅一般在及之间，也可适当外延，在该变幅内区域中达到临界雨量的站点相对较多，但不是全部。只要降雨量在该变幅内，区域内就有可能发生山洪灾害。

3.3 确定临界雨量值的方法 通过对灾害场次的调查，分析山洪灾害发生的频率，分析计算与灾害相同频率的降雨量，根据不同时段（10分钟、1小时、6小时、24小时）的年最大雨量等值线图，变差系数等值线图（Cs/Cv一般各省都已固定），山洪灾害区域的各频率设计雨量可以计算出来，取与山洪灾害发生频率相同的降雨量设计值即为临界雨量初值，这里假定灾害与降雨同频率，如根据资料分析认为两者不同频率，作出相应的折算后，确定与灾害频率相应的降雨频率，求出降雨设计值作为临界雨量初值。通过与周边邻近地区的临界雨量进行综合对比分析，最后合理确定临界雨量值。

4.西夏区临界雨量指标的确定

根据宁夏山洪灾害多发区域代表站暴雨极值表，参照西夏区历史山洪灾害成灾暴雨量级、地质条件和历史洪灾调查成果综合分析，确定成灾暴雨指标。

4.1资料情况

本次分析计算收集了西夏区内有历史记录的的山洪灾害场次资料及地质、水文、降水资料，经过对收集到的典型区水文站网雨量站1971年设站以来1972年～2010年各时段最大降水量资料分析整理，共筛选出山洪灾害过程10次，自记雨量站点5处，由于收集到的资料有限，没有包括历史上所有的山洪灾害过程。西夏区所属小流域内各雨量站点有5处，分别为苏峪口、小口子、榆树沟、磷矿、平吉堡，自记资料系列较长的为苏峪口站1972年开始自记观测，小口子站、磷矿为1979年开始资料观测，平吉堡站、榆树沟站均为2003年开始采用自记资料观测。

4.2计算成果

通过对5个站自记雨量资料的分析计算，计算出西夏区山洪典型区临界雨量区间。由于贺兰山地区为宁夏降水量高值区，又是山洪灾害高发区，所以临界雨量的取值要小于实际计算值。并分别计算小口子沟以北地区（小口子沟、黄旗沟口、镇木关沟、苏峪口沟小流域）及榆树沟至小口子地区的临界雨量值。

表1 西夏区山洪典型区临界雨量（小口子以北） 1小时 3小时 6小时 12小时 24小时

单站临界雨量 15-30 25-35 30-45 40-55 50-75 区域临界雨量 20-35 25-40 35-50 45-60 55-75

表2 西夏区山洪典型区间临界雨量（榆树沟至小口子沟 ） 1小时 3小时 6小时 12小时 24小时

单站临界雨量 15-30 25-35 30-45 40-55 55-75 区域临界雨量 20-35 25-40 35-50 45-60 60-75

贺兰山地区洪水系暴雨造成，造成洪水的大小与暴雨历时、强度、降水量、下垫面产流条件有很大关系。根据宁夏山洪灾害多发区域代表站暴雨极值表，参照西夏区历史山洪灾害成灾暴雨量级、地质条件和历史洪灾调查成果综合分析，同时综合考虑流域前期影响雨量的前期降水情况、土壤湿润程度、植被复盖率等综合因素，此临界雨量可作为参考，不能一概而论，应根据雨情、水情、灾情资料的积累不断修订，结合水文测站多年积累的洪水资料，以及受贺兰山地区洪水威胁次数多且灾害严重的地区来划定临界雨量值。