2005年6月10日沙兰河流域降水过程分析

2005年6月10日沙兰河流域降水过程分析

1暴雨分布及调查方法沙兰河流域现有雨棚雨水观测站，是人工降雨观测站。流域外附近有一个桦树站，该站是一个自动的降雨估算站。本次根据暴雨笼罩范围,和盛水库以下至沙兰镇区间,共调查了沙兰镇、王家村、鸡蛋石沟村、和盛屯、西沟5个点雨量,暴雨分布图见图1。调查方法采用村民走访、暴雨量容器的方法。由于即时采访,村民对暴雨过程表述清晰、一致,村民的水桶、水缸、鱼缸等盛水容器为调查雨量可靠性提供了保证。1.1下游私家车屯降雨时间上游降雨时间早、历时长,西沟村降雨时间从6月10日11时20分—15时30分,降雨历时4h10min,下游王家屯降雨时间从13时—14时45分,降雨历时1h45min。1.2降水量计算根据流域内现有及调查雨量点的雨量,采用算术平均计算,流域内平均降雨强度为41.0mm/h,点最大降雨强度120mm/h(王家屯)。各站降雨强度见表1。1.3平均总降水量综合分析流域内外现有及调查雨量点的点雨量,采用算术平均计算,暴雨区雨量平均值为123.2mm。1.4雨量站资料沙兰河流域没有长系列的降雨资料,本次分析选择沙兰河流域外有长系列降水量资料的尔站、团山站、石头站、七峰站、长汀子站、石河站、金坑站和宁安站共8处雨量站资料。根据暴雨系列资料排频,理论适线计算3h(P=1%、0.5%、0.33%)的设计雨量值,再点绘3h设计暴雨频率等值线图,从计算结果看,沙兰河流域“6.10”暴雨值位于3h(P=0.5%)设计的暴雨等值线区间内,因此,确定这次暴雨重现期为200a一遇。3h(P=0.5%)暴雨等值线图见图2。1.5沙兰镇背风坡沿面云团形成时代6月10日10时~17时,沙兰镇附近有对流云团生成和发展,并由西向东方向移动,云团中心移动路径示意见图3。对流云团于10时在沙兰镇以西的张广才岭的背风坡上生成,11时~13时期间经过沙兰镇上空,该地区出现了强度为20mm/h的1h雨量中心。由此可推断云团为对流性强的降水云团,暴雨走向从西北向东南方向移动,雨量从上游向下游递增,与洪水传播方向相同,使洪峰流量在向下游传播过程中不断增高。1.6暴雨强度分析综上所述沙兰河流域暴雨降雨强度为41.0mm/h,根据降水量分级表(表2)本次暴雨属于特大暴雨级别。其特点为降雨历时短、强度高、降水总量大(面平均降水量为123.2mm,是本流域多年平均6月份降雨总量的1.34倍),暴雨走向与径流形成走向一致,加大洪峰流量。2洪水流量估算本次洪峰流量计算采用了两种方法:1)推理公式法估算。2)根据洪水调查资料采用面积流速法计算。2.1推理公式法根据黑龙江省短历时暴雨特性,最大雨强和降水量基本集中在汇流时段之内,采用的推理公式基本形式为:式中:Qm为洪峰流量,m3/s;φ为洪峰径流系数;S为汇流时段内的最大降水量,mm;τ为流域平均汇流时间,h;n为暴雨递减指数;F为流域面积,km2;推理公式中各参数取值见表3。将上述数值代入推理公式法:Q=863m3/s。水库下泄流量为6m3/s,相加后洪峰流量为869m3/s。2.2计算结果比较本次洪水调查在沙兰河上共实测了西沟村、鸡蛋石沟村、沙兰镇3个过水断面。其中西沟村集水面积为20.8km2,和盛水库至鸡蛋石沟村集水面积为46km2,和盛水库至沙兰镇集水面积为70km2。本次以沙兰镇上游控制断面为本次洪峰流量计算依据。西沟村、鸡蛋石沟村计算的流量作为暴雨和峰量对应关系,以及洪峰流量沿程变化规律分析依据。计算结果见表4。两种方法计算平均值为854.5m3/s,与第一次洪峰流量估算成果850m3/s一致。牡丹江水利勘测设计院对沙兰镇河段进行了洪水调查,推算的洪峰流量为862m3/s,与黑龙江省水文局推算的成果非常接近,进一步验证了洪峰流量计算的准确性。2.3洪水总量的估计洪水总量的估算采用了两种方法:1)推理公式法。2)概化三角形法估算。2.3.1降水量mm式中:φ为降雨径流参数(取0.90);F为区间面积,km2(取70);为区间平均降水量,mm(取123.2)。代入公式(2)计算的区间洪水总量为776×104m3,考虑了水库对本次洪水调蓄的水量100×104m3,合计为876×104m3。2.3.2洪水时h式中:W为洪水总量,104m3;Q为洪峰流量,m3/s;t为洪水历时,h。洪峰流量取855m3/s,洪水历时6h,计算洪水总量为923×104m3,二种计算结果平均900×104m3,与推理公式法一致。2.4产流性能主要包括2个方面:2.4.1泥石流发生源区产流特点为:1)本次山洪灾害以山溪性洪水为主,伴随有稀性泥石流发生。产流形式为超渗产流。2)区间内地貌单元属于山区和丘陵,流域坡度大,基本己开垦成耕地,无截流和填洼水量损失。3)区域内有基岩裸露,表层土壤薄,下渗水量小。2.4.2汇流和洪水作用汇流可分为坡面汇流和河道汇流两部分,其主要特点如下:1)超渗产流体现在洪水过程线上非常尖瘦,陡涨陡落,表明汇流速度快,来水非常集中,消退也快。2)由于区域内坡地几乎都开垦成了耕地,下垫面条件的改变使植被截流和地面植物海绵层不复存在,流域蓄水能力减弱,一下雨即产流,导致洪水过程尖瘦,洪峰流量加大。3)区间内汇流条件好,流域坡度大,坡面径流以顺垅沟