山洪灾害防治规划之降雨区划技术细则.doc

1 17 全国山洪灾害防治规划全国山洪灾害防治规划 降降雨雨区区划划技技术术细细则则 试行 试行 全国山洪灾害防治规划领导小组办公室全国山洪灾害防治规划领导小组办公室 二二 四年一月四年一月 2 17 目 录 前前 言言 1 1 资料收集资料收集 2 2 规划区域分区的原则和方法规划区域分区的原则和方法 4 3 单站设计暴雨单站设计暴雨 5 3 1 直接频率计算法 5 3 2 暴雨等值线图法 6 4 暴雨等值线图暴雨等值线图 9 4 1 实测暴雨极值线图 9 4 2 设计暴雨等值线图 9 5 降雨区划降雨区划 10 6 实例实例 11 1 17 前 言 我国江河众多 地形复杂 降雨时空分布不均 山洪灾 害频繁 严重威胁着山丘区人民生命财产安全 已经成为 当前防洪减灾中的突出问题 本次规划所述山洪灾害是指由于降雨在山丘区引发的洪 水及由山洪诱发的泥石流 滑坡等对国民经济和人民生命 财产造成损失的灾害 各省 区 市 有山洪灾害防治任 务的山丘区为规划区域 导致山洪灾害有其自然因素和社会因素 山洪灾害防治 区划是从这两方面因素对规划区域进行分区 降雨是触发 山洪灾害的最主要的外因 降雨区划着重从降雨的角度对 规划区域进行区划 目的是为山洪灾害防治提供基础资料 同时为山洪灾害重点防治区和一般防治区划分提供支撑 因此 这里所指的降雨区划是一种狭义的降雨区划 而且 重点在临界雨量的基础上进行的 总体思路为先将规划区 域分为临界雨量基本一致的分区 然后分析计算出规划区 域的设计暴雨等值线图 比较每个分区临界雨量指标与设 计暴雨的关系 确定降雨区划 2 17 1 资料收集资料收集 1 搜集规划区域内现有气象台 站 雨量站 水文站 的分布情况 并填写表 1 按 1 100 万比例尺绘制规划区域 水系站网分布图 并将站点标注在图上 以全面了解区域内的 气象 雨量及水文站点分布情况 表表 1 规划区域内气象 水文和雨量站观测情况统计表规划区域内气象 水文和雨量站观测情况统计表 序 号 站 名 测站类 型 所在 流域 所在地 经度 纬度观测内 容 雨量观 测年限 观测 方法 2 搜集规划区域已有的最新暴雨等值线图 暴雨统计 参数等值线图 包括最大 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小时 24 小时暴雨等值线图和对应的统计参数 均值 变差 系数 Cv 偏态系数 Cs 等值线图等 3 搜集规划区域山洪灾害多发期雨量站历年降雨资料 内容包括山洪灾害多发期逐日降水资料 历年分时段最大降雨 量的特征值 包括 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小时 24 小时最大降雨系列 及降雨过程等 搜集各时段最大暴雨 系列时统一填写表 2 3 17 表表 2 2 山洪灾害多发区域山洪灾害多发区域 站暴雨特征值表站暴雨特征值表 10 分钟30 分钟1 小时3 小时6 小时24 小时 年份 雨量 时间 雨量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 2000 年 最大 平均 注 1 表中时间指最大时段雨量所发生的起始时间 雨量为 相应时段内年最大雨量 单位 mm 2 表中资料系列从建站观测时开始 4 17 2 规划区域分区的原则和方法规划区域分区的原则和方法 降雨分区选择临界雨量基本一致的区域作为分区单元 以 此为原则 将规划区域以地形 地貌 地质条件进行初步分区 在每个分区里选择资料条件较好 灾害记载资料较完善的典型 区域 典型区确定详见 临界雨量分析计算细则 中相关内容 分别计算其各时段的临界雨量 计算方法见 临界雨量分析计 算细则 如各典型区域临界雨量基本一致 可以综合出区域 临界雨量 则认为该区域可以作为一个降雨区划基本单元 否 则 要将该分区进一步按临界雨量指标进行细分 直至每个小 分区可以综合出区域临界雨量 这样 将规划区域每个大分区 按上述方法细分成小的临界雨量基本一致的降雨区划基本单元 制作降雨区划分区图层 5 17 3 单站设计暴雨单站设计暴雨 3 13 1 直接频率计算法直接频率计算法 对于资料条件较好的省 区 市 一般要求按 水利水 电工程设计洪水计算规范 SL44 93 中要求进行 具体计算 方法参见 水利水电工程设计洪水计算手册 现简述如下 一 统计选样 以年最大独立取样为原则进行选样 统计规划区域内雨量 站各时段 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小时 24 小 时 最大降雨资料系列 系列应不少于 25 年 短历时系列可 适当放宽 但应不少于 20 年 二 经验频率公式 线型和参数估计方法 1 经验频率公式 在 n 项连序暴雨系列中 按大小顺序排位的第 m 项暴雨 的经验频率 采用下列数学期望公式计算 m p 1 n m pmnm 2 1 6 17 在调查考证期 N 年中有特大暴雨 个 其中有 个发生在 l n 项连序系列内 这类不连序暴雨系列中各项暴雨的经验频率 可采用下列数学期望公式计算 个特大暴雨的经验频率为 1 N M pm 2 1 M 个连序暴雨的经验频率为 ln 1 1 1 1 ln lm NN pm nlm 1 2 线型 线型采用皮尔逊 型曲线 3 参数估计方法 采用目估适线法或最小二乘法用计算机适线估计参数 三 根据确定的三个参数 均值 Cv Cs 计算出单 站 P 2 5 10 20 的设计点暴雨值 填写表 3 表表 3 省 区 市 省 区 市 站站 小时 分钟 设计暴雨成果小时 分钟 设计暴雨成果 表表 频率 P 序号站名经度纬度 251020 7 17 3 23 2 暴雨等值线图法暴雨等值线图法 对于资料较短缺的省 区 市 可以采用全国审查通过 的 暴雨洪水查算手册 以下简称 手册 全国各省 区 市 水文部门 20 世纪 80 年代初编制了各省的 手册 现已 经把系列延长至 20 世纪 90 年代后期或 21 世纪初 手册 中 有 10 分钟 1 小时 6 小时 24 小时最大点雨量均值及变差 系数 Cv 等值线图 在本次设计点暴雨计算时 可以利用其成 果 在规划区域内选择一定数量的代表站 利用 手册 中已 有的暴雨等值线成果 计算出代表站的设计点雨量 具体做法 如下 一 代表站的选定 选定的代表站要有经 纬度 资料 系列较长 观测精度符合规范要求 代表站要有一定的数量 在规划区域分布尽量合理 主要要能反映出规划区内降雨特性 的变化 二 从 手册 上查出代表站的 10 分钟 1 小时 6 小 时 24 小时时段雨量均值 变差系数 Cv 偏态系数 Cs 与 Cv 的倍比各省 手册 中都有规定 根据 Cv 和 Cs 查出各设计 频率下的 值 手册 中有相应的表可供查用 三 按下式计算其相应频率的设计点暴雨值 1 PP CvHH 时段雨量均值 H 8 17 设计频率 P 下的设计雨量 P H 设计频率 P 下查算的 值 P 这样可以计算出规划区域内代表站设计频率为 P 2 5 10 20 的上述四个时段的设计暴雨 同样填写表 3 四 点雨量折算 手册 编制的主要目的是为无实测 水文资料地区工程设计洪水计算服务的 在 手册 的编制过 程中主要考虑了各地区历史大暴雨及实测极值 勾绘过程中还 考虑到各地自然地理条件的影响 Cv 值作了加大处理 还考 虑边界地区与邻省计算成果拼接定线 利用 手册 中等值线 计算出的设计暴雨成果是为工程设计服务的 而本次降雨区划 的一个很重要指标临界雨量是从多次历史山洪灾害中找出的时 段面雨量的最小值 两者的适用条件有差异 因而利用 手册 等值线图计算出的各频率设计点暴雨成果应进行必要的折算 具体计算方法如下 1 选择降雨资料条件较好 观测精度符合规范要求的 站点 统计该站点 10 分钟 1 小时 6 小时 24 小时年最大 时段降雨量系列 按 3 1 中的方法对该站直接进行频率计算 求出上述四个时段 P 2 5 10 20 设计频率下的设计点 雨量 2 利用 手册 中 10 分钟 1 小时 6 小时 24 小时 最大点雨量等值线图查出上述代表站的时段降雨量均值 变差 系数 Cv 值 按 3 2 中的方法计算出该站点的 9 17 P 2 5 10 20 设计频率下的设计点雨量 3 计算各站点两种不同方法求得的设计点雨量成果间 的折算系数 求出同时段 同频率折算系数的均值 五 将代表站设计点雨量成果乘以相应的折算系数 求 出新的代表站设计点雨量成果 全国山洪灾害防治规划技术大纲 中要求的 30 分钟 3 小时各频率设计暴雨在图集中没有时段等值线图 其设计点 暴雨可采用单站频率计算法计算 也可利用暴雨衰减指数进行 时段转换求得 手册 中有暴雨衰减指数查算的图表可供查 用 4 暴雨等值线图暴雨等值线图 绘制等值线图的底图采用各省 区 市 1 25 万电子地 图 等值线图的绘制要与各相邻省 区 市 沟通 协调 等 值线统一采用 Arcgis 格式 以便全国汇总 4 14 1 实测暴雨极值线图实测暴雨极值线图 统计区域内各站 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小 时 24 小时实测降雨量极值 点绘实测极值点 勾绘上述 6 10 17 个时段实测暴雨极值等值线图 4 24 2 设计暴雨等值线图设计暴雨等值线图 将规划区域内代表站相应时段相同频率的设计暴雨成果点 绘在规划区域的电子地图上 分别勾绘出 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小时 24 小时设计频率 P 2 5 10 20 的设计暴雨等值线图 5 降雨区划降雨区划 将规划区按临界雨量划分的降雨区划基本单元图层与规划 区域等值线图图层叠加在一起 比较每一个降雨区划基本单元 的临界雨量指标与各频率等值线图的关系 根据同时段各频率 设计雨量成果与临界雨量大小关系 山洪灾害降雨区划分为五 种类型 1 山洪灾害高发降雨区 临界雨量 P 20 的设计值雨量的区域 11 17 2 山洪灾害常发降雨区 P 10 的设计值雨量 临界雨量 P 20 的设计值雨量的区 域 3 山洪灾害易发降雨区 P 5 的设计值雨量 临界雨量 P 10 的设计值雨量的区域 4 山洪灾害少发降雨区 P 2 的设计值雨量 临界雨量 P 5 的设计值雨量区域 5 山洪灾害罕发降雨区 临界雨量 P 2 的设计值雨量区域 如不同时段的临界雨量与相应时段的设计雨量成果对该单 元划分的降雨区划有矛盾 以引发灾害的重要时段 可据各省 直辖市 自治区实际情况分析确定 划分的结果为准 如果重 要时段不唯一 应以不利的分区 高靠 即当按一个时段划分 为少发区 按另一个时段划分为易发区时 则定为易发降雨区 为准 如因区域内不同灾害类型的临界雨量不同 引起降雨区 划矛盾 也采用高靠的原则 6 实例实例 下面以湖南省浏阳市山洪灾害区为例 举例说明确定该典 型区降雨区划类型 浏阳市位于湖南省东部 地处山丘区向洞庭湖平原区边 缘带 全市国土面积为 5007 5km2 共辖 40 乡 镇 街道办事 处 全市境内有连云山脉 大围山脉 九岭山脉形成浏阳河 12 17 捞刀河 南川河三条水系 其流域面积分别为 浏阳河 3207km2 捞刀河 1125 3km2 南川河 675 5km2 5 公里以上长 度的河流有 139 条 总长 2222km 浏阳市地处湖南省湘东暴雨区内 属亚热带季风气候区 气候冬冷夏热 湿润多雨 年雨量在 1400 2200mm 而 60 以 上降水又集中在 5 7 月份 浏阳河 捞刀河之发源地的大围 山 连云山 亦是湖南省湘东暴雨区的超强降雨带 暴雨主要 由南来的太平洋湿热气团与极地高压气团接触形成 基本以低 压类造成的暴雨出现机会较多 强度大 从大围山 连云山自 东北向西南递减 详细浏阳市山洪灾害典型区的基本情况见 临界雨量分析计算细则 中相关内容 选取了该典型区 14 个雨量站 资料系列截止至 1988 年 按年最大独立取样原则 统计 14 站的时段最大降雨系列进行 频率计算 因原刊印资料大部分为人工观测 没有自记资料 短历时降雨系列较短 本次只选取了 24 小时一个时段为例 其它时段做法相同 线型采用 P 型 先用矩法初估参数 调整参数 使理论曲线与经验点据配合最佳 计算出各站的设 计频率为 P 2 5 10 20 的设计雨量 设计雨量成果见 表 4 表表 4 4 浏阳市山洪灾害典型区浏阳市山洪灾害典型区 1414 站频率计算成果表站频率计算成果表 单位 mm 13 17 设计频率 站名均值 251020 白沙 116227196172146 达浒 114223193169144 张坊 109211183160136 寒婆坳 118244207179148 大光 115224194170145 白果树 118243207179149 黄荆坪 101204177157134 双江口 113235200173144 浏阳 100198173153132 石湾 106214186164141 目莲渡 98 6193167146124 大瑶 99 0193167147125 文家市 103173155140124 古港 107209180158135 将不同频率设计暴雨点绘在地形图上 即可分别勾绘该典 型区域设计频率为 2 5 10 20 的设计暴雨等值线图 该典型区设计频率为 20 的年最大 24 小时设计暴雨等值线见 图 1 年最大 24 小时降雨多年平均值等值线图见图 2 在 临 界雨量分析计算细则 中已经综合出该典型区的区域临界雨量 14 17 成果见