式中，Qp为设计洪峰流量，m3/s；τ为流域汇流时间，h；ψ为洪峰流量径流系数；Sp为设计频率暴雨雨力，mm/h；n为暴雨递减指数；F为流域面积，km2；L为主河从分水岭至出口断面的最长距离，km；J为沿流程L的平均比降（以小数计）。

2.3.3 瞬时单位线

选取黄河干支流区主雨峰为3 h的综合概化时程分配雨型，同频率控制放大，得到不同频率设计面雨量过程。雷坛河流域下垫面属黄土区，用黄土区产流期平均入渗率进行产流计算可得出产流历时tc、产流历时内的降雨量、产流期平均入渗率，将产流期各时段的降雨量减去时段入渗量即为净雨过程。产流前的降雨量之和为初损，产流期以后的雨量亦全部下渗。计算平均净雨强i=h/tc，用黄土区瞬时单位线汇流参数m1和m2地区综合公式可计算得出n和k。

2.4 临界雨量计算方法

根据保护对象具体情况，确定所在沟道断面处可能发生山洪灾害时的临界水位值H临，进而根据断面特征分析水位-流量关系曲线；再利用临界水位得到对应流量值Q灾。通过计算得到成灾频率P灾，对照雨量频率关系曲线图，查图可得对应时段的设计暴雨，并将其作为不同时段的临界雨量［5-12］。

3 计算结果

3.1 设计暴雨计算

根据《研究》获取1 h、6 h和24 h暴雨均值和Cv值，按照Cs=3.5Cv，查找《图集》的模比系数Kp值，计算各单元不同设计频率的设计点雨量。根据《山洪灾害分析评价技术要求》，暴雨频率选择了1%、2%、5%、10%、20%共5种频率。通过查询《图集》可获得点面折减系数α、流域形状改正系数γ、相应时段的暴雨递减系数以及对应分区的24 h雨型分配过程。按照同频率放大法，基于流域面积，采用了主雨峰为3 h的综合雨型分配法推求出设计面雨量的时程分配。设计暴雨成果见表3。

表3 不同暴雨频率下设计暴雨成果防灾对象花寨子村历时/h 雨量值/mm 1 3 6 2崖头村4 1 3 6 2五里铺村4 1 3 6 2 4 1%44.03 57.07 66.57 82.02 42.91 55.59 64.76 80.70 42.75 55.38 64.51 80.54 2%37.63 49.11 57.52 71.70 36.67 47.83 55.97 70.54 36.54 47.66 55.75 70.41 5%29.28 38.67 45.63 58.02 28.53 37.66 44.40 57.09 28.43 37.52 44.23 56.98 10%23.08 30.86 36.71 47.63 22.49 30.06 35.71 46.86 22.41 29.95 35.58 46.77 20%17.05 23.19 27.88 37.18 16.62 22.58 27.12 36.58 16.55 22.50 27.02 36.51

3.2 设计洪水计算

该研究中的3个村落出口断面处设计洪水采用兰州市经验公式、推理公式、瞬时单位线法计算，见表4。对比3种方法计算成果可知，兰州市经验公式和推理公式值设计洪水计算结果接近，瞬时单位线法计算的结果明显偏大。山洪灾害对人民生命财产安全造成巨大的威胁，出于安全考虑，研究选用了瞬时单位线的成果值。

3.3 水位-流量-人口关系

绘制水位-流量-人口曲线的目的是统计确定各频率洪水淹没高程下的累计人口和房屋数量。参考相关技术规范和研究，首先需收集人口和高程数据等信息；其次，基于平面投影的原理，将房屋高程数据投影到河道纵断面上；最后，结合河道纵断面实测数据和计算得到的不同频率洪水所对应的水位值，统计确定各频率洪水淹没高程下的累积人口以及水位-流量-人口关系数据［13-15］。根据住户高程投影确定花寨子村、崖头村、五里铺村控制断面处成灾水位分别为1 707.83，1 584.00，1 512.21 m。

表4 设计洪水计算结果 m3/s方法兰州市经验公式推理公式瞬时单位线断面花寨子村崖头村五里铺村花寨子村崖头村五里铺村花寨子村崖头村五里铺村1%445 496 496 429 485 481 765 945 970 2%363 404 405 328 369 363 622 767 786 5%258 288 288 212 234 228 453 558 571 10%183 204 205 137 154 153 259 319 326 20%114 127 127 83 92 90 171 211 215

3.4 临界雨量

临界雨量计算是一个反复试算的过程，通常假定一个初始雨量，按雨量及雨型分析得到相应的降雨过程，并计算出预警地点的洪水过程，进而比较计算所得洪峰流量与预警地点的预警流量［16-18］。在洪水和降雨频率相同的假设条件下，采用水位流量反推的方法计算临界雨量，其中成灾流量可通过分析水位-流量关系曲线得出。花寨子村、崖头村、五里铺村3个沿河村落所对应的成灾流量分别为112，246，156 m3/s。结合流量频率曲线，3个村落的成灾频率分别为50.6%、16.8%、26.8%。根据暴雨频率曲线，成灾频率对应的设计雨量即为临界雨量。

3.5 预警指标

分析防洪评价现状可知，立即转移指标以控制断面当前的成灾水位（流量）作为临界值，而准备转移指标需考虑洪水涨速及河谷地形等因素影响，然后根据设计洪水数据进行估算［19-21］。《山洪灾害分析评价方法指南》提供了两种确定雨量预警指标的方法：①在洪水过程线上，成灾流量出现前约30 min，反推相应时段的雨量作为准备转移指标；②以控制断面平滩流量反算相应的时段雨量，将该雨量作为准备转移指标。3个沿河村落的山洪灾害预警指标见表5。

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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