摘要：强降雨引发的山洪地质灾害，是近年来威胁人类生存及发展的重要原因。一些中小流域上水文站点分布不均且监测资料匮乏，洪水计算方法合理性及成果有效性亟待验证。本文以陕西省延安市吴起县乱石头川流域为例，主要阐明有关洪水计算的几种方法，其中以瞬时单位线计算结果为主，结合推理公式、分布式模型及经验公式的计算结果，通过合理性分析，对比分析适合该流域的洪水计算成果，为后期山洪预警提供有效基础数据。
关键词：山洪灾害；洪水计算；瞬时单位线
引言：
吴起县位于黄土高原梁状丘陵沟壑区，地处东经107°38′57″至108°32′49″，北纬36°33′33″至37°24′27″之间。区域总面积约3791.5 km2。境内以白于山为界，分为洛河与无定河两大水系。吴起县年平均降雨量483.4 mm，降水量分布东南部多而西北部少，降水多集中在在夏季，年内水量变化比较大，吴起县洪水一般发生在7～9月。
吴起县特殊地形地貌和复杂的气象气候条件导致区域山洪灾害频发。研究区内水文站点稀少，监测资料匮乏，设计洪水计算标准不一，成果合理性有待验证，因此针对无资料地区设计洪水分析研究至关重要。
1 研究方法
以陕西省延安市吴起县乱石头川流域为例，流域内无实测小流域基础资料，因此设计洪水计算主要采用无资料地区的水文计算。
吴起县地处黄土高原，气候干燥，雨量较少流域土壤常处于干旱状态，暴雨历时短，强度大，时空分布极不均匀，主雨段多集中在1～2小时，产流历时一般不超过6小时。吴起县乱石头川流域属黄土丘陵沟壑Ⅱ区，黄土层深厚，植被差，地下水埋藏深，包气带不可能达到饱和，其产流方式为“超渗产流”。根据《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》吴起县属于Ⅰ2区。在雨洪同频率的假设下，基于《延安地区实用水文手册》，设计暴雨采取图表查算法，得到各个不同频率下设计暴雨1小时、3小时、6小时、24小时的面雨量。流域内设计暴雨历时按流域面积大小分为三级：流域面积小于100km2时设计历时采用6小时；流域面积介于100～300km2时设计历时采用12小时；流域面积介于300～1000km2时设计历时采用24小时。
设计洪水采用瞬时单位线法、推理公式法、及经验公式法推求设计洪水，通过与已建工程的采用值对比，以及各方法对不同流域面积的适应性评价，确定本流域内最佳的设计洪水结果。其中设计洪水过程线的推求，采用概化过程线法推求。主雨峰段过程线采用五点概化过程线法；次雨峰段过程线采用三角形概化过程线法。两过程线叠加成出口断面的地面径流过程线。
2 计算结果
本次研究区位于吴起县乱石头川流域，共设断面3组计算断面，分别为营盘渠子小组2#、朱渠小组2#、乱石头组下游2#，流域面积分别为484.61km2、731.86km2、748.52km2。各个控制断面瞬时单位线法设计洪水计算成果如表1示。
表1 瞬时单位线法设计洪水成果
3 成果合理性分析
（1）不同方法下设计洪水成果比较
在进行无资料地区设计洪水计算时，经验公式法、瞬时单位线法、水文比拟法、推理公式均为常用的方法。洪峰流量汇水面积相关法和综合参数法均属经验公式。经验公式主要是依据各区的概化条件总结而来，其考虑的参数相对较少，计算方式较为简单，适用范围1000km2以内。瞬时单位线法则在理论上更为严谨，计算过程复杂，其适用范围在1000km2以内。推理公式一般用于面积较小流域的设计洪水计算。
（2）上下游关系之间的合理性检查
同一流域从上游到下游依次为，营盘渠子小组2#、朱渠小组2#、乱石头组下游2#。设计洪水洪峰流量，在趋势上满足，同一流域上，从上游到下游洪峰流量依次增大的规律。
（3）与历史洪水资料的检查
根据发生洪水地点与评价对象接近原则，将设计洪水成果与调查历史洪水的成果进行比较。营盘渠子组和朱渠组的设计洪水洪峰流量，与历史洪水洪峰流量还是较为接近的。
4 结论
中小流域的设计洪水计算方法众多，本文基于雨洪同频的条件，主要讨论了无资料地区设计洪水的推求方法，根据吴起县乱石头川的流域特征及资料的完整性，考虑到防洪安全，经过合理性分析认为瞬时单位线法推求的设计洪水更符合当地的防洪标准，且利于后期防洪预警指标的精确性。
据《吴起县山洪灾害调查评价》吴起县3大流域的设计洪水计算结果统计，对于面积小于300km2的流域，推理公式计算的结果，相对合适。对于面积大于1000km2的流域瞬时单位线法的成果较为合理。其中由于经验公式法对地区的选择性较强，参数值地区性差异大，且由于各县市目前的水文手册相对编写时间比较久远，下垫面情况变化较大，因此参数取值相对不够精确，不宜用作标准使用，可以作为参考值。
参考文献
[1]无资料小流域洪水叠加计算方法初探[J].邵利萍.浙江大学。
[2]缺乏资料的小型流域洪水计算方法分析[J].梁海宏.陕西水利。
[3]吴起县近50年气温和降水特征分析[J].张爱丽.延安大学学报。
[4]吴起县山洪灾害调查评价报告
论文作者:冯晶
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/12
标签：洪水论文; 流域论文; 吴起论文; 公式论文; 水文论文; 面积论文; 成果论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;