沩水流域“20170701”暴雨洪水调查分析

何立纯

摘要：通过组织人员进行实地勘查、绘制暴雨等值线图、用多种方法确定洪峰流量和洪水总量、分析暴雨洪水频率等对沩水流域“20170701”洪水从雨情、水情等方面进行分析，以查明本次洪水重现期和洪水组成来源，为今后沩水流域防洪预报提供科学依据。

关键词：暴雨洪水；沩水流域；调查；分析

前言

2017年6月22日以来，宁乡发生了历年同期历时最长、范围最广、雨量最多、强度最大的降雨，这是有水文、气象记录60年以来最为严重的洪涝灾害，沩水流域出现接近100年一遇大洪水（本文高程均采用黄海基面）。

1、基本概况

沩水为湘江下游左岸支流，位于湖南中部偏北，全长144km，河流平均坡降1.16‰，流域面积为2673km2。流域面积大于100km2支流有楚江、乌江、平水、八曲河4条；均从右岸汇入，呈梳状水系。

沩水流域内共设有水文站4个，基本雨量站5个，中小流域站点23个。

黄材水库位于沩水上游，坝址控制流域面积240.8km2，总库容1.53亿m3，正常库容1.258亿m3；黄材水库设计洪水位167.20m（P=1%），校核洪水位169.20m（P=0.005%），正常蓄水位和防洪限制水位166.00m，死水位122.04m。

2、雨情、水情

2.1、雨情

6月22日20时～7月1日20时连续性强降水，宁乡县累积平均降水量461.1mm，最大降水灰汤镇564.4mm，累积降水超500mm的乡镇有9个，具体情况详见下图（沩水流域暴雨等值线图）：

2.2、水情

黄材水库入库洪峰1640m3/s，接近50年一遇，出现在7月1日9时，入库洪水总量0.487亿方（3日洪量）。7月1日7时，库水位165.87m，开始开闸泄洪，至9时50分，3孔闸门高度逐步加开，此时库水位167.32m，出库流量400m3/s。

沩水流域宁乡（三）站水位从6月30日11时38.05m开始上涨；7月1日14时37分达到警戒水位42.50m后仍在快速上涨；7月1日23时12分出现洪峰，洪峰水位44.45m，比1998年洪水位44.22m高0.23m，比2016年的最高水位42.04m高2.41m；至7月2日9时，洪水才回落至警戒水位以下。采用手持电波流速仪在宁乡（三）站上游1700m处金洲大桥上实测峰顶流量为5690m3/s，比1969年的最大流量5160m3/s多出530m3/s，是2016年最大流量2570m3/s的2.2倍。

沩水一级支流乌江石坝子水文站出现了超历史洪水，实测洪峰水位60.78m，比历史最高水位59.95m高0.83m。

3、暴雨分析

3.1、暴雨情况

本次连续性强降水包含两次强降水过程，其中6月22日20时～6月25日20时强降水过程，全市累积平均降水178.9mm，最大降水沙田乡243.5mm，降水超200mm的乡镇有7个乡镇；6月28日8时～7月1日20时为本次强降水过程最强时段，全市累积平均降水量285.4mm，最大降水老粮仓镇372.5mm，降水超200mm乡镇有24个；其他乡镇降水均超过100mm。

3.2、暴雨过程的主要特点

一是降雨强度大；二是覆盖范围广；三是累积雨量大。本次强降水过程10天累积雨量461.1mm，超历史上两次强降水过程。受本次强降水过程影响，宁乡县发生了重度洪涝灾害。

4、洪水调查分析

4.1、洪痕调查情况

从7月10日至31日，我局组织人员对沩水沿线进行实地测量，同时对洪水痕迹进行实地调查。分别采用全站仪、GPS系统对可疑洪痕高程进行校核测量，配合水下测量和洪调成果，并与1969年，1998年洪调成果进行对比。

4.2、洪水情况

6月22日至7月1日，宁乡全市平均降雨量达461.1mm，占到多年平均降雨量的31.8%，特别是6月30日至7月1日，24小时全市平均降雨量高达218.9mm。宁乡地势西高东低，强降雨短时间内形成了巨大的地表径流，7月1日，黄材水库最高水位167.8m，超警戒水位1.8m，其它支流洪峰叠加，再加上湘江高水位的顶托，形成了巨大的流域性洪水，沩水宁乡站水位达44.45m，洪峰最大流量达5690m3/s，接近百年一遇特大洪水。

沩水宁乡（三）站水位从7月1日14时达到警戒水位至7月2日9时回落到警戒水位以下。此次洪水沩水超警戒水位时间持续达19.6个小时。

4.3、洪峰流量计算分析

洪水调查范围为沩水横市段至沩水河口段，调查河段距离接近81.1km，调查了包括沩水支流楚江和乌江河段。从上游向下游共选定了1#～18#共18个断面进行勘察测量，并调查了沿沩水流域较可靠洪水痕迹高程29处。

根据洪水痕迹高程数据及实测断面资料采用比降——面积法计算出2#、5#、8#、11#、14#和17#断面的流量，对沩水“2017.07.01”超历史洪水过程进行分析。①比降——面积法推流简介

式中：K——河段平均输水率；

S——水面比降，m；

ξ-----断面沿程扩散系数；

a——动能校正系数；

②各断面的流量推算情况

滩山铺（二）站为楚江下游站，洪峰水位为94.41m，推求洪峰流量1350m3/s。

石坝子站为乌江下游站，查得洪峰水位为60.78m，推求洪峰流量为1840m3/s。

沩水主要支流有三条，其分别是楚江、乌江、八曲河，并按其入沩水河口位置将沩水分四段分别进行洪峰流量推算。

（1）、楚江入口上游段，距入沩水河口81km，集水面积529km2。当n取0.030时，洪峰流量为1550m3/s。

（2）、乌江入口至楚江口入沩水段为沩水中游。当n取0.030时，洪峰流量为3450m3/s。

（3）、乌江口至八曲河入沩水口段处于沩水下游，距入沩水河口27km，集水面积2205km2。当n取0.030时，洪峰流量为5380m3/s[宁乡（三）站实测洪峰流量为5690m3/s]。

（4）、八曲河入沩水口下游段为沩水河口段，距河口仅2km。当n取0.02时，洪峰流量为6820m3/s。

图1沩水洪痕水面线及纵断面图

③沩水宁乡（三）站洪水组合：

黄材水库最大下泄流量为400m3/s；楚江本次洪调流量为1350m3/s；乌江石坝子水文站洪峰流量1840m3/s；区间来水量2520m3/s。

表1沩水宁乡（三）站洪水组合

横市站推求洪峰流量与组合流量对比，误差率为26%；滩山铺（二）站推求误差率为19%；石坝子站推求误差率为4%；区间推求误差率为19%，宁乡（三）站推求误差率为5%；故比降－面积法推求流量较合理。

④水库调度情况

黄材水库最大入库洪峰1640m3/s；最大下泄流量为400m3/s，消减洪峰1240m3/s。

4.4、宁乡（三）站洪峰流量及洪水总量的调查

①洪峰流量

依据《水文资料整编规范》规定，利用实测流量资料和实测断面资料，采用曼宁公式计算出流速因子，点绘出Z－1/n×S1/2关系曲线，并延长至高水，查算出1/n×S1/2值和A×d2/3值相乘，以此推求出宁乡（三）洪峰流量为5840m3/s。

宁乡（三）水文站共实测流量14次，其中用缆道测流8次，电波流速仪测流6次。电波流速仪在应急断面实测洪峰水位44.45m，洪峰流量5690m3/s。采用修正系数修正流量，并与曼宁公式推求流量比较误差为3%，修正流量合理。详见下图2和图3：

图2站高水延长图3水位流量关系曲线

②洪水总量及合理性分析

根据宁乡（三）水文站从6月30日21时至到7月3日9时止的实测流量资料，用面积包围法计算出“2017.07.01”洪水总量为4.81亿m3。

根据沩水流域上游“2017.07.01”洪水，面平均降水量218.9mm，推算得洪水总量为218.9mm×2205km2＝4.83亿m3，和采用面积包围法计算的洪水总量4.81亿m3接近，因此洪水总量结果基本合理。

5、结论

5.1、暴雨重现期

通过查双凫铺站各时段频率曲线，2017年各时段降雨频率与历年同时段降雨比较得知：2017年各时段降雨排位在前4，其中6h、12h、24h降雨排位第1。

表2降雨频率与历年同时段降雨情况

5.2、洪峰流量重现期

本次频率计算采用宁乡（三）站历年实测最高洪峰水位和最大洪峰流量资料同时加入1924年、1969年、1953年、1954年和1963年洪水调查资料进行洪水排频计算成果，计算结果如下所示：

表3宁乡（三）站洪峰流量频率成果表

通过以上计算、分析和对比，沩水流域“2017.07.01”洪峰流量5690m3/s为接近百年一遇洪水。

参考文献：

[1]《水文调查规范（SL196-2015）》

[2]《湖南省暴雨洪水查算手册》

[3]《湖南省洪水调查资料》

[4]《水文资料整编规范（SL247-2012）》

[5]《河流流量测验规范（GB50179-2015）》

[6]《水位观测标准（GBT50138-2010）》

[7]《降水量观测规范（SL21-2015）》

[8]《水文测量规范（SL58-2014）》