围底河_09_9_暴雨洪水调查分析_黄永雄

收稿日期：2011 － 04 － 25； 修回日期：2011 － 06 － 11 作者简介：黄永雄（ 1972 － ） ，男，大专，工程师，主要从事水文测验和分析研究工作。
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2011 年 8 月 第 8 期
黄永雄：围底河“09. 9”暴雨洪水调查分析
No． 8 Aug． 2011
暴量级以上，影响范围广，局部降雨强度大。流域的降 雨过程主要集中在 9 月 15 日 2 时至 17 日 2 时的 48h 内。场次降水总量等值线见图 2，从图上可看出整个降 雨过程的暴雨中心都在上游区域； 流域上游平均过程总 雨量为 401. 0mm，其中最大 24h 为山垌站的 402mm； 过 程累积降雨量大于 400mm 的雨区完全覆盖了围底河上 游区，笼罩面积达 270km2 ，约占流域面积的 32. 8% 。
8. 18
0. 48
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8. 02
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9
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4. ห้องสมุดไป่ตู้0
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1. 60
2） 水量平衡分析法 通过对围底河从上游支流、干流各河段洪峰流量的
2011 年 8 月 第 8 期
黄永雄：围底河“09. 9”暴雨洪水调查分析
No． 8 Aug． 2011
水量平衡分析，以检验各河段推算流量的合理性（ 各断
2） 参照官良站径流系数法
面示意见图 3） 。其成果及水量平衡分析如表 3，从表 3
2. 00
2. 14
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量，对 2 种方法推算的洪峰流量进行比较分析，确定各 河段的洪峰流量。各河段的洪峰流量推算成果见表 1。
因为支流沙 河所选取的过水河段是逐渐扩散的， 下比降断面漫滩较大，所以应用水力学曼宁公式计算洪 峰流量欠准确，误差较大，以比降面积法推算的洪峰流 量为准。
表 1 各河段洪峰流量成果
围底河是罗定江的一级支流，发源于广东省信宜市 的双洞，流经信宜和罗定市，于郁南县河口镇（ 官良水 文站上游约 2km 处） 汇入罗定江（ 见图 1） 。流域位于 东经 111°31' ～ 111°51'、北纬 22°24' ～ 22°50'之间，面积 为 824km2 ，主河 长 为 85km，河 床 平 均 坡 降 为 1. 82‰。 围底河主要由主流和支流船步河组成，于罗定市船步镇 汇合后为围底河干流，主流上游信宜境段称思贺河，罗
学曼宁公式法。
1） 比降 － 面积法原理
应用 1994 年版《河流流量测验规范》（ GB 50179 －
93） 第 6、3、7 条，对于顺直河段，仅为断面沿程收缩或扩
散引起的恒定非均匀流时，可用下式计算流量：
槡 Qs =
K珔·S1 /2
1
－
（1
－ 2
ξ） gL
s
αK珔2 （
1 A2u
－
1 A2L
）
（ 1）
定境内段称沙 河。 流域属南 亚 热 带 季 风 气 候 区，多 年 平 均 降 雨 量 为
1 300mm 左右，属粤西少雨地区，暴雨主要有锋面雨和 台风雨 2 种，以台风雨为主。暴雨洪水多发于 4 ～ 9 月， 其中 4 ～ 6 月以锋面雨为主，7 ～ 9 月主要由台风雨造 成。因为流域 广 阔、山 地 陡 峭，加 上 河 湾 众 多，水 流 不 畅，洪涝灾害也比较严重。
图 1 罗定江围底河流域示意
2 暴雨洪水成因 造成围底河发生“09. 9”特大暴雨洪水是第 15 号
台风“巨爵”登陆后，受其环流及残留云系、强盛的西南 季风和越赤道气流、罗定的特殊地形混合影响的结果。 2009 年 9 月 15 日 7 时台风“巨爵”在广东台山登陆后， 其中心在粤境内长达 7 个多小时，强度维持在强热带风
降断面，通过对上、下断面的洪痕点进行调查并测定断 面及洪痕点高程（ 假定基面高程） ，根据《广东省河流滩 地糙率综合表》和《广东省河流（ 主槽） 高水糙率综合 表》的有关规定和该河段的实际情况确定河段的糙率， 分别采用比降面积法和水力学曼宁公式法计算洪峰流
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广东水利水电
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0
用时段单位线法计算的洪峰流量 Qm = 1 630m3 / s， 与比降—面积法算得的洪峰流量为 1 520m3 / s 相比较， 误差为 7. 2% ，与曼宁公式法算得的洪峰流量1 660m3 / s 相比较，误差为 － 1. 8% 。
3 洪水分析 3. 1 流量分析［2 － 5］
由于围底河没有水文站观测水文资料，为了确定围
底河“09. 9”洪水的洪峰流量，只能通过洪水调查的方
法，采用比降面积法、水力学曼宁公式法等方法推算围
底河“09. 9”洪水的洪峰流量。
本次的流量推算应用 1994 年版《河流流量测验规
范》（ GB50179 － 93） 第 6. 3. 7 条的比降 － 面积法和水力
第8 期 2011 年 8 月
广东水利水电 GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER
No． 8 Aug． 2011
围底河“09. 9”暴雨洪水调查分析
黄永雄
（ 广东省水文局肇庆水文分局，广东 肇庆 526060）
摘 要：通过调查和收集围底河“09. 9”暴雨洪水资料，采用比降面积法、水力学曼宁公式法推算其洪峰流量以及采用时段 单位线法和径流系数法推算洪水总量，并进一步分析、论证其量级、重现期，形成科学的水文数据资料，有助于掌握和了解 该流域暴雨、洪水形成条件和变化规律，为防洪减灾工作提供依据。 关键词：暴雨洪水； 调查分析； 围底河 中图分类号：P331. 1 文献标识码：B 文章编号：1008 － 0112（2011）08 － 0064 － 04
代号为Ⅷ的西江分区，采用西江的设计雨型和暴雨低区 的 αt ～ t ～ F 关系图。根据粤水电总字［1992］12 号文， 查广东省分区产流参数表，采用内陆产流参数表。查广 东省综合单位线滞时 m1 ～ θ 关系图中大陆低区 B 线确 定 m1 值。区域集雨面积 F ＞ 500km2 ，采用广东省综合 单位线Ⅲ号无因次单位线 Ui ～ Xi。通过查算 m1 等参 数即可直接推求时段单位线。
调整后 qi / （ m3 ·s － 1 ）
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0
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3
10. 78
式中 Qs 为比降 － 面积法测算的流量，m3 / s； Au，AL 分
别为 上、 下 比 降 水 道 断 面 面 积，m2 ； g 为 重 力 加
速度，m / s2 ； Ls 为上、下比降断面间距，m； S 为水面比降；
图 3 洪峰流量推算的河段示意
3. 1. 1 流量的推算 在各个河段选择 2 个控制较好的断面作为上、下比
河段名称
河段 糙率
Q比降 － 面积 /（ m3·s － 1）
Q曼宁公式 /（ m3·s － 1）
误差 洪峰流量 / % /（ m3·s － 1）
沙河
0. 070
船步河
0. 032
干流船步河段 0. 054
干流河华石河段 0. 054
1 060 229 1 310 1 520
1 750 224 1 260 1 660
57. 6 2. 2 3. 8 9. 2
1 060 229 1 310 1 520
注： 采用水力学曼宁公式计算洪峰流量误差大。
3. 1. 2 洪峰流量的合理性检查 主要采用时段单位线法和水量平衡分析法验证围
底河洪峰流量的合理性。 1） 时段单位线法［6 － 9］ 围底河集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》
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200m3 / s，扣除山垌水库削减洪峰 108m3 / s，得围底河用 时段单位线法推求流量断面处的洪峰流量为 1 630m3 / s。
表 2 围底河无因次单位线和调整前、后时段单位线成果
无因次综合单位线 Ui － Xi
时段单线 qi － ti
Xi
Ui
ti
调整前 qi / （ m3 ·s － 1 ）
另外，考虑本次洪水暴雨中心位于上游、流域调蓄 作用较大、水库削弱河道径流等因素的影响，适当将时 段单位线调整平缓后应用于洪水过程的推求。
无因次综合单位线 Ui ～ Xi、定时段单位线及调整 后单位线成果见表 2。
推算洪水过程时，流域时段降雨量采用泰森多边形 的方法求得，雨量站点采用围底河流域及其附近的合水 口、船步、山垌、山田、官良、罗定、罗定古榄、金鸡、桂垌 9 个站。下渗参数采用《广东省暴雨径流查算图集》的 《广 东 省 分 区 产 流 参 数 表 》中 的 相 应 数 据，f24 = 3. 72mm，f3d = 1. 95mm。
2） 水力学曼宁公式
采用水力学曼宁公式计算洪峰流量时，若在匀直河
段各个断面的过水面积变化不大时，可以忽略各断面流
速水头的变化，则可将水面比降代入曼宁公式计算：
Q = 1 FR2/3 I1/2 n
（ 2）
式中 Q 为洪峰流量，m3 / s； F 为过水断面面积，m2 ； R
为水力半径，m； I 为水面比降； n 为河床糙率。
围底河是属于罗定江的一级支流，并且围底河华石
可以看出，各河段推算的流量基本合理。
河段（ 干流控制断面） 与罗定江控制站官良水文站距离
通过 上 述 2 种 方 法 的 分 析 检 验，认 为 围 底 河 “09. 9”洪水的洪峰流量 1 520m3 / s 是合理的，因此可以 确定围底河“09. 9”洪水的洪峰流量为 1 520m3 / s。
此次洪峰流量的推算，共选择 4 个河段，分别为支
流沙河、船步河和干流船步河段、华石河段（ 干流控制
断面） ，推算河段示 意 如 图 3 所 示。各 河 段 分 别 布 设
上、下比降断面，采用比降面积法和水力学曼宁公式法
计算洪峰流量（ 洪峰水位等高程为假定基面高程） 。
图 2 场次降雨总量等值线示意（ 单位：mm）
比较近，所以围底河“09. 9”洪水总量的计算以官良站 作参证站，采用官良站“09. 9”洪水所算得的径流系数 进行计算。雨量站点采用围底河流域及附近的合水口、
根据围底河集水区内及附近各雨量站的实测雨量 资料，采 用 时 段 单 位 线 推 算 出 围 底 河 的 洪 峰 流 量 为 1 740m3 / s。由于围底河集水区内有一中型水库———山 垌水库，根据“09. 9”暴雨洪水期间山垌水库的调度情 况，入 库 洪 峰 流 量 为 308m3 / s，水 库 最 大 溢 洪 量 为
ξ 为局部阻力系数，当河段收缩时宜取为 0，逐渐扩散时 宜取 0. 3 ～ 0. 5； α 为动能校正系数，可取 1. 10； K珔为河段
平均输水率。
其中，因河段只设有上、下比降断面，故 K珔 = （ Au R2u/3 + AL R2L/3 ） /2n 式中 n 为河段糙率，Ru、RL 分别为上、下比降断面的水 力半径。
前言 2009 年 9 月 15 日第 15 号台风 “巨爵” 在广东台
山登陆后，受其环流及残留云系、强盛的西南季风和 越赤道气流以及围底河流域特殊地形的混合影响，罗 定江流域普降暴雨到大暴雨、局部特大暴雨，暴雨致 使围 底 河 遭 遇 了 百 年 一 遇 的 洪 水 （ 简 称 围 底 河 “09. 9” 暴 雨 洪 水 ） 。 本 文 通 过 调 查 和 收 集 围 底 河 “09. 9” 暴雨洪水资料，分析洪水洪峰流量以及论证 其量级、重现期，形成科学的水文数据资料，有助于 掌握和了解该流域暴雨、洪水形成条件和变化规律， 为防洪减灾工作提供依据。 1 流域概况［1］