山洪灾害临界雨量分析细则.doc

1 39 全国山洪灾害防治规划 山洪灾害临界雨量分析计算细则山洪灾害临界雨量分析计算细则 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 三三年年十十二二月月 2 39 目目 录录 1 1 典型区确定 典型区确定 2 2 2 2 资料 资料收集收集 3 3 3 3 临界雨量分析计算 临界雨量分析计算 9 9 4 4 无资料山洪灾害区域临界雨强分析方法 无资料山洪灾害区域临界雨强分析方法 1313 5 5 临界雨量分析计算实例 临界雨量分析计算实例 1717 6 6 小结 小结 3737 1 39 山洪灾害临界雨量分析计算细则山洪灾害临界雨量分析计算细则 全国山洪灾害防治规划技术大纲 对规划中涉及的有关定义和 技术问题进行了界定与阐述 但由于各省 直辖市 自治区以前在山 洪灾害防治方面所做工作不多 还有一些技术问题需在技术大纲的基 础上进行细化 以指导各省 直辖市 自治区的规划工作 山洪灾害 临界雨量 强 分析计算就是其中的一个重要技术问题 也是规划的 重要技术指标之一 如降雨区划中也要考虑临界雨量这个指标 更 是山洪灾害预报预警的重要基础 本 细则 是 全国山洪灾害防治 规划技术大纲 在临界雨量分析计算方面的延伸 拓展和细化 在一个流域或区域内 降雨量达到或超过某一量级和强度时 该 流域或区域发生山溪洪水 泥石流 滑坡等山洪灾害 把这时的降雨 量和降雨强度 称为该流域或区域的临界雨量 强 临界雨量 强 是一项指标 对于山洪灾害防治有着重要意义 山溪洪水 滑坡 泥石流三种灾害的临界雨量不尽相同 三种灾 害相对独立的区域或流域应分类进行分析计算 以某一种灾害为主 三种灾害难以分开 也可合并进行分析计算 即假定区域或流域内三 种灾害的临界雨量相同 通过灾害与降雨量直接建立关系 各种灾害 的临界雨量分析计算的方法是一致的 因此 本 细则 介绍的方法 对于三种灾害的临界雨量分析计算来说是通用的 对于资料条件好的 区域或流域 山洪灾害临界雨量计算方法简便 直观 易行且成果合 理可靠 但对于雨量站点稀少 或缺乏雨量资料的区域或流域临界雨 2 39 量分析计算难度大 本 细则 根据水文部门现有雨量站网的雨量资 料 这些站有些可能不设在山洪沟或泥石流沟流域内 并利用气象 站网雨量资料进行补充 分析计算典型区域的临界雨量 在先分析算 单站临界雨量的基础上 然后分析计算山洪灾害区域的临界雨量 也 可直接分析计算典型区域的临界雨量 假设该区域内临界雨量相等 通过湖南省典型实例的临界雨量分析计算 证明是现实可行的 同时 本 细则 也给出了资料缺乏和无资料区域或流域临界雨量的插补分 析方法 细则 编制单位 长江水利委员会水文局 在编制过程中做了 大量的分析研究工作 本 细则 对各省 直辖市 自治区山洪灾害 防治规划工作中临界雨量的分析计算具有指导意义 1 典型区确定 典型区确定 典型区域的确定应考虑以下主要条件 1 区域内应有一定数量的雨量站点 平均单站控制面积在 200 300km2以下 资料条件差的地区可适当放宽 且分布比较均匀 具有较完整 详细的山洪灾害历史发生记录或调查资料 各站点具有 时间序列较完整的雨量资料 一定的地质资料 水文资料和气候资料 2 区域内人口密度较大 具有典型山洪灾害地理特征 山洪 灾害频繁 受灾情况严重 3 39 3 典型区域可以是一个流域 也可以是一个区域 在划分典 型区域边界线时 区域内可包含若干条完整的流域面积不超过 200km2 的小流域 应尽量避免将小流域分割开 区域内的地质条件和气象条 件相差不大 2 资料 资料收集收集 2 12 1 典型区域确定后 开始收集 整理典型区域的自然地理概况 水文气候特征 流域及河道特征资料 2 1 1 自然地理概况资料主要包括 流域的地理位置 地形地貌特 征 支流 沟 水系分布情况等 2 1 2 典型山洪灾害区域特征资料主要包括 流域面积 河道长度 河道比降等 填写表 2 1 表表 2 12 1 典型山溪洪水区域及河道特征值表典型山溪洪水区域及河道特征值表 水系流域名称 流域面积 km2 河道长度 km 河道比降 备注 2 1 3 多年平均降雨概况 多年平均 1 12 月雨量分布 填写表 2 2 4 39 表表 2 22 2 地区多年月均降水量统计表地区多年月均降水量统计表 单位 mm 站 名 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 1 1 月 12 月 全 年 2 1 4 典型山洪灾害区域各种比例尺最新地形图 根据规划区 1 5 万或 1 1 万地形图量算区域控制断面以上流域及河道特征值 2 22 2 搜集典型区域内现有气象台 站 雨量站 水文站 包括水 文实验站和水位站 的分布情况 并按表 2 3 统计各站的观测内容 观测系列 按 1 100 万比例尺绘制本省站网水系分布图 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 水位 站点分 布情况 收集典型山洪灾害区域内气象 雨量 水文测站历年气象 雨量 及水文资料观测方法 资料整编 有关系数 如浮标系数 取用情况 等 并收集水文 水位站基面及各种基面之间的转换关系等 表表 2 32 3 典型区域内水文站和雨量站观测情况统计表典型区域内水文站和雨量站观测情况统计表 观测内容及观测年限站 名 所在 流域 所在地 控制面 积 km2 雨量水位流量泥沙 基面备注 5 39 2 32 3 搜集典型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 12 小时 24 小时暴雨等值线图和对应的统计参数 均值 偏态系数 Cv 离差 系数 Cs 等值线图 2 42 4 搜集典型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 12 小时 24 小 时最大降雨系列 及降雨过程 暴雨中心位置及笼罩面积等 搜集各 时段最大暴雨系列时统一填写表 2 4 表表 2 42 4典型山洪灾害多发区域典型山洪灾害多发区域 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 12 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 雨 量 时 间 备注 2003 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 2 表中资料系列从建站观测时开始至 2003 年 6 39 3 全国山洪灾害防治规划技术大纲 中未列 12 小时这个时段 据本细则分析 有条件且为影响山洪灾害重要时段应考虑增列 2 52 5 历史山洪灾害水文气象调查资料 包括降水资料 有关研究 分析报告 山洪灾害区域内及邻近区域降雨持续时间 降雨强度 山 洪灾害发生过程总雨量和强降水发生前的异常天气特征等 历史洪水 水位和实测成灾洪峰水位 洪峰流量 发生时间 历史暴雨和历史成 果的可靠程度评价 山洪灾害发生过程 暴雨开始至灾害发生的时间 间隔 各地方志中有关山洪灾害的描述等 2 5 1 搜集历次山洪灾害对应的区域内降水过程的逐时段降水资料 统计过程总雨量 逐时段降雨 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小时 12 小时 24 小时 最大降雨量 并填写表 2 5 表表 2 52 5 典型区域山洪暴发时对应典型区域山洪暴发时对应 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 12 小 时 24 小 时 山洪 灾害 发生 时间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 雨 量 时 间 过 程 雨 量 过 程 历 时 备 注 2003 最小 最大 平均 注 1 表中时间指山洪暴发对应的降雨过程中最大时段雨量所发生的起始时间 雨量 7 39 为山洪暴发对应的降雨过程中最大时段雨量 2 表中资料系列从建站观测时开始至 2003 年 3 备注希望注明灾害情况 有详细资料 可另页附上 2 62 6 搜集典型区域山溪洪水灾害分析有关的水文资料 主要有水 位 流量 河道比降 纵横断面 已有的历史暴雨洪水调查资料及有 关山洪记载的历史文献资料等 其中 水位资料为山洪灾害发生期洪 水位要素摘录表 流量资料为山洪灾害发生期洪水要素摘录表 搜集 实测洪水比降 根据实测资料率定的河道糙率等 2 72 7 若区域内尚有未调查的暴雨 洪水及灾情时 应对其进行详 细调查 或虽曾进行过调查但近期又出现过山洪灾害时 应进行补充 调查 调查内容应尽可能细致 包括致灾暴雨发生开始时间 暴雨持 续时间 暴雨量级 暴雨开始至灾害发生的时间间隔 最大暴雨强度 最高洪水位和最大流量 山洪河道基本概况等 同时应作好调查记录 包括被调查人年龄 住址 是否亲历该次灾害 文化程度 对灾害的 描述情况 灾害痕迹调查测量情况等 并对调查结果的可靠程度做出 相应评价 对引发山洪灾害的暴雨 洪水进行调查时 应统一按表 2 6 填写 有关内容 当搜集已有的山洪灾害暴雨 洪水调查资料时 也应统一 填写表 2 6 2 82 8 收集其他相关资料 包括水土流失 泥沙 地质 遥感 遥 测及雷达测雨资料等 收集的所有资料 除雨量 灾害时间等资料直接用于临界雨量分 析计算外 其它资料 则用来进行灾害区综合条件的类比 对灾害发 8 39 生的时间及程度的综合判断 并对临界雨量成果进行合理性分析及比 拟采用等 表表 2 62 6 山洪灾害暴雨 洪水调查记录表山洪灾害暴雨 洪水调查记录表 最大雨强 序 号 山 洪 灾 害 发 生 位 置 山 洪 灾 害 类 型 山 洪 灾 害 发 生 时 间 调 查 时 间 降 雨 开 始 时 间 最 大 雨 强 出 现 时 间 降 雨 历 时 总 雨 量mm h mm 3hmm 6hmm 12hmm 24h 山 洪 灾 害 发 生 时 间 最 大 雨 强 至 灾 害 发 生 的 时 距 降 雨 发 生 至 灾 害 发 生 时 距 调 查 最 高 水 位 调 查 最 大 洪 水 流 量 可 靠 性 评 定 注 1 山洪灾害的暴雨 洪水调查时 应填写详细的调查记录 记录中应详细记录被调 查人的姓名 年龄 性别 住址 文化程度 对调查内容及灾情的描述等 同一 调查点至少访问 3 人以上 调查人至少 2 人 2 表中各项内容应尽量调查 确实无法调查的项目可空缺 但需说明原因 泥石流 山洪灾害 还应尽量调查 10 分钟雨强和 30 分钟雨强 3 当搜集的过去调查资料不能满足规划需要时 还应进行补充调查 3 临界雨量分析计算 临界雨量分析计算 临界雨量按灾害种类划分为山溪洪水灾害临界雨量 泥石流灾害 临界雨量 滑坡灾害临界雨量 因典型区域内泥石流 滑坡灾害较少 且缺乏相关资料 临界雨量可合并进行分析计算 假定三者临界雨量 9 39 相同 如泥石流灾害和滑坡灾害资料较好 临界雨量应分别进行分 析计算 方法相同 按范围又可以划分为单站灾害临界雨量和区域灾 害临界雨量 下面介绍单站临界雨量及区域 可以是一条山洪沟或泥 石流沟 也可以是多条 临界雨量的分析计算方法 3 13 1 单站临界雨量分析计算并利用其分析区域临界雨量单站临界雨量分析计算并利用其分析区域临界雨量 3 1 1 资料统计 首先根据区域内历次山洪灾害发生的时间表 收集区域及周边邻 近地区各雨量站对应的雨量资料 区域内有的地方可能未发生山洪 但雨量资料也应一并收集 以水文部门的雨量资料为主 气象站网 和实地调查雨量资料作为补充 确定对应的降雨过程开始和结束时间 降雨过程的开始时间 是以连续 3 日每日雨量 1mm 后出现日雨量 1mm 的时间 降雨过程的结束时间是山洪灾害发生的时间 这里确 定的是降雨过程统计时间 如灾害发生后降雨仍在持续 灾害会加重 过程时间确定后 在每次过程中依次查找并统计 10 分钟 30 分钟 1 小时 3 小时 6 小时 12 小时 24 小时最大雨量 过程总雨量及 其每项对应的起止时间 如果过程时间长度小于对应项的时段跨度 则不统计 如降雨过程小于 12 小时 则不统计 12 小时 24 小时最大 雨量及其起止时间 但过程雨量必须统计 当降雨过程时间较长时 例如过程时间超过 3 天 降雨强度可能会出现 2 个或以上的峰值 则统计最靠近灾害发生时刻各时间段最大雨量 如果收集的资料中已 包含各时段雨量统计值 则可直接进行下步工作 3 1 2 临界雨量计算 10 39 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 Rtij为 t 时段第 i 个雨量站第 j 次山洪灾害的最大雨 量 则各站每个时间段 N 次统计值中 最小的一个为临界雨量初值 即初步认为这个值是临界雨量 计算公式如下 NjRMinR tijti 1 临界 3 1 3 单站临界雨量分析 3 1 3 1 不同站点相同时段的临界雨量不尽相同 与各站点地质 地形 前期降雨量及气候条件不同有关 地形陡峭 土壤吸水能力较 好 前期降雨量小 年雨量较大的地区 临界雨量就较大 相反则临 界雨量就较小 3 1 3 2 同一站点不同时段的临界雨量 能反映该站点对于不同 时间段最大降雨的敏感程度 因此需要对各时段的临界雨量进行综合 分析 并结合山洪灾害调查资料 确定影响山洪灾害发生的重要时段 因过程总雨量也有临界值 实际工作中 各时段临界雨量必须一起综 合使用 并判别山洪灾害发生的可能性 如 1 小时这个时段出现大于 临界值的降雨时 灾害发生的可能性较小 3 小时 6 小时也出现大 于临界值的降雨时 灾害发生的可能性较大 但只要有一个时段降雨 将超过其临界值 就有可能发生山洪灾害 3 1 3 3 可以将区域内各站同一时段的临界雨量进行统计分析 计算平均值 t 10 分钟 30 分钟 过程雨量 S R R s i ti t 1 临界 11 39 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tRtR 内有可能发生山洪灾害 2 统计最小值 S iRMinR tit 21 min 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 mint R 一个站雨强超过时 区域内才有可能发生山洪灾害 mint R 3 统计最大值 SiRR tit 2 1max max 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 maxt R 雨强都超过时 区域内将会有大范围的山洪灾害发生 maxt R 3 1 3 4 利用单站临界雨量分析计算区域临界雨量 单站临界雨 量法 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 根据分析计算出的区域内各单站临界雨量初值 来确定区 域临界雨量 这种方法称为单站临界雨量法 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 mint RtR 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 临界雨量变 幅不能过大 否则对山洪灾害防治意义不大 3 23 2 区域山洪临界雨量的分析计算 区域临界雨量法 区域山洪临界雨量的分析计算 区域临界雨量法 12 39 3 2 1 资料收集与统计 首先根据区域内各雨量站历史山洪灾害发生时间表 收集对应的 雨量资料 区域内只要有一个站发生山洪 视为该区域内发生了山洪 则区域内所有雨量站都要收集和统计对应的降雨过程资料 降雨过 程的划分与单站方法相同 计算区域内与历次山洪灾害对应的各时段最大面平均雨量 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 个时段的面 平均雨量 面平均雨量计算可采用算术平均法 泰森多边形法 雨量 等值法等多种方法 根据典型区域的实际情况而定 但要保证计算得 到的面平均雨量的精度 Rtj为 t 时段第 j 次山洪灾害对应雨量过程中 的最大面平均雨量 通过滑动平均得出 则区域内各时段有 N 个 每场灾害一个 最大面平均雨量值 3 2 2 区域临界雨量的初值确定 统计 N 次山洪灾害各时段最大雨量面平均值的最小值 即为各时 段区域山洪临界雨量初值 N jRMinR tj t 21 临界 3 2 3 区域临界雨量分析 3 2 3 1可视为区域内面平均临界雨量初值 因影响临界雨量临界tR 的因素多 各次激发灾害发生的雨量不同 因此临界雨量的取值不是 一个常数 而是有一个变幅 变幅一般在上下一个区间 即临界临界tR 雨量可能略小于和略大于 在该变幅内区域中有一定数量的临界tR临界tR 灾害场次 N 次中 只要面降雨量在该变幅内 区域内就有可能发生 13 39 山洪灾害 3 2 4 2 区域山洪灾害临界雨量 可作为判别区域内有无山洪灾 害发生的定量指标 因在统计山洪灾害次数时 只要区域内有 1 个站 发生了山洪灾害 就认为区域内有山洪灾害发生 因此 它无法判别 区域内受灾面积的大小及灾害严重程度 面降雨量越来大于临界雨量 灾害将越严重 但这种方法对资料要求不高 对于雨量站密度相对 较小的区域 比较适用 4 无资料山洪灾害区域临界雨强分析方法 无资料山洪灾害区域临界雨强分析方法 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 4 14 1 内插法和比拟法内插法和比拟法 4 1 14 1 1 内插法内插法 此方法适用于在已分析过单站临界雨量区域内有一些雨量站空白 区 或有站但无降雨量实测资料 依据是 降雨量的分布从气候角 度来看是空间连续的 临界雨量虽与地质条件及气象条件有关 但在 典型区选取时 已限定区域内地质条件及气象条件相差不大 因此 可以认为临界雨量在典型区内也是连续的 可勾绘等值线 将各单站 各时段临界雨量填在对应的雨量站点位置 通过勾绘等值线图的方法 14 39 每一个时段一张图 求出空白处山洪沟的临界雨量 如果一条山 洪沟有几条等值线穿过 则需据等值线图求出空白区平均值来确定临 界雨量 另外 当与选定典型区相邻较近 一般区域间最近点距离不 超过 50km 有雨量站 且有降雨实测资料 绘等值线图时应参考这 些资料 4 1 24 1 2 比拟法 地质 地貌及降水等条件综合分析法 比拟法 地质 地貌及降水等条件综合分析法 此方法适用于典型区之外确无资料条件作临界雨量分析的区域或 山洪沟 当这些区域的其它条件如地质条件 地质构造 地形 地貌 植被情况等 气象条件 地理位置 气候特征 年均雨量等 水文 条件 流域面积 年均流量 河道长度 河道比降等 与典型区域某 一条山洪沟较为相似时 可视为二者的临界雨量基本相同 如区域或 山洪沟内有些条件与典型区存在差异 可据实际情况适当进行调整 最后确定区域或某条山洪沟的临界雨量 4 24 2 灾害实例调查法灾害实例调查法 这是在无资料地区最常用的一种方法 它是通过大量的灾害实例 调查和雨量调查资料 有条件时也可收集一些专用雨量站实测资料 如厂矿 企业 水电站等单位的专用雨量站资料 也应收集区域周边 邻近地区的雨量资料 便于分析比较 进行分析筛选 确定灾害区 域临界雨量 采用此方法必须作全面的灾害实例调查和对应雨量调查 对所调查到的灾害及其对应的降雨资料进行统计分析时 根据调查资 料情况 可以统计各场灾害不同时段 但时段不可能象有资料区域分 15 39 得那么细 和过程降雨量 将历次灾害中各时段和过程的最小雨量作 为临界雨量初值 因受调查资料的可靠性和准确性影响 临界雨量初 值也会存在一定的误差 可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 山溪洪水 泥石流 滑坡在有 条件地区应分类调查 但三者之间在有些地区有时也存在密切的关系 如泥石流与滑坡是一对密不可分的孪生兄弟 有可能很难分类调查 不能分开的就合并进行临界雨量的分析计算 假定三种灾害临界雨量 相同 4 34 3 灾害与降雨频率分析法灾害与降雨频率分析法 通过对灾害场次的调查 分析山洪灾害发生的频率 如某区域自 1950 年以来共发生了 14 次山洪灾害 那么山洪灾害发生的频率 P 14 2003 1950 1 25 9 分析计算与灾害相同频率的降雨量 全国各省都有不同时段 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 而 且系列已进行了延长 20 世纪 90 年代未或 21 世纪初 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 在计 算面设计雨量时 如区域较小可以看作一个点 区域中心 区域较 大应考虑点面换算关系 16 39 值得注意的是 有些区域一年可能发生两场或两场以上的灾害 根据灾害的频率确定降雨的频率时 从理论上讲降雨量选样时应考虑 超定量的问题 也就是一年不一定选一个样 以往的降雨成果一年只 选一个样 但这个问题比较复杂 而且工作量大 本次规划中不可 能解决这个问题 因此对这种方法的成果应加强综合分析 合理采用 如果区域内有个别雨量站的实测资料 可根据这个的临界雨量值与其 设计雨量进行比较 确定对应于灾害的降雨频率 这样可回避灾害调 查不全 降雨选样 超定量 存在的问题 4 44 4 大范围山洪区临界雨量的计算大范围山洪区临界雨量的计算 要作一个地区 一个省乃至全国山洪区的临界雨量分析 先在分 析区内挑选出若干个有条件作临界雨量分析的典型区 作出各区的临 界雨量 再根据上述介绍的方法 由点及面 依此求出全省 市 区 各山洪灾害区域的临界雨量 5 临界雨量分析计算实例 临界雨量分析计算实例 下面以湖南省浏阳市 江华县 永顺县三个山洪灾害区为典型区 举例说明单站临界雨量及区域临界雨量的计算方法及过程 5 15 1 浏阳典型区基本情况浏阳典型区基本情况 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 17 39 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 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 与极地冷高压气团接触形成 基本以低压类天气系统造成的暴雨出现 机会较多 强度大 从大围山 连云山自东北向西南递减 由于浏阳市的连云山 大围山均属连云山丘 山体脉络清楚 基本呈东北 西南走向 形成较为典型的两个隆起和三个凹陷的地理 景观 即 捞刀河盆地凹陷 连云山隆起 浏阳河谷地凹陷 大围山 九岭山隆起 南川河谷地凹陷 基本为岭谷平行相间 雁行背斜山地 的地理状况 全市地势自东北向西南倾斜 并沿三条水系的河谷向两 侧逐级抬升 地面起伏较大 东北最高是为大围山主峰七星岭海拔 1608m 西南端最低是为柏加山杉湾里 海拔 37 5m 两处相差 1507 5m 浏阳市境内的主要地层为元古界前震旦系板溪群 冷家溪群浅 变质岩 约占全市土地面积的 70 左右 区内土壤大部分为板页岩风 化物成土质 其次为泥盆系碎屑岩 碳酸岩 白垩系 第三系碎屑岩 等 约占全市土地面积的 17 左右 第四系冲积 残坡积松散堆积物 18 39 主要分布在三条水系的中下游河谷两侧及冲沟底部 约占全市土地面 积的 10 左右 岩桨岩主要分布在捞刀河 浏阳河上游源头 以雪峰 期运动产物为主 岩性为酸性及中酸性岩 全市境内岩石风化较深 由于地层古老 浅变质岩节理裂隙发 育 在浏阳市的东北区的浏阳河上游的大围山 达浒 官渡 白沙 张坊 溪江 古港及捞刀河上游的社港 沙市 赤马 洞阳等乡镇 为山势陡峻的山丘区 山丘坡度为 25 50 易发生山坡岩块塌滑失 稳 一遇暴雨洪水 极易形成山洪或泥石流 浏阳市多年来经常遭受山洪灾害的袭击 对当地人民生命财产造 成了极大的危害 当地政府十分重视山洪灾害的防治 积累了较为完 整 详细的山洪资料 因此 浏阳市山洪灾害区基本满足典型区条件 故选为典型区 参见图 5 1 19 39 5 25 2 资料情况资料情况 收集区域内有历史记录的山洪灾害场次资料及地质 水文 气象 降雨资料 经过对收集到的典型区水文站网雨量站 1961 年 2002 年 逐日逐时雨量资料分析整理 共筛选出山洪灾害过程 7 次 雨量站点 22 个 见表 5 1 表 5 2 因收集到的资料有限 没有包括历史上所 有山洪灾害过程 表表 5 1 浏阳市山洪典型区山洪各站临界雨量浏阳市山洪典型区山洪各站临界雨量 mm 站名站名 1 小时雨量小时雨量3 小时雨量小时雨量6 小时雨量小时雨量12 小时雨量小时雨量 24 小时雨量小时雨量过程雨量过程雨量 芭蕉25 547 869 293 6107 9184 5 白沙24 247 951 753 656 3149 9 白屋里25 550 375 587 5130 6167 5 碧溪22 144 959 973 887 996 4 20 39 卜家皂28 848 170 387 4137157 1 达浒2528 954 473 4102 7135 9 大光21 732 960 490 192 792 7 大瑶24 136 653 757 167 270 1 古港16 425 749 967 377 8176 光明21 958 382 4110 6112 5147 2 寒婆坳31 457 669 269 269 9204 4 黄荆坪22 145 959 371 575 7105 4 龙门二24 148 470 190 7109 2187 9 炉前31 559 476 790 2136 1168 8 目莲渡21 444 3454952 452 4 社港23 631 244 246 550 3115 3 石湾23 739 544 590 391 191 1 双冲29 155 966 779 3120 9165 3 双江口19 342 555 797 697 897 9 文家市23 534 438 640 943 386 4 增嘉台2329 433 246 459150 8 张坊21 454 680 2104 4109 8227 2 平均值24 143 859 675 990 4137 7 最小值16 425 733 240 943 352 4 最大值31 559 482 4110 6137227 2 5 35 3 时段雨量统计时段雨量统计 对于每次山洪灾害过程 在 22 个雨量站的逐时雨量资料中 查 找并统计对应的各时段最大雨量及过程雨量 因未收集到 10 分钟及 30 分钟雨量 故以小时为单位统计 单站临界雨量只统计在过程期 已发生山洪灾害的单站雨量 区域临界雨量则无论是否发生山洪的站 表表 5 2 浏阳市山洪典型区山洪面均临界雨量浏阳市山洪典型区山洪面均临界雨量 mm 过程发生日期过程发生日期 1 小时雨量小时雨量 3 小时雨量小时雨量 6 小时雨量小时雨量 12 小时雨量小时雨量 24 小时雨量小时雨量过程雨量过程雨量 1976 6 1716 232 041 850 252 5114 1 1983 7 916 141 771 7105 5124 9210 8 1990 6 1520 338 264 899 1114 9232 3 1993 7 2517 752 187 0127 4127 9128 9 1995 6 2332 757 395 9123 5149 6270 3 1997 6 725 966 1112 5186 6194 3201 9 1998 6 2716 236 457 3102 1141 3779 8 平均值20 746 275 9113 5129 3276 9 最小值16 132 041 850 252 5114 1 21 39 点雨量都参与统计 5 45 4 临界雨量临界雨量 在单站临界雨量计算时 查找 22 个站 7 次山洪过程的各时间段 最大值中的最小值 得出的结果 即为各站的临界雨量初值 见表 5 1 在区域临界雨量计算时 计算 7 次山洪过程 22 个站的各时段 最大面平均值 见表 5 2 依次求出单站临界雨量的平均值 最大值 最小值 供分析用 求出区域 7 次面平均值的最小值 得出的结果 即为区域临界雨量初值 平均值 供分析用 按照前面所述方法 在临界雨量初值的基础上 确定单站及区域 临界雨量的变幅 这个变幅的取值区间为临界雨量 见表 5 3 表表 5 3 浏阳市山洪典型区临界雨量浏阳市山洪典型区临界雨量 mm 项 目1 小时雨量 3 小时雨量 6 小时雨量 12 小时雨量 24 小时雨量过程雨量 单站临界雨量法15 2525 4535 5545 6555 75100 150 区域临界雨量法15 2530 5040 6050 7060 80100 150 将分析计算的各时段单站临界雨量填在典型区对应站点上 通过 勾绘等值线 实际上是临界雨量分布图 可估算出区域内每条小流 域的临界雨量 见图 5 2 图 5 6 22 39 23 39 24 39 25 39 5 55 5 用灾害与降雨同频率法计算临界雨量用灾害与降雨同频率法计算临界雨量 根据 湖南省各市州 1950 2002 年山洪灾害资料汇编 统计 浏阳市 1950 年以来有记录的山洪灾害共 14 次 前面用单站法和区域 法分析计算临界雨量时 只筛选了其中的 7 次过程 另 7 次过程则因 未收集到对应的雨量资料而未参与统计 山洪灾害发生频率 P 14 2003 1950 1 100 25 9 根据 湖南省暴雨洪水查算手 册 1984 年 9 月湖南省水利水电厅编 湖南新图已编制 但未收集 到 典型区域中心 1h 6h 24h 雨量均值分别为 40 81 113mm 变 差系数 Cv 分别为 0 42 0 44 45 Cs 与 Cv 比值即倍比固定为 3 5 由这些设计参数可计算得 P 25 9 1h 6h 24h 的设计雨量分别为 47 5 96 4 134 7mm 浏阳市位于 1 区 典型区面积约为 4000km2 26 39 手册中只有 1000 km2以下的折减系数 本次作适当外延 1h 6h 24h 的点面折减系数分别为 0 78 0 78 0 80 典型区域 1h 6h 24h P 25 9 的 面雨量设计值分别为 37 0 75 2 107 8mm 与表 5 3 中成果相比 灾害与降雨频率法成 果偏大 主要原因是点面折算系数不准确 调查的灾害场次不全 影 响频率 灾害多频率高 降雨设计值减小 据分析系列延长后各时 段雨量均值减小 具体减小多少 未收集到资料 因此在采用此方 法时 应利用最新雨量等值线图 必须全面调查灾害场次信息 点面 折算系数应进行合理取值 另外在编制手册或图集时目的是为计算无 资料小流域的设计洪水 从安全角度考虑有关参数都偏大 在南水北 调中线工程总干渠交叉河流设计洪水分析计算时 对河南 河北两省 的暴雨洪水查算图表进行了检验 都证明了这一点 因此采用此方法 分析计算的临界雨量可能偏大 应在综合分析的基础上确定 另外流域中心附近石湾站 1h 临界雨量为 23 7mm 根据 湖南省 暴雨洪水查算手册 计算石湾站 1h 设计雨量 23 7mm 相当于 P 85 与灾害频率相差很大 这可能是受到灾害调查不全 面雨量 设计值偏大等原因造成的 如果采用 P 85 作为对 1h 这个时段的灾害 的频率 则 1h 点雨量 石湾站 设计值为 24 4mm 折算到面上为 19 1mm 同样 6h 24h 的频率分别相当于为 90 60 计算面平均雨 量分别为 35 1 71 8mm 与表 5 3 中成果吻合 但这种方法成果是否 合理受单站临界雨量影响 而且要求区域中心附近要有雨量资料 成 果同样要经综合比较分析后确定 27 39 5 65 6 永顺 江华两典型区临界雨量分析计算永顺 江华两典型区临界雨量分析计算 为了进行类比 另外选取了两个典型区 湖南省湘西永顺县山洪 灾害区 见图 5 7 永州市江华县山洪灾害区 见图 5 8 进行临界雨 量分析 该两区的基本概况如下 1 永顺县 永顺县位于湖南省西北部 自治州中部 地理坐标 东径 109 35 110 23 北纬 28 42 29 27 全县总面积 3810 6 平 方公里 地处云贵高原 鄂西山地向江南丘陵过渡地带的武陵山脉中 段 县境海拔高程 最高 1437 9 米 最低 162 6 米 相对高差达 1275 3 米 澧水 酉水夹峙东北部和南部境界 境内峰峦叠嶂 地形 崎岖 溪流纵横 地形破碎 宏观为中低山峡谷地貌形态 28 39 29 39 永顺县分属沅江 澧水水系 属于沅江流域 3019 4 平方公里 属澧水流域 791 2 平方公里 县境水系发育 溪河密布 河流切割密 度在 0 12 0 49 公里 平方公里 平均河流切割密度 0 29 公里 平方 公里 全县流域面积大于 10 平方公里或干流长度大于 5 公里的河流 有 71 条 其中一级支流 6 条 二级支流 16 条 三级支流 30 条 四 级支流 13 条 五级支流 5 条 分别以沅江一级支流酉水 二级支流 猛洞河 澧水干流 澧水一级支流澧水南源四级区统计 由于河流落 差大 水能蕴藏量丰富 且大多兼有灌溉 放牧 渔业等综合效益 永顺县主要干流有猛洞河及澧水 酉水因凤滩水库淹没 永顺县境一 段已失去开发价值 猛洞河流域面积 2295 平方公里 在永顺县境内 有 1732 4 平方公里 占全流域面积的 77 8 占永顺县总面积 46 9 永顺县属于中亚热带季风山地湿润气候区 其特征是 四季 分明 雨量充沛 夏冬长 春秋短 春夏迟 秋冬早 春水多变 春 水迟发 夏无酷暑 冬无严寒 同层气候要素虽不相同 垂直差异却 十分明显 总的气候条件较好 但灾害天气频繁 永顺县多年平均降水量 1414mm 但时空分布不均 年内多集中 于 4 8 月 平均达 921mm 占全年降水的 67 4 年际变化率也大 平均振幅为 240mm 最高值为 1992 7mm 1980 年 最低值 995 9mm 1979 年 高低值之比为 2 倍 如 1960 年 8 月降水只 4 8mm 而 1962 年 8 月降水为 394 5mm 1962 年为 1960 年的 82 倍 在地域分布上也不均衡 北部为多雨区 一般年降水 1500 1600mm 东部较多 一般为 1300mm 左右 则于降水的时空分布不均性 造成 30 39 永顺县水旱灾害频繁发生 永顺县地下水是比较丰富的 按径流模数法计算 全县多年平均 地下水动储量为 2 9368 亿立米 占全县地表水总量的 8 7 但分布 不均匀 富水地段主要分布在东南部和北部的厚层碳酸盐岩区的褶皱 轴部或断裂带以及碳酸盐岩的接触带 贫水区主要分布在西部和中部 的碎屑 其地下水埋深亦不相等 大致可分为三大类 即 小于 50 米的浅层地下水 在 50 100 米之间的中层地下水 大于 100 米的深 层地下水 地下水径流模数一般在 12 41 3029 5 吨 平方公里 年 水力坡降一般在 10 40 之间 而碳酸盐岩区由于岩溶发育 地下 水比较集中 其流量一般较碎屑岩区大 地下河最大出露量为 2637 393 升 秒 但水力坡降一般叫碎屑岩区小 地质属古生代海相 沉积 泥留系整合地层 其母岩分为砂岩 石英砂岩 页岩 砂质页 岩 中下部夹有紫红色砂页岩 底部为灰岩 地壤多为砂页岩发育的 厚层黄壤 坡积土 粗骨土 经过对收集到的永顺县典型区山洪灾害资料及水文站网雨量站 1961 年 2002 年逐日逐时雨量资料分析整理 分析计算的各时段单 站和区域临界雨量见表 5 4 5 6 表表 5 45 4 永顺县山洪典型区山洪各站临界雨量永顺县山洪典型区山洪各站临界雨量 mm 站名1 小时雨量3 小时雨量6 小时雨量 12 小时雨量24 小时雨量过程雨量 吊井岩14 527 249 963 397 2104 5 迥龙16 224 533 744 268 271 2 青天坪18 543 070 7101 2138 1140 7 石堤西24 249 854 857 4101 2124 6 首车16 942 157 568 5101 4200 31 39 羊峰山25 639 948 470 484 099 2 永顺27 338 557 858 567 1108 7 平均值20 537 953 366 293 9121 3 最小值14 524 533 744 267 171 2 最大值27 349 870 7101 2138 1200 表表 5 55 5 永顺县山洪典型区山洪面均临界雨量永顺县山洪典型区山洪面均临界雨量 mm 过程发生日期1 小时雨量3 小时雨量 6 小时雨量 12 小时雨量 24 小时雨量过程雨量 1967 6 18 38 560 861 967 1185 2 1977 7 2514 120 637 653 861 288 7 1980 6 2616 643 362 991 2113 1305 8 1981 6 2719 446 466 691 4139 2150 9 1984 6 1421 162 497 2140 1147 1270 3 1993 7 2334 271 995 7122 1135 5340 3 1995 6 136 573 0109 0147 9189 6227 8 1998 7 2318 352 986 6150 9237 3264 9 平均值22 951 177 1107 4136 3229 2 最小值14 120 637 653 861 288 7 表表 5 6 永顺县山洪典型区临界雨量永顺县山洪典型区临界雨量 mm 项 目 1 小时雨 量3 小时雨量 6 小时雨量 12 小时雨量 24 小时雨量过程雨量 单站临界雨量法15 2525 4035 5545 6565 8580 120 区域临界雨量法15 2530 4540 6050 7060 8080 120 2 江华县 江华瑶族自治县位于湖南省最南端的边陲之地 南岭山脉中段萌 渚岭山系的北麓 东南连广东省连县 连南瑶族自治县 西南接广西 壮族自治区贺州市 西界江永县 北与道县 宁远县 蓝山县相接 地理坐标 东经 111 25 45 112 10 5 北纬 24 38 23 25 19 40 南北纵长 65 2km 东西横跨 72 5km 全 32 39 县总面积 3248km2 境内有三个主峰 其中南部与广西交界的姑婆山 主峰山马塘海拔 1787 3m 东北面是高大的九嶷山系 其中在江华县 境内的黄龙山海拔 1823 9m 东面与广东交界的大龙山主峰海拔 1465m 这三个主峰在县境内所占位置成三角形 其支脉纵横贯穿全 县 构成群山高耸的地形 县内习惯以姑婆山 八仙界 勾挂岭 天 子山岭一线岭脊为界天然地把江华县分为岭西 岭东两个自然区 岭 东 片 是山区 山脉多呈南北走向 地势高 山峦叠嶂 沟壑溪流 蜿蜒 以林业为主 瑶族和壮族人口多居此地 有丰富的森林资源 东河 冯河 在山间穿流 可供放运木排 是江华省有名的森林基地 之一 岭西 片 为向斜构造 地势平坦 土地肥沃 有西河 沱水 也称萌渚水 缓流片中 沿河两岸引水灌溉方便 是全县的主要农作 区 江华瑶族自治县地貌类型复杂多样 山 丘 岗 平俱全 在 3248km2的土地面积中 全县地貌按形态为五大类 山地面积 2248 1km2 占 69 2 丘陵面积 384 9km2 占 11 85 岗地面积 306 9km2 占 9 45 平地面积 233 6km2 占 7 2 水面面积 74 5km2 占 2 3 其山地 丘陵 岗地 平原 水面面积之比为 7 1 1 07 0 3 境内地形复杂 地表高差悬殊 起伏不平 变化 很大 整个地势 东部高 西部低 由东南向西北倾斜 地面最高点 是湘江乡的黄龙山峰顶 海拔 1883 9m 最低点是界牌乡的界牌村海 拔 184m 相对高差 1699 9m 倾斜的比降为 4 1 该县地层发育较 全 土壤类型较多 平 岗 丘地层构造主要以第四纪松散堆积物 33 39 红岩 灰岩及砂岩为主 山地层以花岗岩 变质岩 灰岩及砂页岩为 主 全市花岗岩分布广泛 桂东 资兴 北湖 汝城等地花岗岩等强 风化土壤分布较广 许多地方表层因风化而形成砂石土 为泥石流等 地质灾害的形成提供良好条件 河流坡降大 该县属亚热带季风湿润 气候 具有四季分明 雨量充沛的特点 全市年日照时数在 1494 至 1704 小时之间 多年平均降水量为 1400 2000mm 降雨具有突发 集中 强度大的特点 近几年 台风给该市造成的灾害越来越严重 有愈演愈烈之势 经过对收集到的江华县典型区山洪灾害资料及水文站网雨量站 1961 年 2002 年逐日逐时雨量资料分析整理 分析计算的各时间段 单站和区域临界雨量见表 5 7 5 9 表表 5 75 7 江华县山洪典型区山洪各站临界雨量江华县山洪典型区山洪各站临界雨量 mm 站名1 小时雨量3 小时雨量6 小时雨量12 小时雨量24 小时雨量过程雨量 安马24 8 35 7 41 4 61 1 69 5 248 9 白芒营11 6 27 0 35 2 51 1 53 3 103 7 草岭42 7 80 1 103 4 118 0 143 8 455 6 春头源36 6 78 0 110 6 130 4 164 3 537 2 大枫坳16 5 33 8 42 1 42 7 73 3 204 2 大路铺17 4 19 2 34 5 45 8 51 9 1