山洪灾害是指山丘区降雨、融雪等引起的山溪洪水、泥石流和滑坡等灾害［1］。山洪灾害具有暴发突然、运动凶猛、破坏性强、灾害历时短、易成灾等基本特点。山洪灾害的形成与发生主要与地形地貌、地质构造、降水和人类活动等因素有关。

山洪灾害是兰州市区发生频次最高、危害最大的自然灾害［2-3］。山洪灾害多源于暴雨，其灾害程度主要取决于暴雨的强度［4］。据统计，在1949年8月14日、1951年8月1日、1978年8月7日、2004年8月14日，兰州市七里河区雷坛河流域发生4场大洪水，洪水淹没农田、冲毁道路，对当地造成巨大损失。

1 研究区概况

雷坛河是黄河南岸一级支流，又称水磨沟，发源于兰州市榆中县马衔山北麓，流向自南向北，汇集了榆中县马衔山与兴隆山之间马坡、银山两乡山区水流，于兰州市七里河区汇入黄河。雷坛河汇水面积259.1 km2，主沟全长43.35 km，纵比降20.02‰，年径流量987万m3。支沟有59条，总长240.08 km，主要有铁治沟、烂泥沟、大沟、西沟、寨子沟、黄家沟、马泉沟、黑沟、清水沟。支沟平时干涸，只有在大暴雨时，才有小股洪水流出。雷坛河流域位于黄土丘陵区，海拔1 900～2 100 m，相对高差约200 m，山体坡度在15°～35°，植被覆盖率低，由于长期受洪水侵蚀，水土流失严重。流域内居民共计20 364户81 458人，土地面积193.1 km2，耕地面积3 384.8 hm2（50 772亩）。

研究主要针对兰州市七里河区雷坛河中下游区域，选取两岸住户较为密集的3个沿河村落，自上游至下游依次为花寨子村、崖头村和五里铺村。3个村落的人口分别为1 893人、2 800人、1 178人；土地面积分别为3.2，4，3.5 km2；耕地面积分别为95.27（1 429亩），67.60（1 014亩），20.33 hm2（305亩）。

2 数据收集与研究方法

2.1 数据来源

该研究所使用的流域面积、主沟长度、比降数据来源于地形图的量算。土壤和植被资料从全国山洪灾害防治项目组统一制作的各县工作底图中获得。雷坛河3个沿河村落处的断面数据、住户高程根据甘肃省测绘局CORS系统，采用RTK测量方式获得。暴雨资料来源于《甘肃省暴雨洪水图集》（以下简称“《图集》”）与《甘肃省暴雨特性研究》（以下简称“《研究》”）。研究所需各项参数见表1～2。

表1 各频率下设计暴雨参数注：Cv为离差系数；Cs为偏差系数。时段/降雨频率KpCv h 1 6 2 4 Cs/Cv 0.67 0.61 0.55点雨量/mm 17.0 27.5 35.0 1%3.53 3.24 2.965 2%3.015 2.81 2.585 5%2.35 2.22 2.095 10%1.850 1.787 1.720 20%1.367 1.357 1.342 3.5

表2 流域特征值参数防灾对象花寨子村崖头村五里铺村沟长/km 38.10 44.25 47.89控制断面实测纵比降0.024 0.029 0.014流域纵比降0.030 0.028 0.027流域面积/km2202 251 260土壤类别粘壤土粘壤土粘壤土河床糙率0.035 0.035 0.035

2.2 设计暴雨计算方法

依据《研究》确定不同时段、不同频率暴雨量均值及Cv、Cs/Cv点面折减系数α、时段雨量折减系数n2和n3。按流域形心点处暴雨均值、Cv、Cv/Cs计算不同频率点暴雨，再折算面暴雨。

暴雨时程分配根据《图集》推荐的24 h典型分配，从最大时段开始，一左一右选取雨型值，直至时段个数大致与设计暴雨时段数相等，从而得到小流域不同时段的暴雨时程分配。

2.3 设计洪水计算方法

2.3.1 兰州市经验公式法

根据地理特征（汇流面积、沟道比降、沟道长度、流域形状系数）、暴雨特征（最大小时降雨量）、洪峰流量特征，采用逐步图解分析法，通过综合分析研究后，推求出经验公式中有关参数。

兰州市附近沟道的年最大洪峰流量均值经验公式为

式中，QM平均为年最大洪峰流量均值，m3/s；HM平均为年均最大1 h雨量均值，mm；J为干流沟道平均坡降，‰；f为流域形状系数，面积，L为主沟道长度）计算；n，m，α，β分别为兰州市附近沟道的参数，n=0.6，m=0.75，α=0.19，β=0.09；k为综合指数，兰州市所处的黄土沟壑区取0.24。

应用有资料地区的洪峰流量Cv、Cs与Cv的倍比关系，设计洪峰流量计算公式为

式中，QMp为设计洪峰流量，m3/s；Φp为离均系数，通过查阅皮尔逊Ⅲ型曲线离均系数Φ值表可得。

2.3.2 公式推理

收集分析评价小流域的面积F、河道径流汇流路径长L和主河道加权平均比降J，并计算对应流域的几何特征值θ。查阅《图集》附图中甘肃小流域面积m-θ相关图，查算推理公式中的流域汇流参数m。使用图解法求得洪峰流量Qm和汇流时间τ。

文章来源：《兰州石化职业技术学院学报》 网址: http://www.lzzyxyxb.cn/qikandaodu/2020/1002/419.html

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