摘 要:文章通過對鹽池西北部、靈武東北部(寧東)地區發生的160710暴雨洪水調查分析,總結該地區暴雨洪水特性,提出合理性建議,為當地防洪減災、經濟社會發展提供技術支持。
關鍵詞:寧東;暴雨洪水;調查分析
1 自然概況
1.1 地形地貌
寧東屬于寧夏靈武市寧東鎮,是寧東能源化工基地所在地,位于寧夏回族自治區中東部,整個區域主要由低山丘陵、緩坡丘陵和部分沙漠沙丘組成。低山丘陵主要分布在該區域中部,主要的低山有旗眼山和楊家窖山,山體低矮,較平緩,相對高度在100~300m之間,因風蝕嚴重,母質為基巖風化后的殘積堆積物,土質較薄,含礫石較多。緩坡丘陵主要分布在大河子溝北部,地面切割嚴重,沖溝分布較多,地面起伏,相對高度在50m左右。母質由第四紀洪積風積物組成。沙丘地帶主要分布在溝道的中上游,有北岌岌灘,豬頭嶺等沙漠帶。特別是豬頭嶺以西沙丘高且密集,最高達60m。
1.2 河流水系
寧東境內主要山洪溝道有水洞溝、大河子溝兩條。
水洞溝是黃河右岸一級支流,發源于靈武市東高立墩山北麓,流域面積約為210km2,溝長約42km。大河子溝位于靈武市東部,屬黃河一級支流,發源于靈武市磁窯堡大邱山嶺(靈武東南部楊家窯村),主溝自東向西至靈武市北部臨河入黃河,流域面積874km2,河長56.0km。該區域屬同靈鹽干旱荒漠區,大部分以荒漠草原植被為主,兼有少部分的沙漠丘陵區,海拔高程在1100~1650m之間,東高西低,南高北低,地形起伏,植被覆蓋差,水土流失、風蝕較嚴重。
2 水文站點及調查斷面
2.1 區域內水文站點
水洞溝流域現布設遙測站點共計7處,其中雨量站5處,水庫站2處。大河子溝流域現布設遙測站點16處,其中雨量站14處,水文站1處,水庫站1處。
2.2 調查斷面
160710暴雨致使水洞溝支流胡家大溝、大河子溝支流回回巷溝發生較大洪水,本次胡家大溝洪水調查斷面選擇入水洞溝口溝上游約4km處?;鼗叵餃嫌捎谇嚆y高速橫跨溝道,施工現場修保通便道阻斷溝道,洪水調查斷面選擇施工現場上游,分四個調查斷面,分別是回回巷溝、1號支流斷面、2號支流斷面及三合一斷面。
3 暴雨分析
3.1 暴雨成因
2016年7月10日受副熱帶高壓東退使得西部冷空氣東移影響,使我區出現分散性陣雨,大武口西部、平羅東部、西夏區西南部、西吉及彭陽部分地區降中到大雨,鹽池西北部及南部、靈武東北部(寧東)降大到暴雨。
3.2 降雨范圍及降雨量
根據水文局遙測雨量站監測結果:第一次降雨過程7月10日13:00開始,歷時0.5h~3.0h,暴雨中心在寧東鎮清水營引子山自然村一帶(東經106°46′29.6″、北緯38°09′4.4″),降雨量達到1.2-72.4mm之間。由于本次降雨強度大,歷時短,致使水洞溝支流胡家大溝、大河子溝支流回回巷溝同時發生洪水。第二次降雨過程歷時較長,降雨強度減弱,歷時1.5h-8h,降雨量在31.3-2.0mm之間,最大降雨量為清水營雨量站31.3mm。
本次降雨過程,降雨量50-100mm的籠罩面積為117km2,主要分布在鹽池縣西北部及南部、靈武市東北部;25-50mm籠罩面積為1358km2,降雨量10-25mm籠罩面積為1.29萬km2,降雨量10mm以下的籠罩范圍為3.18萬km2。
3.3 降雨過程
7月10日13~17時流域內出現短時強降雨,寧東鎮清水營引子山自然村降大暴雨,主雨集中在13:00至15:36,單站最大1小時降雨量達42.8mm,總計降雨量99.0mm。本次降雨在引子山、東風水庫、白芨芨灘同時開始,由東向西,造成水洞溝支溝胡家大溝、大河子溝流域支溝回回巷溝同時發生較大洪水。
3.4 降雨特點
通過對遙測降雨監測過程分析,寧東160710暴雨主要特征為:(1)降雨分兩場,第一場洪水歷時短,主雨歷時集中在1h~3h內,是發生洪水的主要暴雨。第二場降雨歷時較長,歷時在1.5h~8h。(2)強度大,單站最大1小時降雨量達42.8mm。(3)暴雨中心一次性降雨量大,引子山達到72.4mm。(4)產流快,降雨后1小時左右發生洪水。
3.5 暴雨重現期
暴雨中心引子山遙測站7月10日13:00~14:00監測雨量42.8mm,最大6小時降雨量72.4mm。根據《寧夏暴雨洪水圖集》點雨量均值等值線圖,查得暴雨區域1小時降雨量17.5mm、CV=0.75、 CS=3.5CV,6小時點雨量29.0mm,CV=0.70、CS=3.5CV,計算不同保證率點雨量。
通過計算對比分析此次降雨,暴雨中心引子山1小時降雨量接近20年一遇,6小時降雨量接近30年一遇。
4 洪水分析
4.1 本區域洪水特性
本區域洪水特性與暴雨特性相應,即年際變化大,有明顯的季節性、地區性。洪水大小及發生次數與暴雨強度、歷時、籠罩面積等因素有關。因區域屬干旱荒漠區,暴雨洪水不均勻的特性較為明顯,洪峰流量隨流域面積的增大而緩慢增加,一般為單峰,復式洪峰較少。由于本區域暴雨集中,產流面積小,歷時短,洪峰陡漲陡落,峰高量小,峰型尖瘦,洪水歷時一般在2h-6h左右。160710暴雨洪水歷時2-3.5h,洪峰流量達116m3/s-175m3/s,符合本區域的洪水特性。
4.2 洪水調查成果
4.2.1 洪水調查的計算方法
根據實測過水斷面面積及洪痕比降,采用比降面積法計算洪峰流量,即:Q=A×V
式中:A-過水斷面面積(m2);V-平均流速(m/s);R-水力半徑(m) R=A/(2h+L);n-糙率;I-洪水水面比降(10-4);I=(Z上-Z下)/L;W-洪水總量(104m3);a-為概化系數,取0.19;Q-洪峰流量(m3/s);T-洪水歷時(s)
根據各實測斷面,計算過水面積、平均水深、水力半徑,并根據實測上下游洪痕高程,計算出該斷面河段的洪痕比降J,據《寧夏回族自治區洪水調查資料匯編》,查算相應比降J、平均水深下糙率n,計算出平均流速,平均流速乘以面積的洪峰流量。概化系數查《寧夏回族自治區水文手冊》計算洪水總量。
4.2.2 洪水調查成果
水洞溝流域胡家大溝發生的洪水,經調查計算洪峰流量為116m3/s,歷時為2h,洪水總量為15.87萬m3。大河子溝流域回回巷溝支溝調查洪峰流量175m3/s,歷時3h,洪水總量為35.91萬m3。調查斷面下游9km,設有馬跑泉水文站,遙測自記水位計過程完整,查線流量94.0m3/s,經過洪水調查核實,洪峰流量與之相應。
4.3 洪水調查成果分析
水洞溝支流胡家大溝調查洪峰流量116m3/s,斷面選擇合理,洪痕清晰,測驗河段順直,調查資料真實可靠,為30年一遇洪水。
回回巷溝洪水調查分四個斷面進行,因1號支流、2號支流、回回巷溝調查斷面以上河長、匯流面積基本相同,且在同一籠罩面積范圍內,所以洪峰流量疊加,疊加流量103m3/s;三合一斷面調查洪峰流量175m3/s,疊加流量與調查洪峰流量相差72.0m3/s,是因為青銀高速施工工地過河修一便道,形成了攔水壩,實際調查的175m3/s的洪峰流量為垮壩流量。另外,馬跑泉水文站10日10:40最高水位1264.62m,相應流量94.0m3/s,洪水歷時3.5h,洪水總量為22.50萬m3。上游三合一調查斷面洪峰流量175m3/s,洪水總量為35.91萬m3。三合一斷面距馬跑泉水文站9km,期間有洼地、溝塘、小型蓄水池等截留,洪峰流量和洪水總量有所削減。
5 災情
水洞溝和大河子溝是寧夏入黃較大的山洪溝道,流域植被差,水土流失嚴重,每遇山洪暴發嚴重影響當地經濟發展,威脅人民生命財產安全。160710暴雨洪水主要造成如下災害:一是160710暴雨洪水造成寧東鎮清水營村影視城景區內多間房屋坍塌,一名女子死亡。二是本次洪水過程使得附近種植的大面積樹苗全部被淹,樹苗種植地區的鐵質圍欄全部被沖倒,農作物受災情況較嚴重。三是東風水庫和清水營水庫均遭受不同程度的堤壩沖毀損失;四是青銀高速施工路段保通便道回民巷橋,路基受損,橋下積水,4輛施工車輛水淹被困;寧東至清水營公路基受損,造成道路交通設施損毀。
6 結論與建議
6.1 結論
(1)寧東160710暴雨洪水過程,主要是受副熱帶高壓東退使得西部冷空氣東移影響,造成暴雨洪水發生突然,暴雨集中,歷時短,洪水發生快,峰高量小,陡漲陡落。(2)本次降雨中心在寧東鎮清水營引子山自然村一帶,水洞溝支流胡家大溝調查洪峰流量116m3/s,斷面選擇合理,洪痕清晰,測驗河段順直,調查資料真實可靠,為30年一遇洪水?;鼗叵餃虾榉辶髁?75m3/s,為10年一遇洪水;馬跑泉洪峰流量94.0m3/s,為5年一遇洪水,調查資料準確可靠。(3)寧東雖然為寧夏靈鹽干旱荒漠區,但受地理位置和地形影響,突發性、短歷時的暴雨洪水,在汛期易發生。且快速產流,形成峰高量小的洪水,容易造成大的洪水災害。
6.2 建議
(1)建議區域相關部門應加大暴雨洪水災害防御宣傳,使溝道兩邊居民以及相關建設施工單位了解洪水災害的危險性,做好安全防范。(2)疏浚溝道,加強山洪溝道治理,保證洪水暢通。(3)加強村民洪澇災害防范意識,提高自救及避險能力,保障人身安全。(4)增加站網密度,有效控制暴雨中心及籠罩面積。
參考文獻
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[5]譚維炎,張維然,等.水文統計常用圖表[M].水利出版社,1982.
作者簡介:王永福,男,工程師,主要從事水文測驗及水文水資源調查評價工作。