小流域防洪评价与洪水预警机制研究

J. Zhejiang Univ of Wat. Res & Electric Pow.

浙江水利水电学院学报

Vol. 29 No. 5

Oct. 2017

DOI： 10. 3969/j. issn. 2095-7092. 2017. 05. 006

小流域防洪评价与洪水预警机制研究

周淑英\\蒋碧

2

(1.浙江省防汛机动抢险总队衢州支队，浙江衢州324002 ;2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江衢州324000)

摘要

：基于实地调查和资料分析，根据浙江省龙游县庙下溪小流域自然地理和社会经济状况，测算庙下溪小流域

山洪灾害的区域分布和灾害影响程度，并对沿河村落防洪现状进行科学评价，分析了防洪预警方法、预警结果的合 理性，进而划定受山洪威胁的沿河村落危险区，按自然村为单元确定预警指标和阈值，为山洪灾害监测预警和防御 提供科学依据

.

文章编号：1008 -536X(2017 $05-0022-05

关键词：小流域；防洪；危险区；洪水预警

中图分类号：TV87 文献标志码：A

Research on Flood Control Evaluation and Warning Indicators in Small Wat^r^hed

ZHOU Shu-ying1 # JIANG Bi2

(1. Quzhou Detachment of Zhejiang Flood Control Mobile Emergency Detachment, Quzhou 324002, China %

2. Zhejiang Jiuzhou Water Control Technology Co. , Ltd. , Quzhou 324000, China)

Abstract ： Flood disasters is a

kind of natiaral disaster caused by continuous of

tlie

hily

area,

but

heavy also

rainfall in poses

a

the

years, the frequent occurrence of mountain flood disaster in Longyou County, Zhejiang Province, not only causes devasta­ting damage

to

the

infrastriictiire

survey and data analysis, the rational analysis on natiiral geography and social economic conditions of Miaoxia Stream water­shed is conducted, and the regional distrilDution and disaster impact caused by mountain torrents disaster are investigatedand evaluated. A scientific evaliiation on flood control capacity of the villages in flood threat zone, as well as warming ap­proaches, is

also

delineated. beaten villages

Taking in

the small

natiural village waterslied are

as talced

a unit about

to to

determine early

ring countermeasures for

great

warn

provide technical supp

monitoring and early warning and defense.

Key words ： small watershed % flood control； danger zone % flood warning

衢州市位于浙江省西部，由于气候条件复杂、 地形地质条件特殊，台风、强降雨引发的溪河洪水 和由此诱发的滑坡、泥石流等山洪灾害发生频繁， 给人民群众生命财产安全带来极大的损害.近年 来，我国山洪灾害有加剧的趋势，且造成的损失也 越来越大，成为我国洪涝灾害中致人伤亡的主要灾 种山洪灾害防治已迫在眉睫.

近几年，在防治山洪灾害非工程措施方面，浙

收稿日期=2017-07-17

作者简介：周淑英（1973 -),女，浙江江山人，高级经济师，从事 防汛抗旱研究工作.

江省大力推进基层防汛防台体系和山洪灾害防治 非工程措施建设，已初步建成基层防汛防灾体 系[3].龙游县隶属于浙江省衢州市，属浙中丘陵盆 地区，2013年被列人山洪灾害调查评价重点县，该 县近些年分别于2004年、2007年、2008年和2011 年发生过较大规模的山洪灾害，对农田、房屋、学 校、水利电力设施等造成极大损坏，人民群众生命 财产安全受到极大威胁.本文在总结前人山洪灾害 防治措施的基础上，对沿河村落防洪现状进行科学 评价，划定受山洪威胁的沿河村落危险区，按自然 村为单元确定预警指标和阈值，进一步增强山区防

第5期

周淑英等：小流域防洪评价与洪水预警机制研究

23

灾减灾能力，为龙游县山丘区构建和谐社会、促进 社会经济环境协调发展提供安全保障[4].

下溪流域内山势高峻、山峰林立、坡陡谷深，有利于 降雨后地表径流汇集，洪水流速大、涨势猛、冲刷力 强、破坏力大，易于产生滑坡和泥石流.

1 研究区概况

龙游县地势总特点是南高、北矮、中间低，呈

2 防洪现状评价

防洪现状评价是在设计洪水计算分析的基础

马鞍形，北部有千里岗余脉，最高峰马槽山，海拔 940.1 m(黄海高程）；南部属仙霞岭余脉，最高峰 在西南庙下乡的桃源尖，海拔& 438. 9 m(黄海高 程）；中部为丘陵冈地及河谷平原，海拔最低点位

于中部湖镇下童村，为33 m.以中部衢江河谷平原 为界，南、北山脉均向河谷平原延伸，南部依次为 中山、低山、平原带，北部依次为高丘、低丘、缓坡 地)

庙下溪小流域主要途经浙江省龙游县庙下乡， 属钱塘江水系.该流域上游无水库调洪，由西源溪 和南源溪汇流而成.流域内的村庄分布较多，主要 有毛连里、长生桥、八角殿、陈村、浙源里、严村、梅 林村、芝坑口、凉蓬、庙下等行政村，流域出口断面 位于溪口镇.据统计，庙下溪小流域内共有耕地 483.87 ha，居民7 258户，人口 11 754人.受地理气 候影响，每年汛期庙下溪流域极易发生高强度暴 雨.另外，受东风波及强对流天气影响，带来的暴雨 历时短、范围小、强度大，短时间发生洪水灾害.庙

2.1现状评价计算

上，分析防灾对象的现状防洪能力，进行危险区划 分和区域内人口、房屋等统计分析，为山洪灾害防 御预案编制、人员转移、临时安置等提供支撑.2.2成灾水位对应的洪水频率分析

本文分析评价中，成灾水位根据现场调查得 出，其所对应的流量即为现状防洪能力.根据庙下 村山洪灾害调查成果，控制断面成灾水位高程为 145.30 m，对应流量为173 m3/s，通过设计洪水频 率试算，其防洪能力约为2年一遇（（= 50% $.2.3现状防洪能力确定

基于现场调查成果中关于沿河村落、集镇和城 镇人口高程分布数据，以及控制断面设计洪水计算 成果，统计确定各频率洪水淹没高程下累计人口， 得到控制断面水位一流量一人口数据表（见表1$.

根据庙下村控制断面水位一流量一人口数据 关系，得到庙下村防洪现状评价表（见表2$.

表1控制断面水位一流量一人口关系数据表

序号123456

水位/m145)30145.88146)27146)64147.07147)38

丨 3/s)流量/( m

173298383469577662

重现期/年

25102050100

人口 /人151452263486781042

数户5335583165267

房屋数/座

5336295182303

备注成灾水位

表2

序1234

重现期/年

<55-2020 - 100>100

水位/m<145.88145.88 - 146.64146.64 - 147.)38

>147.38

庙下村现状防洪现状评价表

人口 /人153336940

户数/户

5781840

房屋数/座

5902080

注极高危险区高危险区危险区

由表2可知，庙下村现状防洪能力不到5年一 遇，极高危险区内有5户15人，高危险区和危险区 内分别有333人和694人.

2.4危险区等级划分

(1$危险区范围确定

根据相关规范要求，危险区范围为最高历史洪

24

浙江水利水电学院学报第29卷

水位和100年一遇设计洪水位中的较高水位淹没 范围以内的居民区域[5].

将本次庙下村山洪灾害调查成果与100年一 遇设计洪水位成果比较，确定以100年一遇设计洪 水位淹没范围为危险区范围.

确定危险区等级，结合庙下村地形地貌情况，划定对 应等级的洪水危险区范围.在危险区等级划分时，对 学校、医院等重要设施应提升一级危险区等级.因此 本次对位于5 ~ 20年一遇洪水淹没范围内的庙下小 学危险区等级进行调整，将其划人极高危险区.

在上述基础上，得出庙下村各级危险区高程人 口分布情况（见表3).

(2)危险区等级划分方法

根据5年一遇、20年一遇、100年一遇的洪水位，

表3庙下村各级危险区高程人口分布数据表

危险区等级极高危险区

危险区危险区其他

重现期/年

<55-2020 - 100>100

人口 /人153336940

户数/户

5781840

房屋数/座

5902080

重要基础设施庙下小学

(3)转移路线及安置点

在统计分析的基础上，结合现场实际情况，分 析可知山洪灾害调查初步确定的转移路线和安置 点基本合理，因此本文分析评价转移路线按照山洪 灾害调查确定的转移路线，安置点为庙下村委会.

对设计流域求出> Q .两个参数，按以上公式即 可求出瞬时单位线.由水库的流域特征值，根据> V 9、M1(10) ~L/J1/3、b ~J1/3F-1/4关系式，分别查 得汇流参数> =1. 5，0 = 27. 535，S = 0. 67.按上述求 得的瞬时单位线汇流参数，代人瞬时单位线一般式即 可推得设计洪水.计算时段采用1 +，临界雨强为 35 mm/h.由此求得的设计洪水成果（见表4).

表4庙下村控制断面以上设计洪水计算成果表

设计频率/% -1251020

瞬时单位线

计算洪峰/(rn3/S)

662577469383298

汇流时间座

44444

一日洪量/m317 314 09415 248 00812 601 25610 523 6588 389 817

3 洪水预警

小流域山洪灾害预警指标是针对具体防灾对

3.1指标分析方法

象来说的，是时间与空间、定性与定量相结合的衡 量参数[G].预警指标包括雨量预警指标和水位预警 指标2类，分为准备转移指标和立即转移指标2级. 在本评价中，防灾对象为庙下村，该流域内未建有 水文控制站，同时简易水位站也都距离庙下村较 近，基本没有预警时间，故预警指标只考虑分析雨 量预警指标，本文分析评价根据资料的实际情况， 结合设计洪水成果，采用浙江省瞬时单位线法对临 界雨量进行分析[7].

瞬时单位线法的模式建立在3个基本假定上！(1)流域人流集中于调节中心；（2)流域对净雨的调 蓄作用可以看作为几个串联水库的调节；（3)前后 洪水互不影响，符合叠加原理.

计算公式为：

;(1 = (1/)\"\"-1) Xe$H/

[/x

3.2 土壤含水量及临界雨量计算

根据汇流时间分析，综合确定预警时段为1 h、 3 h 和 4 h.

根据《山洪灾害分析评价技术要求》，考虑浙江 省为南方湿润地区，当含水量<0.5 W干；当含水量在0.5 ~ 0.8 W含水量>0.8 W

m

m

m

时，土壤较

时土壤水分均衡；当

m

时，土壤较湿润.根据《浙江省中

值

小河流设计暴雨洪水图集（产、汇流部分）》，W

&(>)] (1)

Wm

估算为100 mm，则土壤含水量一般情况按比例0. 5

为50 mm，土壤含水量较湿情况按比例0.8 Wm 根据蓄满产流模型[8]，计算产流量，汇流采用 浙江省瞬时单位线法计算.通过反复试算，得到临 界雨量成 ( 表 5) )为 80 mm.

式中：；(〇—f时刻的瞬时单位线纵高；/一反映流域汇流时间的参数；>一调节次数；

&(>)一>阶不完全伽玛函数；

f一时间*

第5期周淑英等：小流域防洪评价与洪水预警机制研究

25

表5临界雨量计算成果表

各土壤含水量/前期降雨假定下的临界雨量值/mm 一般（0.5 Wm)

丰富（0.8 Wm)

表G大洪水平均情况下代表雨量站（和岭脚站）

预警指标成果表

历时/h

准备转移雨量预警

指标/mm

立即 转移雨量 警

指标/mm

1

343.3

425965355054

134364748425457

代表雨量的确定

根据浙江省瞬时单位线分析计算的雨量预警指

3.4预警结果与合理性分析 3.4.1 预警指标计算

本文分析评价中，以浙江省瞬时单位线计算的 临界雨量为基础，主要考虑土壤含水量一般和含水 量丰富两种状态，以成灾水位对应的临界雨量作为 立即转移指标，经计算得出不同土壤含水量（前期 降雨）情况下各级雨量预警指标（见表7、图1).

标是面平均雨量，庙下溪小流域上游有和岭脚雨量 站，本文分析评价以和岭脚站作为该流域的代表雨 量.根据龙游县最大1 h降雨等值线图可以得出庙下 溪小流域的形心位置和和岭脚站的雨量均值基本一 致，在没有突变情况，可以直接将流域面雨量指标换 算成点雨量作为代表雨量站点预警指标（见表6).

表7

时段/h

一般（0.5 WM$

雨量预警指标成果表

各土壤含水量/前期降雨假定下的立即转移指标/mm一般（0.5 WM)

丰富（0.8 WM)

各土壤含水量/前期降雨假定下的准备转移指标/mm

丰富（0.8 WM$

1

34365055304346425965355054

_

如期一^般一准备转移--如期丰富一准备转移 …前期一般一立即多前期未富一立即#i多

表8各等级雨量预警指标数据表

历时/h准备转移雨量预警指标/mm

立即转移雨量预警指标/mm

134

58535 48

304346355054

—准备转移…•立即转移

蠢43

图1不同土壤含水量情况下预警雨量临界曲线图根据以上指标计算成果及临界曲线图，考虑不 同土壤含水量影响，立即转移指标1 h、3 h、4 h时段 的阈值范围分別为35〜42 mm、50〜59 mm、54〜 65mm;准备转移指标1h、3

h、4h

6 38 33 280

2 3 4 时段//h

图2预警雨量临界曲线图

1 5

3.4.2 合理性分析

根据历史资料记载，庙下溪小流域分別于2007 年6月26日下午14〜17时、2008年9月5日16〜 21时，发生2次典型山洪，收集这段时间内和岭脚 站雨量站资料.

通过分析这2场典型山洪灾害的降雨资料可 以得出：山洪灾害发生前，流域内皆有降雨，土壤含 水量较为湿润.根据“2007. 6. 25”的降雨资料，分析 可得14〜17时3 h累积降雨量达到48. 9 mm，比预

时段的阈值范围

分别为 30 〜36 mm、43 〜50 mm、46 〜55 mm.

参照《浙江省中小河流设计暴雨洪水图集 (产、汇流部分）》[9]，大洪水平均情况下，前期土 壤含水量一般为75 mm左右，大致在土壤含水量 偏多的情况，与（0 =0.8 W表8、图2).

m

情况接近，故在大洪

水平均情况下采用准备转移和立即转移指标（见

26

浙江水利水电学院学报第29卷

警指标42 m

m

高6. 9 mm,达到预警条件；同样，

预警指标分析根据资料的实际情况，选择合理 的分析计算方法进行预警指标分析计算，重点分析流域土壤较干、较湿、一般三种情况下的临界雨量，

进而确定立即转移指标1 h、3 h、4 h时段的阈值范围分别为 35 ~42 mm、50 ~59 mm、54 ~65 mm，准备转移指标1 h、3 h、4 h时段的阈值范围分别为30 ~36 mm、43 〜50 mm、46 〜55 mm.参考文献：

[1]

叶勇，王振宇，范波芹.浙江省小流域山洪灾害临界雨量确 定方法分析[(.水文，2008,28(1):23 -25.

[2] 邱瑞田，黄先龙，张大伟，等.我国山洪灾害防治非工程措施建

设实践[J].中国防汛抗旱，2012,22(1):31 -33.[3]

于桓飞，张新海，葛杭建.浙江省山洪灾害防治与调查创新方

“2008. 9. 5”的降雨# 18〜21时F h累积雨量达到 46. 6 mm，比预警指标42 mm高4. 6 mm，也达到预 警条件，因此可以证明本文分析评价计算的雨量预 警指标与实际相符.

4 结论

通过对龙游县庙下溪小流域防洪现状进行评

价和防洪预警方法的研究，对预警结果的合理性进 行了论证，具体结论如下：

(1) 沿河村落防洪现状评价

对庙下村进行成灾水位对应洪峰流量的频率 分析，根据需要辅助分析沿河道路、桥涵、沿河房屋 地基等特征水位对应洪峰流量的频率，制作控制断 面水位一流量一人口关系图表，确定庙下村现状防 洪能力不到5年一遇，极高危险区内有5户15人， 高危险区和危险区内分别有333人和694人.

(2) 沿河村落山洪危险区划分

在沿河村落防洪现状评价基础上，采用频率法 对危险区进行等级划分，即极高、高和危险三级.同 时，结合庙下村地形地貌、交通条件等信息分析可 知山洪灾害调查初步确定的转移路线和安置点基 本合理，安置点为庙下村村委会.

(3) 沿河村落、集镇和城镇预警指标分析计算

法[J].浙江水利科技，2016，10(6):18 -20.

[4] 胡琳琳，汪荣胜.龙游县山洪灾害防治县级非工程措施建设实

施方案[8].杭州：浙江省水利河口研究院，2010.

[5] 全国山洪灾害防治项目组.山洪灾害分析评价技术要求[Z].

北京：国防防汛抗旱总指挥部，2014.

[6] 许拯民.马斯京根法应用研讨[J].华北水利水电大学学报：自

然科学版，2005,26(4)!1 -3.

[']钮泽宸，张佩琳，傅联森.浙江省瞬时单位线法[(.浙江水利

科技，1990(1):1 - 12.

[8]魏永霞，王丽学.工程水文学[M].北京：中国水利水电出版

社，2008:144 - 153.[9 ]

浙江省水利水电勘测设计院.浙江省中小流域设计暴雨洪水图集 (产、汇流部分）[8].杭州:浙江省水利水电勘测设计院，1984.

(上接第21页）

表'马金控制断面设计洪水成果表（区间设计库区相应）

位置

钱江源水库坝址

入口洪峰

县

最大下泄游

集水面积/km2

228265.35411.95

-5%1 3773006711 602

不同频率断面流量/(m3/s)

10%

1 1813005591 322

20%9863004341 039

何田溪汇入口上游田溪汇

3结论

根据马金溪流域密赛水文站的资料，按照暴雨

参考文献：

[1]

赵英娜.小流域设计洪水参数分析[(.河北水利，2014 (12 ): 30-31.[2]

华家鹏.小流域设计洪水的计算方法[(].河海大学学报，1998

洪水的形成过程，推求设计暴雨和设计洪水和设计雨

汇流

，

流域

面的设

水

过程的理论，分析计算了马金溪流域实测洪水特征 值表，推求了洪水特征值，利用59 /的水文资料，推 求计算了马金溪河流控制断面的设计洪水.根据开 化县钱江源水库工程可行性研究，计算了各规划工

的设

水，

成 为马金溪 流

治

[5 ][3 ]

(2 ) ：100 - 104.

卢克.浙东沿海城市洪水预报模型建设研究[(.浙江水利 水电学院学报，2016,28(5):39 -42.

[4]戴香琳，陈芬，曾钢锋.分布式流域水文模型在温黄平原的

应用[(.浙江水利科技，2016,44(1):66 -68,76.

吴红雨，张双根，向红利.开化县马金溪流域马金段综合治理工 程初步设计[8].衢州：浙江九州治水科技股份有限公司，201'.

工程规划设计提供了重要依据.