羅倩++王佳妮

摘 要：歷史洪水調查是收集水文資料的重要方法之一，山洪災害調查與分析評價研究對象多為無實測水文資料的地區(qū)，工作中的計算分析評價對象的設計洪水，建立水位流量關系、水位人口關系，對防洪現(xiàn)狀進行評價都必須以歷史洪水調查為基礎。本文闡述了山洪災害調查與分析評價中歷史洪水調查的內容和方法、歷史洪水洪峰流量計算、重現(xiàn)期估算、成果合理性檢查的過程。山洪災害調查與分析評價工作中歷史洪水調查應就準不就高，一般以調查與現(xiàn)狀流域、河道、斷面特性相近的近年較大洪水為宜。

關鍵詞：山洪災害；歷史洪水調查；分析評價

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.195

歷史洪水調查是收集水文資料的方法之一，洪水調查的目的是通過先調查后分析，加深對河流洪水規(guī)律的認識，彌補調查點或區(qū)域水文資料的不足。

山洪災害調查與分析評價研究對象多為無實測水文資料的地區(qū)，在進行山洪災害調查與分析評價時，需要計算分析評價對象的設計洪水，建立水位流量關系、水位人口關系，對防洪現(xiàn)狀進行評價，這些工作都必須以歷史洪水調查為基礎。另一方面，設計洪水計算時一般要采取多種方法計算，相互比較，但山洪災害分析評價時無論采用推理公式法、瞬時單位線法、標準單位線法（地貌單位線法）或其他計算方法，分析采用的雨量資料多采用地區(qū)等值線或鄰近站實測雨量資料。計算時采用不同頻率雨量值、雨量點面關系、雨量分配均有很大的經(jīng)驗性，且研究流域的面積、河長、比降等基礎數(shù)據(jù)精度的影響因素很多，各種計算方法均有很大的經(jīng)驗性和地區(qū)綜合性，計算出的成果存在一定誤差。此外，山洪災害分析評價中水位流量關系計算、現(xiàn)狀防洪能力評價等都需要收集較大洪水資料率定相關參數(shù)和復核評價結論。因此，歷史洪水調查是山洪災害調查與分析評價工作的重要組成部分。

1 歷史洪水調查內容

山洪災害調查與分析評價中歷史洪水調查一般以行政區(qū)劃縣（區(qū)）或沿河村落為單位進行典型歷史洪水調查，主要目的是了解調查區(qū)域內歷史山洪災害狀況，為分析評價收集高水資料，為水位流量關系確定、洪水計算成果復核等提供參考依據(jù)。

歷史洪水調查包括典型場次歷史洪水調查和沿河村落洪水痕跡（洪痕）調查兩部分，其中典型場次歷史洪水調查一般以縣（區(qū)）級行政區(qū)域為調查對象，沿河村落洪痕調查一般以村落附近具體河溝為調查對象，兩種調查方式相互聯(lián)系、相互補充，但側重點不同。其中典型場次歷史洪水調查主要是反映調查行政區(qū)域的山洪災害總體情況、洪水特征、區(qū)域內洪水及災害分布、損失情況等；沿河村落洪痕調查主要是取得村落附近大洪水的高洪沿程水面線資料，用于分析率定水位流量關系、復核現(xiàn)狀防洪能力等方面，沿河村落洪痕調查的成果也作為典型場次歷史洪水調查的基礎資料。危險區(qū)沿河村落河溝一般都要進行洪痕調查，與河溝斷面測量同步進行。

典型場次歷史洪水調查分析應結合水文基本資料的收集處理，按照歷史洪水調查相關要求和規(guī)范進行現(xiàn)場調查，其主要內容有：（1）流域基本情況調查；（2）歷史山洪災害情況調查；（3）歷史洪水痕跡（以下簡稱“洪痕”）調查及河道測量；（4）最高水位、洪水總量、洪峰流量估算和重現(xiàn)期估算等分析；（5）對調查成果進行可靠性評定，編寫調查報告。

2 歷史洪水調查方法

歷史洪水調查的步驟一般包括組織準備、河段踏勘、調查訪問和核查四步。重點是河段踏勘和調查訪問，河段踏勘和調查訪問是對擬定的調查對象進行實地踏勘，了解流域基本情況、河流水系及演變情況、水文站點布置情況、人類活動情況、風土人情及古建筑情況、測量、個別訪問（或開調查會）等。

（1）調查河段的選擇：調查河段應具有一定數(shù)量的洪痕，便于推算洪峰流量。

（2）歷史洪水成因的甄別：一般大致可以分成溪河暴雨洪水、壅高洪水、山體崩塌洪水、泄洪洪水、潰決洪水、綜合洪水。

（3）歷史洪水發(fā)生時間的調查：一般可以根據(jù)洪水資料考證；從訪問中了解洪水發(fā)生的時間，通過對沿河村落老人的走訪調查，還可結合歷史上發(fā)生的較大事件或群眾記憶深刻的事情推算；根據(jù)石刻、傳說、文物記載、廟宇、建橋等碑文調查遠期洪水發(fā)生的時間；分析鄰近河流的歷史洪水確定。

（4）洪痕的調查與確定：一般通過對自然物的觀察或走訪指認確定。在一河段中，一般應調查同一場次洪水3個以上的洪痕，連成洪水水面線，以便與該河段中低水位水面線和河床縱斷面相比較，從而判斷其合理性。洪痕經(jīng)現(xiàn)場訪問調查之后，應對其可靠性作出評價，分為三級，即“可靠”，“較可靠”、“供參考”。見表1。

（5）洪水過程調查：理想的狀況是獲得洪水全部過程，但實際調查中很難獲得，在這種情況下，應至少弄清楚該場洪水是單峰還是復峰、干支流洪水的主要來源、洪水持續(xù)時間、峰現(xiàn)時間等要素。

（6）雨情與暴雨調查：山洪災害調查區(qū)域一般雨量站稀少，已有的觀測記錄，不能完全反映暴雨的時空分布。近年來中小河流建設、山洪災害預警建設，各區(qū)域布設了部分雨量觀測站點，對暴雨的觀測有了很大改善。山區(qū)暴雨受局部地形影響，區(qū)域差異大，現(xiàn)有觀測站點對于短歷時暴雨、局部性的暴雨仍不能完全控制，有的還可能存在觀測誤差。山洪災害暴雨調查包括無觀測站區(qū)域暴雨量的調查和觀測資料的復核。

（7）河道與斷面情況調查：包括影響過水面積、水面比降及河床糙率變化的各項因素。

3 歷史洪水調查計算

3.1 洪水水面線調查

洪水水面線調查對研究致災洪水有非常大的意義，也是歷史洪水調查的重要內容。實際調查中，山洪災害分析評價對象所在小流域一般由于洪水影響范圍有限，即使發(fā)生了大洪水，由于時間久遠，也很難獲得較可靠的洪痕資料，或通過調查歷史洪痕所得部分水面線明顯不合理。有些小流域由于水庫、堰、閘、水電站等人類活動影響，流域特性發(fā)生很大變化，或由于沿河兩岸堤防、公路等的修建，斷面變化非常大，歷史洪水水面線已經(jīng)不能反映現(xiàn)實情況下發(fā)生大洪水的水面線。山洪災害歷史洪水調查不能一味求高，應根據(jù)流域特性和人類活動影響情況，選擇可靠程度較高、近年來發(fā)生的洪水水面線進行有針對性地調查，這樣更符合大部分沿河村落山洪災害調查的實際。

可靠且代表性好的洪痕點是確定水面線的主要依據(jù)，在確定水面線之前需對每個洪痕點的可靠程度和代表性作出評價。在內業(yè)繪制水面線時，切忌通過點群中心定線，而應以水位可靠、代表性好的點為主要依據(jù)。

3.2 洪峰流量計算

洪峰流量的計算方法主要有水位流量關系法、比降面積法、水面曲線法、水力學公式法和模型試驗法等方法，計算時應根據(jù)洪痕調查結果及河段水力特性，合理選用。

（1）水位流量關系曲線法。當歷史洪痕位于水文站斷面附近，或離水文站雖有一定距離，但其間無較大支流加入且又有條件將調查洪痕搬移到水文站斷面時，可根據(jù)情況延長實測的水位流量關系曲線，并用來推求洪峰流量。

（2）比降面積法。天然河道的水流可分為恒定流和非恒定流兩種流態(tài)，山洪災害所調查的河道洪水基本屬于非恒定流，但山區(qū)河流水位流量關系呈單值關系或帶幅較小的繩套曲線關系，出現(xiàn)洪峰時也出現(xiàn)最高水位，在洪峰流量出現(xiàn)時常保持一個短時間不漲不落的相對穩(wěn)定狀態(tài)，可近似認為是恒定流。恒定流又分為均勻流和非均勻流，天然河道的水流一般為非均勻流，但對較長的順直河段，河道斷面過水面積變化不大，各斷面流速相近，能坡線與水面線近于平行，可以用水面線代替能坡線，按均勻流將水面比降帶入曼寧公式進行流量計算。

（3）水面曲線法。如果調查的河段較長，而洪痕不足，且由于各段河底坡降及橫斷面的變化，洪水水面線較為曲折，不能由調查的少數(shù)洪痕點連直線來確定水面比降，此種情況下需用水面曲線法推求洪峰流量。水面曲線法推求洪峰流量的基本原理與比降面積法一樣，均基于伯努利能量方程式。

式中：-上、下斷面的水位（m）；-上、下斷面的流量模數(shù)；

（4）其他方法。在洪水調查河段下游若有控制斷面，如瀑布、石梁、急灘、陡坡等，使河道底坡在此斷面以上小于臨界底坡，在此斷面以下大于臨界底坡時，則在底坡的轉折點處將發(fā)生臨界水流，此時可用臨界流公式推求流量。河道斷面束窄形成卡口或在橋孔之處，由于流速增大使水面降低，有一部分位能轉化為動能，這時可以根據(jù)束窄河段上下游水位差計算卡口的流速，從而求得流量。如在洪水調查河段有堰壩，或者估算兩側堤防決口洪峰流量時，可根據(jù)水力學公式估算。

3.3 重現(xiàn)期估算

對于中小流域，可以采用以下幾種方法確定歷史洪水重現(xiàn)期。

（1）調查到的歷史洪水如果從發(fā)生年份至今為最大洪水，可將發(fā)生年份到調查時的年份數(shù)作為重現(xiàn)期。

（2）當歷史洪水發(fā)生年份距現(xiàn)在較近，采用上述方法確定的重現(xiàn)期往往偏小，此時應盡量通過調查、歷史文獻考證、與鄰近地區(qū)（流域）對比等方法，向前追溯。

（3）在N年調查考證期中，有一個近年發(fā)生的歷史洪水與其它（a-1）個歷史洪水在數(shù)值上不相上下，它在N年連續(xù)順位的序位可在（1-a）的范圍內，此時可采用平均序位，即：

其重現(xiàn)期 為：

例如，N=100年，調查到的某年洪水與其它三次（即a-1=3）洪水不相上下，則該年洪水重現(xiàn)期為：

3.4 成果合理性檢查

根據(jù)洪水成因分析、地理因素的影響，洪水在地理上的變化是有一定規(guī)律的?？梢酝ㄟ^面上得出的概念來對一個局部地區(qū)的調查資料進行合理性評價，但同時要注意局部的自然因素和人類活動的影響，可能使某些地區(qū)具有特殊性。特別是山區(qū)洪水研究對象多處于集水面積非常小的流域，其成果往往有特有的洪水成因條件，與面上成果有時有差異性。因此，合理性檢查和綜合分析，僅僅是發(fā)現(xiàn)問題的一種手段，而不能作為修改成果的依據(jù)，只有找出其錯誤的真正原因以后才可以修改。

成果的合理性檢查及綜合分析，一般有上下游、干支流、鄰近地區(qū)的相同因素對照比較、繪制Q～F關系圖檢查、采用洪峰模數(shù)檢查、利用相關關系檢查等幾種方法，應用時可視資料情況和要解決的問題性質合理采用。

4 結語

歷史洪水調查是收集水文資料的重要方法之一，可以彌補流域面上水文資料不足，是其他水文手段不可替代的。

與其它用途的歷史洪水調查不同，山洪災害調查與分析評價工作中的歷史洪水調查不能片面追求歷史大洪水、發(fā)生時間久遠的洪水，應當包括近年及當年的洪水。歷史上的特大洪水，可以對設計洪水有很好的指導和校正意義，但一般年代越遠，洪痕點據(jù)越少，洪水水面比降及糙率值確定困難，且較遠歷史上發(fā)生大洪水時的河道及斷面特性與現(xiàn)狀河道發(fā)生了很大的變化，而這種變化難以還現(xiàn)。近年來發(fā)生的較大洪水其洪水位、水面線都比較容易取得，可靠性較高，更能代表現(xiàn)狀下的洪水特性，其糙率成果更具現(xiàn)實意義。因此，山洪災害調查與分析評價工作中歷史洪水調查應就準不就高，準確是第一位的，一般以調查與現(xiàn)狀流域、河道、斷面特性相近的近年較大洪水為宜。

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作者簡介：羅倩，女，工程師，主要從事水文分析工作。