梅州市小流域暴雨洪水分析

李桂欽

【摘要】梅州市多丘陵和山地，地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季易暴雨洪水頻發(fā)。本文以樟田河小流域歷史洪水為例，進(jìn)行相關(guān)洪水計(jì)算，應(yīng)用洪水計(jì)算對(duì)洪水成因進(jìn)行科學(xué)分析。本文旨在總結(jié)梅州市暴雨洪水預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，以提高類似小流域防洪防災(zāi)能力。

【關(guān)鍵詞】暴雨洪水分析計(jì)算；山洪災(zāi)害；防洪防災(zāi)

引言

由于我國的河流支流較多，根據(jù)各個(gè)地區(qū)的不同，洪澇災(zāi)害的發(fā)生因素也各不相同。通常情況下引起洪澇災(zāi)害的因素有：第一、瞬間雨量的增加或者是累計(jì)雨量增加，超過河道的排放能力。第二、可用的滯洪容積減小。第三、河道淤泥增多，河道深度變淺。第四、大面積的融雪流入河道等。對(duì)于梅州市的小流域來說，導(dǎo)致本地區(qū)洪澇災(zāi)害發(fā)生的主要原因是瞬時(shí)間雨量的增加引起的。

對(duì)于洪水流量的監(jiān)測(cè)和預(yù)算有多種方法，對(duì)于洪水災(zāi)害的發(fā)生可以通過洪水頻率計(jì)算來確定洪水未來的變化情況，其中幾種常見的處理辦法有：（1）不考慮洪水成因，只是選取每年河流中流量最大時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究，從而推求設(shè)計(jì)洪水。（2）考慮洪水成因，通過洪水的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，取出對(duì)工程不利者為設(shè)計(jì)依據(jù)。（3）根據(jù)洪水的成因進(jìn)行洪水計(jì)算，并找出其中引起洪水災(zāi)害的主要因素。本文通過對(duì)相關(guān)事例及洪水計(jì)算進(jìn)行研究。

1、流域概況

樟田河流位于平遠(yuǎn)縣的北部，河流發(fā)源于福建省尋鄔縣，其中河流的流域面積、河長、河道比降分別為：49Km2、10.2Km、3.17‰。此處屬于中亞熱帶氣候，一年之中最高的溫度為39℃，最低溫度為-4.2℃，平均溫度為20.7℃。由于當(dāng)?shù)貧夂虻奶攸c(diǎn)一年之中平均的降雨量為1400mm。

流域內(nèi)主要以山丘、河流、盆地為主，相對(duì)高差為1030-270米。其中不同坡度所占的比例面積也各不相同：第一、0-10度的坡度面積占據(jù)總面積的20.4%。第二、10-25度的坡度面積占總面積的62.8%。第三、25-35度的坡度面積占總面積的11.2%。第四、坡度大于35度的河流段的土壤主要以花崗巖和砂頁巖風(fēng)化土層為主，其中地表上的植物覆蓋面積可以達(dá)到78%。

地圖信息（如下圖）

2、平遠(yuǎn)縣樟田河流域洪水調(diào)查分析

2.1 暴雨案例

案例一：1990年8月2日，由于受到9號(hào)臺(tái)風(fēng)的影響，從1日20時(shí)到2日6時(shí)的降雨量增加到177.4mm。樟田的河流在暴雨期間24小時(shí)之內(nèi)降雨量增加到了247mm，也就是說平均一小時(shí)的暴雨量可以達(dá)到68.2mm。其中暴雨量較為嚴(yán)重的地區(qū)是仁居，在短短的24小時(shí)之內(nèi)暴雨量就達(dá)到了298.4mm，洪水量的瞬間增加很容易引發(fā)山洪爆發(fā)、山體滑坡等災(zāi)害。在這場(chǎng)洪水災(zāi)害中對(duì)14700居民造成了影響，其中死亡人數(shù)為10人，造成的經(jīng)濟(jì)損失約為810萬元。

案例二：2003年5月17日由于受到低壓槽天氣的影響，平遠(yuǎn)縣在10小時(shí)之內(nèi)暴雨降水量就達(dá)到了108mm。其中較為嚴(yán)重的地方是樟田河流，此處的暴雨量降水量在24小時(shí)就達(dá)到了203mm，平均一小時(shí)的降水量為76mm。同比1990年的暴雨降雨量更為嚴(yán)重，這次的洪澇災(zāi)害共計(jì)對(duì)8000人造成了影響，其中受災(zāi)的耕地達(dá)到了1800畝，直接造成1600萬元的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也引發(fā)了嚴(yán)重的山體滑坡災(zāi)害。

2.2 洪水調(diào)查

在2004年8月18日到25日期間，廣東省水文局梅州水文分局對(duì)樟田河段和八尺河段進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)查，其中發(fā)現(xiàn)1990年8月2日樟田河段洪痕數(shù)量為2個(gè)，2003年5月17日洪痕的數(shù)量為4個(gè)。

（1）1990年8月2日洪水

經(jīng)過相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)1990年8月2日的洪痕數(shù)量為2個(gè)，其中兩個(gè)洪痕的特征為：第一、1號(hào)洪痕的位置在樟田村的加工廠后墻上，當(dāng)時(shí)的洪水已經(jīng)浸沒了路面，且洪痕距離地面的高度為0.2米。第二、2號(hào)洪痕的位置在樟田村的松坪里科華屋大門內(nèi)側(cè)墻上，且當(dāng)時(shí)的洪痕距離地面的高度為0.2米。

（2）2003年5月17日洪水

2003年的這場(chǎng)洪水災(zāi)害通過很多的村民屋頂就可以明確證實(shí)，其中根據(jù)具有代表性的地方作為主要研究對(duì)性。以下是不同位置洪痕的情況：第一、1號(hào)位置在樟田電站大門左側(cè)墻上，此處的洪痕距離地面的高度為0.45米。第二、2號(hào)洪痕位置在園墩橋東側(cè)小商店背面墻壁上，此處的洪痕距離地面的高度為0.9米。第三、3號(hào)洪痕的位置在松坪里科華屋大門內(nèi)側(cè)墻上，此處的洪痕距離地面的高度為0.7米。在2003年的這場(chǎng)洪水中，由于在短時(shí)間內(nèi)暴雨量的迅猛增加造成90%以上的房屋受損以及全部的橋梁沖垮。

2.3 水準(zhǔn)點(diǎn)

由于樟田村本身沒有水準(zhǔn)點(diǎn)，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)位置的確定。在樟田村園墩橋頭靠下游橋欄位置設(shè)置了水準(zhǔn)基點(diǎn)TBM，其中設(shè)置的水準(zhǔn)基點(diǎn)的假定高度為20米。同時(shí)在樟田的水電站的橋面上在設(shè)置一個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)TBM2，這兩個(gè)水基準(zhǔn)點(diǎn)之間存在一定的關(guān)聯(lián)，通過相應(yīng)的高程連測(cè)計(jì)算出TBM2的高程為21.737米。此處的洪水水位測(cè)量及大斷面測(cè)量都是通過假定基面高程為參考依據(jù)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。

3、樟田河流粗率選用及相關(guān)洪峰流量推算

3.1 樟田村河段河床的特征為：對(duì)于整體河段來說基本屬于垂直，河床坡降為4‰，其中河床表面主要以沙質(zhì)土表面摻雜一定的鵝卵石，同時(shí)河床兩側(cè)也有植被分布。當(dāng)洪水發(fā)生時(shí)，水深可以達(dá)到0.8-1.0米，對(duì)應(yīng)采取的河床糙率為：左右灘0.06-0.1，主槽0.045。

對(duì)于樟田河床的下游來說，河床的主要特征為：河流段基本順直，兩側(cè)種植著香蕉、竹子等。2003年5月17日的這場(chǎng)洪水已造成漫灘情況，其中左灘水深0.20米，右灘水深1.35米。對(duì)于此種情況采取的河床糙率為：右灘0.06，主槽0.045，左灘0.10。

3.2 洪峰流量推算

由于此處的河床截面積從上游到下游不斷增加，所以針對(duì)這一情況應(yīng)該采取對(duì)應(yīng)的洪峰流量計(jì)算方法：

上式中：Q表示：洪峰流量（米3/秒）；n表示河床糙率； F表示：過水?dāng)嗝婷娣e（米2 ）；R表示：水力半徑（米）；Ie表示能坡比降；K表示輸水率；h表示兩斷面水面落差（米）；V上V下表示上下斷面的平均流速（米/秒）；L表示兩斷面間距離（米）；g表示重力加速度為9.81（米/秒2）；a表示水流擴(kuò)散系數(shù)，采用0.5。

以下是樟田村分別在1990年和2003年的河段洪峰流量計(jì)算表，如下圖1所示：

通過以上的洪峰流量統(tǒng)計(jì)表格以及相關(guān)計(jì)算公式可以計(jì)算出：2003年5月17日的洪峰流量為：上游河流的洪峰流量為261立方米/秒，下游河段的洪峰流量為308立方米/秒。根據(jù)此處的上下游河段特性可以得知，上游集水面積為29平方公里，下游集水面積為32平方公里。在此基礎(chǔ)上我們知道上游河段的流量為261立方米/秒，根據(jù)兩者之間的關(guān)系計(jì)算出下游河段流量是288立方米/秒。通過這兩種計(jì)算方法，計(jì)算出的數(shù)值只差20立方米/秒，所以說用這種推算的方法較為合理。

根據(jù)以上的計(jì)算方法可以進(jìn)一步算出1990年8月2日的下游河段洪峰流量數(shù)值為229立方米/秒。

4、總結(jié)

由于我國的河流較多，尤其是在我國南方地區(qū)降雨量普遍較多，很容易引發(fā)洪澇災(zāi)害。所以本文通過以樟田村洪澇災(zāi)害進(jìn)行研究說明，在分析洪澇災(zāi)害發(fā)生的主要因素同時(shí)，根據(jù)相關(guān)計(jì)算預(yù)測(cè)洪水災(zāi)害的未來流量變化。這樣可以讓相關(guān)部門提前做好預(yù)防措施，盡量避免災(zāi)害的發(fā)生。此外，也希望通過本文的相關(guān)論述來提高水利行業(yè)的快速發(fā)展。

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