房县山洪灾害调查评价成果水位流量关系检验复核分析

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

李昊,张再伟,周丽

(湖北省十堰市水文水资源勘测局,湖北十堰420000)

摘要

选择湖北省房县为典型区域,深入开展了水位流量关系检验复核研究。研究内容包括检验复核在2014-2016年房县258个沿河村落对象名录确定、基础资料获取与处理、水位流量关系检验复核原理与试验分析等。利用近期实测场次洪水的降雨和洪水过程资料,进行检验和复核设计暴雨洪水计算模型参数选取和预警指标成果值;在资料条件允许的情况下,进一步对不合理的预警指标值进行复核修正。


关键词

山洪灾害;水位流量关系;调查评价;检验复核;房县

正文


1研究区概况

1.1地理位置

房县古称房陵,隶属于湖北省十堰市,位于湖北省西北部、十堰市南部,属北亚热带季风气候,介于东经110°02′—111°15′,北纬31°34′—32°31′之间,总面积5110平方千米。

1.2河流水系

全县境内有堵河、官山河、南河、北河四大水系,大小河沟1261条,流域面积在5km2以上的河沟302条,河沟总长2612.37km,全县河网密度0.5km/km2;按河流长度划分,小于5km152,520km118,2050km27,50km以上5条。根据小流域水系划分复核,堵河位于房县区域的西南部和西北部,主要河沟35条、总长678.5km,干流长35km,境内流域面积2157.91km2,堵河是丹江库区的主要河流,包括房县境内大木、姚坪、门古、中坝、上龛、九道等乡镇和窑淮的一部分;官山河位于房县区域的正北部,是丹江库区官山镇的上游,主要河沟2条、总长57.6km,干流长44km,境内流域面积113.79km2;南河位于房县区域的东南部,主要河沟36条、总长785.55km,干流长32km,境内流域面积2517.65km2,其中马栏河干流长82km,马栏河流域面积2283.33km2,东西横贯全县中腰经珠藏洞出境汇入南河;北河位于房县区域东北部,主要河沟4条、总长86.8km,干流长40km,境内流域面积320.69km2,出境经谷城石花入汉江。

2检验复核对象名录确定

2.1筛选方法和步骤

1)选取房县已有山洪灾害调查评价成果的相关流域/河流上的水文站和雨量站,收集其在20142016年发生较大场次洪水的降雨过程、洪水水位实测资料。

2)调出20142016年发生的山洪灾害事件或较大洪水情况,统计在已经完成调查评价名录中发生了山洪灾害事件或转移了群众的村落/集镇,以及发布了山洪预警指令的村落/集镇,结果见表1

3)对于表1中发生了山洪灾害事件或转移了群众的村落/集镇进行洪痕测量及现场洪水调查。

4)从20142016年发生了较大洪水的河流的村落,确认总名录数6个。

5)对所选检验复核对象,在外业资料收集和调查过程中开展洪痕调查和测量,进一步确定复核对象。如果出现个别检验复核对象的信息和资料难以满足检验复核工作需要,可以按照(3)~(5)步骤所述原则选择新的名录进行替换。

 

2.2资料收集及处理

2.2.1内业资料收集

首先收集复核对象所在小流域的基本情况(面积、河长、比降、汇流时间等)、纵横断面信息(纵断面图、照片、经纬坐标)、河道糙率及比降等。然后检验复核对象的成灾水位、现状防洪能力,设计暴雨洪水计算方法、参数及结果,雨量预警指标等信息,为下一步检验复核提供基础依据。


2.2.2外业资料收集

为使建模更加准确,开展现场调查测量,共补充测量河道断面12个。为了更准确地模拟河道上桥梁的阻水信息,外业调查补测了检验复核对象范围内桥梁信息。根据收集到的洪水场次信息,调查成灾水位信息以及灾情,对于没有房屋受灾的村落,以前期成灾水位作为本次成灾水位,根据复核后的水位流量关系推算成灾流量,进行复核。

2.2.3河道糙率、比降

原河道主槽与左右滩地糙率值一致,这显然是不合理的,此次复核区分主槽与左右滩地的糙率值,拍照并留档河道现场照片。原河道比降采用流域比降的方式显然也是不合理的,此次复核采用现场测量的洪痕比降,对于洪痕描述有很大差异的村落,对比历史洪痕比降和测时水面线比降,合理选取。

2.2.4水文降雨资料

房县山洪灾害监测预警系统中的174山洪雨量检测设施中,选择检验复核对象所在流域相关的雨量站在2016年逐时段降雨资料(时段为5min)。

3水位流量关系检验复核

3.1防洪能力复核计算

3.1.1参数选取

经计算,洪痕比降为19.4,河底比降为14.3,本次计算复核选取测时洪痕比降19.4(洪痕比降较河底比降而言更接近洪水时水面比降);对照《水力学计算手册》(第二版)糙率表选取控制断面主河槽复核糙率为0.04

3.1.2算例计算结果

1)水位流量关系结果。从HEC-RAS模型可

以直接查看和导出河道任何实测和插值断面的水位流量关系曲线以及不同工况下的水面线及相关统计数据表格等。

2)成灾水位和成灾流量计算结果。通过HEC-RAS模型试算流量,获得秦口村六组制断面上的成灾水位为426.798m,对应的成灾流量255.2m3/s,见表1

1秦口村六组三组控制断面水位流量关系复核

行政区划(县、乡、村)

比降J/‰

原值糙率成灾n水位/m

成灾流量/(m3·s-1)

调查复核值

比降J/‰

左河滩/河槽/右河滩糙率n

 

成灾水位/m

成灾流量/(m3·s-1)

秦口村六组

18

0.03194.8825

秦口村六组

18

0.040.03/0.04

426.798

255.2

 

复核后的成灾流量值比原值大的村落是秦口村六组,可能是成灾水位选取的不同导致成灾流量差异较大。前期分析评价成果中的成灾水位只是限制成灾水位,超过该水位未必会淹没房屋;复核的成灾水位是最低点房屋的水位,超过该水位,必然会淹没房屋。其余6个典型村落复核后的成灾流量值均小于前期调查评价结果,这是由于复核后的比降取值小,糙率取值大。

 

复核后的成灾水位整体比前期成果中的成灾水位高,其中与原值相差较大的是鹰嘴石三组,偏差超过10%。但是该村落复核后的成灾流量比原值小,可能是原成灾水位未投影到控制断面。

 

3)水位流量关系及成灾流量复核结果。采用和以上算例相同的方法为所有检验复核对象构建HEC-RAS河道水力学模型,就能获得所有检验复核对象所在河道任何断面的水位流量关系HQ曲线,56个复核对象各自控制断面以设计洪水为特征点的水位流量关系。表6为控制断面水位流量关系参数复核表。由表6可知,前期的比降比本次测得比降普遍偏高,部分差异过大。比如草坪村原来的比降为7;根据实际测量的数据计算,河底高程数据算出的比降为14.97;根据水面线算出的比降为14.97;根据洪痕算出的比降16.3。本次复核采用洪痕比降比前期成果中采用流域综合比7更为合理。

4结语

我国的山洪灾害调查分析评价工作已经基本完成可根据现有资料条件运用不同方法设定山洪灾害预警指标在具有高分辨率雷达降雨资料的地区可基于预警平台运用实时降雨资料动态计算土壤含水量并结合降雨预报信息设定动态预警指标进行动态预警在历史灾害资料较多的地区综合考虑雨强前期影响雨量有效累积雨量等降雨因素设定复合预警指标运用复合预警指标进行预警在大尺(全国范围内条件下,可根据气象局降水预报,综合考虑下垫面状况,确定未来24小时山洪灾害可能发生的区域和预警等级,发布山洪灾害气象预警信息。

参考文献:

1]蒋星月.小流域山洪灾害预警指标检验复核方法及应用研究[D].郑州:郑州大学,2018.


 


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