黑龙江沙兰河水沙变化分析

黑龙江沙兰河水沙变化分析

1流域地形地貌沙兰河是牡丹左岸的一个小支流，发源于河胜村西北岭老虎沟以西2公里处。这是张光才岭东北的山脚下。沙兰镇以上属于低山丘陵区,为山区性河流;沙兰镇以下河道宽阔,属于平原性河流。沙兰河沙兰镇以上河长25.8km,流域集水面积115km2。地形西北高,东南低,最高点位于老虎沟西2km处,高程为805m;最低点为沙兰镇,地面高程300m。和盛水库以上为山区,植被良好,覆盖率达95%以上;水库以下基本已开垦成耕地,耕地以旱作物为主,河道两岸河谷平原为水田。流域内土壤由黏土和亚黏土组成,表层有基岩裸露,岩性有火山岩和花岗岩。沙兰河上游的和盛水库为小(Ⅰ)型水库,库容为580万km3,水库集水面积为45km2。水库至沙兰镇区间跨河建筑物有桥梁4座,鸡蛋石沟村和王家村各有1座农用桥,另2座桥位于沙兰镇内。流域内有沙兰镇和5个自然村屯。和盛水库至沙兰镇区间,流域面积为70km2,形状呈狭长形,长约14km,宽约5km。2流域降水调查本次暴雨主要集中在和盛水库至沙兰镇区间范围内。该区间前有和盛水库雨量32mm。6月11日凌晨,由于洪水刚刚回落,交通条件极其恶劣,只能对和盛村、王家村、鸡蛋石沟村的雨量进行初步调查。其中和盛村降雨量150mm,王家村降雨量200mm,鸡蛋石沟村150～200mm。详见表1。6月14日,交通条件稍好,又组织人员进行暴雨调查,复查确定了鸡蛋石沟村的降雨,量为189mm,补充调查了西沟村和沙兰镇。其中西沟村降雨量186.5mm,沙兰镇降雨量30mm,详见表1。综合分析流域内外现有及调查点的雨量,采用算术平均法,计算流域平均降雨量为123.2mm。与初次调查的计算结果基本一致。3洪水流量估算本次洪峰流量估算采用了两种方法:一是采用推理公式法进行估算,二是根据江水调查资料采用面积流速法进行估算。3.1基于降雨特征的洪水径流参数根据黑龙江省短历时暴雨特性,最大雨强和降雨量基本集中在江流时段之内,采用的推理公式基本形式有:式中:φ为代表洪峰径流参数,根据雨强和流域坡度取0.90;S为汇流时间段的最大降雨量,取值为98.56mm;F为流域面积,取70km2;n为暴雨递减指数(取1.0)。将上述数值代入推理公式:Qm=863m3/s。水库下泄流量为6m3/s,相加后洪峰流量为869m3/s。3.2洪水沿程变化本次洪水调查在沙兰河上共实测了西沟村、鸡蛋石沟村、沙兰镇三个过水断面。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1。4洪水总量的估计洪水总量的估算采用了2种方法,一种是采用推理公式法进行估算,另一种是采用概化三角形法进行估算。4.1阵风下间5.2式中:为降雨径流参数,取0.90;F为区间面积(取70km2);为区间平均降雨量(取123.2mm)。代入上式计算的区间洪水总量为776万m3,考虑了水库对本次江水调蓄的水量100万m3,合计为876万m3。4.2共同语言法洪峰流量取855m3/s,洪水历时6h,估算洪水总量为923万m3。两种估算方法结果平均为900万m3,与第一次估算结果一致。4.3观测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周边有长系雨量资料的尔站、团山子站、七峰站、长汀子站、石河站、金坑站、石头站和宁安站共8处观测站资料。根据暴雨系列资料排频,计算3h(P=1%、0.5%、0.33%)的设计暴雨值,再点绘3h设计暴雨频率等值线图,沙兰河流域“6·10”暴雨量值位于3h(P=0.56)设计暴雨等值线范围内,因此确定形成这次洪水的暴雨重现期为200a一遇。5洪水原因分析5.1雨强、总量高5.1.1g以外未麻黄本次降雨根据被调查人反映:“雨下的象瓢泼似的,5m以外不见人影,80多岁的老人从未见过这么大的雨。”据统计,流域内平均降雨强度为41.0mm/h,点最大降雨强度为120mm/h,实属罕见。5.1.2降水量估算结果本次降雨主要集中在沙兰河流域的和盛水库至沙兰镇之间,流域外的降雨量相对较小,估算后的流域平均降雨量在123.2mm,是本流域多年平均6月份降雨总量(和盛水库,92.2mm)的1.34倍。5.1.3降雨趋势与径向流形成一致，增大了洪水流量从暴雨的起止时间分析,暴雨走向从上游向下游,从西北向东南方向移动,与洪水传播方向相同,使洪峰流量在向下游传播过程中节节增高。5.2河道行洪能力沙兰河从沙兰镇中间穿过,两岸阶地被民宅、学校等建筑物所占据。镇内河道两岸有堤防控制,河宽不足50m,最大行洪能力为400m3/s,本次洪峰流量为850m3/s,超过最大泄洪能力450m3/s,河道行洪能力严重不足。5.3水、氯、水能力沙兰镇中心区有两座跨河桥,中心小学一号桥为平板桥,共5孔,每孔宽8m,共40m宽,最大过水能力为250m3/s;二号为拱桥,共4孔,每孔宽20m,共80m宽,最大过水能力为170m3/s。由于河道和两座桥的层层阻水,致使河道的最大行洪能力只有170m3/s,这次来水的洪峰流量是河道最大行洪能力的5倍,再加上桥的过水断面由于漂浮物堵塞和泥沙淤积影响,下泄能力十发有限。5.4洪水传播迅速,径流坡度大,边坡面径流大,坡度大,边坡面径流大,流速迅速汇聚到河道中,增加了洪水的传播速度和盛水库至沙兰镇河道平均比降为6‰,落差为84m,流域坡度大,汇流条件好,坡面径流可以迅速汇集到河道中,加快了洪水的传播速度。5.5地面海绵层被严重破坏,导致洪水发水库至沙兰镇区间属