山洪灾害分析评价方法指南.docx

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山洪灾害分析评价方法指南

山洪灾害分析评价方法指南

全国山洪灾害防治项目组

2015年1月

前言

根据《山洪灾害分析评价技术要求》（以下简称《要求》），《山洪灾害分析评价方法指南》（以下简称《指南》）主要针对面积在200平方公里以下的山丘区小流域溪河洪水，介绍暴雨山洪灾害分析评价的方法与步骤。

暴雨山洪因强降雨形成，再加上山丘区沟（河）道比降一般较大，故山洪历时很短，陡涨陡落，一般仅持续数小时，即山丘区暴雨山洪具有短历时、强降雨、大比降、小面积等特点，与大流域暴雨洪水之间有着很大差异。

基于小流域暴雨洪水分析计算的基本原理与方法，《指南》主要介绍小流域暴雨洪水特性、防灾对象（包括沿河村落、集镇及城镇）现状防洪能力评价、危险区等级划分和预警指标确定4项内容的分析方法与步骤。

结合山洪灾害分析评价内容，《指南》主要突出了小流域暴雨洪水分析计算在暴雨计算、流域产流、流域汇流、沟（河）道洪水演进等环节应注意的问题及其主要解决思路与方法。

在这些思路和方法中，针对山丘区暴雨山洪的特点，对暴雨洪水计算中的一些因素，如蒸散发、洼蓄、基流等，进行了简化甚至省略，但对设计暴雨洪水计算中一些通常被简化的因素，如流域土壤含水量、前期降雨、土壤下渗动态变化等，又进行了细化或者较为详细的考虑。

总体而言，贯穿《指南》的分析评价主要思路与考虑角度总体上是介于传统的工程设计洪水计算与水文洪水预报之间的。

山洪灾害分析评价主要基于山洪灾害调查评价基础数据、工作底图以及各地山洪灾害调查成果等3个主要方面的资料进行。

《指南》介绍的思路与方法也注重突出了如何尽量运用与挖掘这3方面资料，尽最大可能保证分析评价成果的科学性与合理性。

在体例方面，《指南》与《要求》大体一致，是对《要求》内容的进一步明确、细化和补充完善，重点是针对山洪灾害分析评价工作的小流域设计暴雨洪水分析计算，以及对防灾对象现状防洪能力评价、危险区等级划分和预警指标确定、危险区图绘制等方面的理论、方法、技术流程进行明确和细化，并辅以具体案例进行分析说明。

《指南》进一步明确和细化了山洪灾害分析评价的总体技术要求，包括《指南》的编写目的、评价内容以及对成果的总体要求。

i

《指南》较为详细地说明了山洪灾害分析评价的技术流程，进一步细化了《要求》中技术路线的内容，包括工作准备、暴雨洪水计算、分析评价以及成果整理各阶段的主要工作内容和技术方法。

在此基础上，结合小流域暴雨山洪短历时、强降雨、陡涨陡落、比降大的特征，《指南》细化和明确了山洪灾害分析评价中暴雨历时、暴雨频率以及设计雨型的确定方法，以及净雨分析中的注意事项、需要分析得出的洪水要素、防灾对象控制断面水位流量关系分析中需要注意的问题，并重点说明了推理公式法、经验公式法、单位线法以及流域水文模型法等设计暴雨洪水计算方法，并给出了详细的案例，为山丘区小流域暴雨山洪特性分析提供支撑。

在山丘区暴雨洪水分析计算基础上，《指南》明确、细化和补充完善了防灾对象的现状防洪能力评价、危险区等级划分以及预警指标分析等内容。

现状防洪能力评价部分着重细化与补充的内容包括成灾水位对应洪水频率分析、现状防洪能力确定；危险区等级划分则对危险区范围确定、等级划分方法、转移路线和临时安置地点确定等内容进行了充实；预警指标分析针对各防灾对象进行，细化与明确了预警指标的一般规定、分析步骤、分析方法，重点介绍了分布式流域水文模型法、临界雨量曲线法、水位流量反推法、降雨驱动指标法、降雨径流关系曲线插值法等预警指标典型分析方法的理论基础与分析步骤，并辅以示例进行说明。

《指南》对危险区图绘制进行了细化和补充说明，包括明确危险区图的类别、绘制应遵循的标准规范、危险区图的主要信息、绘制流程及可供采用的工具等。

《指南》进一步细化和明确了山洪灾害分析评价成果的提交方式与内容，重点是县级山洪灾害分析评价报告编写大纲和《要求》规定成果（报告、附表、附图）的提交方式。

本指南由全国山洪灾害防治项目组编写，在编制过程中，征求和采纳了国家防办、部分省市防办、水文局、设计院及有关高校和科研单位的意见和建议，在此表示诚挚的谢意！

1概述1

1.1编写目的1

1.2评价内容1

1.3总体要求1

1.4内容安排3

2分析评价技术流程4

2.1工作准备4

2.1.1分析评价名录编制4

2.1.2资料评估与方法选择4

2.1.3设计暴雨洪水试算5

2.1.4流域汇流时间分析5

2.2暴雨洪水计算5

2.2.1设计暴雨计算6

2.2.2设计洪水计算6

2.2.3水位流量关系分析6

2.2.4成果合理性分析6

2.3分析评价6

2.3.1现状防洪能力评价6

2.3.2危险区等级划分6

2.3.3预警指标分析7

2.4成果整理7

2.4.1汇总整理成果7

2.4.2编制成果表7

2.4.3绘制成果图7

2.4.4撰写分析评价报告8

3设计暴雨计算10

3.1暴雨历时确定10

3.2暴雨频率确定11

3.3设计雨型确定11

3.4计算方法11

3.5计算步骤12

3.6成果要求12

3.7设计暴雨计算示例13

3.7.1流域基本情况13

3.7.2设计暴雨参数获取13

3.7.3时段设计雨量计算14

3.7.4暴雨时程分配15

3.7.5设计暴雨成果整理16

4设计洪水分析20

4.1净雨分析20

4.2洪水频率确定21

4.3洪水要素确定21

4.4洪水计算方法21

4.5水位流量关系分析23

4.6合理性分析25

4.7成果要求26

4.8示例分析26

4.8.1流域基本情况26

4.8.2净雨分析27

4.8.3设计洪水计算29

4.8.4水位流量关系计算30

4.8.5成果合理性分析32

4.8.6设计洪水成果整理33

5防洪现状评价38

5.1现状防洪能力确定38

5.1.1成灾水位对应的洪水频率分析38

5.1.2现状防洪能力分析39

5.2危险区等级划分39

5.2.1危险区范围确定39

5.2.2危险区等级划分方法39

5.2.3转移路线和临时安置地点确定40

5.3成果要求41

5.4示例分析41

5.4.1流域基本情况41

5.4.2现状防洪能力评价41

5.4.3危险区等级划分43

5.4.4防洪现状评价成果整理45

6预警指标分析47

6.1-般规定47

6.2雨量预警指标分析48

6.2.1预警时段确定48

6.2.2流域土壤含水量计算49

6.2.3计算临界雨量51

6.2.4综合确定预警指标51

6.2.5合理性分析52

6.3水位预警指标分析52

6.4成果要求53

6.5典型方法及示例54

6.5.1分布式流域水文模型法54

6.5.2临界雨量曲线法77

6.5.3水位流量反推法85

6.5.4降雨驱动指标法91

6.5.5降雨径流关系曲线插值法94

6.5.6成果示例101

6.6不同预警平台指标应用需求分析103

7危险区图绘制105

7.1类别105

7.2标准要求105

7.3主要信息105

7.4绘制流程及工具106

7.5成果要求106

7.6示例分析106

8成果整理与提交108

8.1分析评价报告108

8.1.1报告分级编写108

8.1.2省（市）级报告编写大纲108

8.1.3县级报告编写大纲109

8.2附表119

8.3附图120

1概述

1.1编写目的

通过解读、明确、细化《山洪灾害分析评价技术要求》（以下简称《要求》），以及补充和提供小流域暴雨洪水评价、防灾对象现状防洪能力、危险区等级划分以及预警指标分析等分析评价内容的示例，为山洪灾害分析评价技术工作提供操作指南。

1.2评价内容

根据《要求》规定，分析评价主要内容包括如下4项：

（1）山洪灾害防治区内小流域暴雨洪水评价，主要针对五种典型频率，分析计算小流域标准历时的设计暴雨特征值，以及以小流域汇流时间为历时的设计暴雨及对应设计洪水的特征值，对小流域山洪短历时、强降雨、陡涨陡落等特性进行评估。

（2）针对防灾对象，开展现状防洪能力评估，主要包括成灾水位对应流量的频率分析，以及根据五种典型频率洪水洪峰水位及人口和房屋沿高程分布情况，制作控制断面水位-流量-人口关系图表，分析评价防灾对象防洪能力。

（3）针对防灾对象的危险区，进行危险性等级划分，将危险区划分为极高、高、危险3级，并科学合理地确定转移路线和临时安置地点。

（4）针对防灾对象，分析雨量预警指标和水位预警指标，重点分析流域土壤含水量在较干、较湿以及一般3种情况下的临界雨量，进而确定准备转移和立即转移雨量预警指标。

1.3总体要求

针对4项分析评价的主要内容，《要求》对评价成果提出了总体要求，表现为对各项内容成果的合理性分析，并对各项成果的一致性、完整性和规范性进行控制与检验；在具有条件的情况下，应当进行分析计算模型的参数率定和模型验证。

对于成果的具体要求，表现为相应的10张表格、3种图件和报告。

（一）附表

包括山洪灾害防治区小流域暴雨洪水计算、山洪灾害重点防治区内防灾对象的防洪现状评价、危险区划分以及预警指标4方面成果，具体包括：

（1）附表1分析评价名录；

（2）附表2小流域设计暴雨雨量成果表；

（3）附表3小流域汇流时间设计暴雨时程分配表；

（4）附表4控制断面设计洪水成果表；

（5）附表5控制断面水位、流量、人口关系表；

（6）附表6防洪现状评价成果表；

（7）附表7雨量预警经验估计法成果表；

（8）附表8雨量预警降雨分析法成果表；

（9）附表9雨量预警模型分析法成果表；

（10）附表10预警指标成果表。

填写附表1时，以县级行政区划为单元填写；填写附表2、3时，参照县级行政区划信息，以小流域为单元填写；填写附表4〜附表10时，以防灾对象为单元填写。

附表7〜附表9根据所采选用的方法填写相应的表格。

（二）附图

包括山洪灾害重点防治区内防灾对象的防洪现状评价、危险区划分以及预警指标3方面成果，具体包括：

（1）附图1防洪现状评价图；

（2）附图2危险区图；

（3）附图3预警雨量临界线图。

附图3指采用模型分析法，根据实时降雨或预报信息，按时段实时计算的预警雨量临界线图。

（三）分析评价报告

各省（市）提供全省（市）的分析评价总报告，并提供以县为单位的分析评价报告，报告以“行政区代码+年份”进行编号，以纸质版和电子版两种形式提

交。

1.4内容安排

本指南主要是对《要求》的内容进行明确、细化和补充，共分8章，各部分内容安排如下：

第1章“概述”，介绍本指南的编写目的、分析评价主要内容、总体要求以及指南各章节内容安排。

第2章“分析评价技术流程”，从工作准备、暴雨洪水计算、分析评价、成果整理4个阶段，介绍山洪灾害分析评价的技术流程和内容。

第3章“设计暴雨计算”，介绍山洪灾害分析评价中设计暴雨计算的有关内容，包括暴雨历时确定、频率确定、设计雨型确定、计算方法与计算步骤等，并给出了示例。

第4章“设计洪水分析”，介绍在设计暴雨计算基础上进一步开展的设计洪水分析的相关内容，包括净雨分析、洪水频率确定、计算方法、水位流量关系分析、成果合理性分析等环节的内容和注意事项，并给出了示例。

第5章“防洪现状评价”，介绍在设计暴雨洪水分析计算基础上，开展防灾对象防洪现状评价中的内容及注意事项，主要包括现状防洪能力评价和危险区等级划分两项，并以示例进行说明。

第6章“预警指标分析”，细化和进一步明确了预警指标分析中的有关内容，包括一般性规定、雨量预警指标分析、水位预警指标分析，并给出了分布式流域水文模型法、临界雨量曲线法、水位流量反推法、降雨驱动指标法以及降雨径流关系曲线插值法等典型预警指标分析方法的步骤和示例。

第7章“危险区图绘制”，主要对危险区图的类别、应遵循的标准要求、主要信息等进行了细化和补充，进一步介绍了危险区图绘制的流程及常用工具，并给出了示例。

第8章“成果整理与提交”，对《要求》有关于成果提交的内容进行了细化和完善，为后续山洪灾害分析评价成果的技术审查、审核汇集等工作提供支撑，以最大限度地为山洪灾害防治提供信息服务。

2分析评价技术流程

山洪灾害分析评价工作基于山洪灾害调查评价基础数据、工作底图及山洪灾害调查成果。

山洪灾害分析评价工作针对沿河村落、集镇和城镇等具体防灾对象开展，按工作准备、暴雨洪水计算、分析评价、成果整理4个阶段进行，各阶段具体工作内容如下。

2.1工作准备

分析评价工作准备主要包括分析评价名录编制、资料评估与方法选择、设计暴雨洪水试算、流域汇流时间分析4项。

具体如下：

2.1.1分析评价名录编制

一般而言，山洪灾害调查的防灾对象数量较多。

进行山洪灾害分析评价时，应当根据山洪灾害现场调查成果以及当地防洪减灾、地区发展规划等实际需求，筛选和确定分析评价对象，主要针对溪河洪水影响对象进行，不包括滑坡、泥石流以及干流对支流产生明显顶托等情形。

一般来说，50平方公里左右的小流域至少应有一个分析评价对象。

在此基础上，编制需要进行山洪灾害分析评价防灾对象的名录，形成《要求》中的附表1“分析评价名录”。

分析评价名录的编制，可以参考以下3条原则和方法进行：

（1）考虑山洪灾害现场调查成果，对于山洪灾害发生较为频繁、损失较为严重的沿河村落、集镇、城镇，应当优先考虑纳入名录。

（2）根据当地防洪减灾的实际情况，考虑当地防洪减灾轻重缓急的需求，对山丘区沿河村落、集镇、城镇进行排序处理，以编排到不同年份的名录中。

（3）考虑当地土地利用规划、旅游业发展、城镇化建设以及企事业单位建设等地区发展规划需求，合理调整分析评价对象名录。

2.1.2资料评估与方法选择

对基础资料（包括基础数据和调查成果中提取与整理的工作底图、小流域

属性数据、评价对象的控制断面、成灾水位、水文气象资料、历史洪痕资料、糙率取值资料、沟/河道纵比降资料，以及现场调查的沿河村落、集镇、城镇等的人口/房屋等沿高程的分布信息、危险区分布、转移路线和临时安置地点等成果）进行评估，根据资料的配套性、一致性、完整性，并结合当地实际技术条件以及国家和地方关于山洪灾害分析评价的具体需求，选择合适的分析计算方法，以便最大限度地提供分析评价的信息。

2.1.3设计暴雨洪水试算

选择该县具有典型性、重要性和代表性的防灾对象所在的小流域，基于资料评估与方法选择的成果，采用2〜3种方法，建立相应的分析计算模型，初步确定山洪模拟过程中降雨、产流、汇流以及演进等环节的具体计算方法与参数，进行设计暴雨洪水的初步试算；具备算法参数率定与模型验证条件的，应当进行相应的率定与验证工作，不具备该条件的，也应当对初步试算成果进行合理性分析，并在此基础上继续开展后续分析评价工作。

在此基础上，进行方法可靠性比较，选择可靠性最好的一种方法，确定出最适用的方法及可供参考的参数，以便在后续工作的批量计算中采用。

2.1.4流域汇流时间分析

流域汇流时间是反映小流域产汇流特性最为重要的参数，可以作为小流域设计暴雨计算所需要考虑的最长历时。

确定流域汇流时间时，应基于基础工作成果提供的小流域标准化单位线信息，选定初值，再结合流域暴雨特性与下垫面情况，基于试算结果，分析计算流域汇流时间。

在具体确定流域汇流时间的工作中，可以根据以下3种思想与方法，包括:

（1）流域汇流单位线时间；

（2）推理公式反推汇流时间；（3）坡面汇流和沟道汇流时间之和为汇流时间，对流域汇流时间开展具体分析，再适度考虑第4个因素，即山洪预警预见期的要求，最终确定流域汇流时间。

2.2暴雨洪水计算

设计暴雨洪水计算中，一个重要的假设是设计暴雨与设计洪水同频率。

暴雨洪水计算阶段的主要工作包括设计暴雨计算、设计洪水计算、水位流量关系

5

分析以及成果合理性分析4项，具体如下。

2.2.1设计暴雨计算

根据《要求》指定的5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇以及100年一遇五种典型频率，以及当地补充的频率，采用适合当地实际情况的小流域设计暴雨计算方法，对各个防灾对象所在的小流域进行设计暴雨分析计算。

2.2.2设计洪水计算

针对防灾对象对应的控制断面，基于所在小流域设计暴雨分析成果，考虑流域产汇流特性，采用适合当地实际情况的小流域设计洪水计算方法，进行设计洪水分析计算，得到控制断面各频率洪水的洪峰流量、洪量、上涨历时、洪水历时等信息。

2.2.3水位流量关系分析

针对防灾对象对应的控制断面的测量数据，分析相应的水位流量关系，并在设计洪水分析成果的基础上，得到各典型频率洪水对应的洪峰水位。

2.2.4成果合理性分析

对设计暴雨、设计洪水以及水位流量关系等成果进行合理性分析。

2.3分析评价

分析评价阶段工作是基于小流域设计暴雨洪水计算成果进行的，主要包括防灾对象的现状防洪能力评价、危险区等级划分、预警指标分析3项工作。

2.3.1现状防洪能力评价

防洪现状评价采用频率分析或插值等方法，分析成灾水位对应洪峰流量的频率，运用特征水位比较法，以及人口沿高程分布关系，分析评价防灾对象的现状防洪能力。

2.3.2危险区等级划分

采用频率法确定危险区等级，并统计各级危险区内的人口、房屋等基本信

息。

2.3.3预警指标分析

雨量预警指标可采用经验估计、降雨分析以及模型分析等方法进行分析确定。

基本方法是根据成灾水位反推流量，由流量反推降雨。

重点通过分析成灾水位、预警时段、土壤含水量等，计算得到防灾对象的临界雨量，根据临界雨量和预警响应时间综合确定雨量预警指标，并分析成果的合理性。

水位预警指标采用上下游相应水位法或由成灾水位直接分析确定。

2.4成果整理

成果整理阶段主要包括汇总整理分析计算成果、编制成果表、绘制成果图、撰写分析评价成果报告4项。

2.4.1汇总整理成果

汇总整理小流域设计暴雨以及防灾对象设计洪水、现状防洪能力评价、危险区等级划分、预警指标分析等成果，检查核实成果数据前后的一致性与合理

性。

2.4.2编制成果表

将检查核实后的各项成果，填入技术要求成果表，注意表格内容填写的完整性和规范性。

2.4.3绘制成果图

根据《要求》，为防灾对象绘制相应的图件，包括现状防洪评价图、危险区图、预警雨量临界线图等。

现状防洪现状评价图包括主要信息及辅助信息2类，主要信息包括特征水位、成灾水位及其流量对应频率、设计洪水洪峰流量对应高程，各高程对应人数，各危险区对应高程范围，各危险区人口、户数及房屋数统计信息；辅助信息，包括编制单位、编制时间等编制信息，图名、图例、横坐标名称、纵坐标名称等。

危险区图包括基础底图信息、主要信息以及辅助信息3类。

基础底图信息包括遥感底图信息，居民区范围、危险区、控制断面、河流流向、对象在县级行政区的空间位置；主要信息包括各级危险区（高、中、低）空间分布及其人口、房屋数统计信息，转移路线，临时安置点，典型雨型分布，预警指标；辅助信息主要指编制单位、编制时间等编制信息，以及图名、图例、比例尺、指北针等地图辅助信息。

预警雨量临界线图应包括时段及其累积雨量的准备转移指标和立即转移指标的临界信息、编制单位、编制时间、图名等信息。

2.4.4撰写分析评价报告

分析评价报告按省（市）、县提交。

各省调查评价工作完成后提供全省的分析评价总报告，各县分析评价工作完成后提供以县为单位的分析评价报告，报告以“行政区代码+年份”进行编号。

省（市）级分析评价总报告重点反映以下内容，包括：

（1）该省山洪灾害分析评价中全省进行方法、参数、检验等技术方面的平衡与协调情况；

（2）设计暴雨洪水分析计算、现状防洪能力分析、危险区等级划分、预警指标分析方面的总体成果；（3）基于分析评价成果，对今后山洪灾害防治工作的建议。

县级分析评价报告应当完整地反映分析评价情况与过程，包括基础资料评估情况、设计暴雨洪水分析计算、现状防洪能力分析、危险区等级划分、预警指标分析等工作中必要的、较为具体的中间环节技术成果，以便于进行成果的技术审查，以及分析评价成果在县、市、省及中央级的审核汇集工作。

报告提交以纸质版和电子版两种形式进行。

技术路线图如图2-1:

3设计暴雨计算

在山洪灾害分析评价中，进行设计暴雨计算的目的是为了得到造成不同频率设计洪水所需的降雨量及其时程分配。

根据《要求》规定，设计暴雨计算所涉及的小流域指防灾对象控制断面以上流域或以其下游不远处为出口的完整集水区域。

设计暴雨计算是无实测洪水资料记录情况下进行设计洪水计算的前提，也是确定预警临界雨量的重要环节，主要依据是各地的暴雨图集和水文手册等基础资料。

《要求》规定，计算内容包括确定和分析小流域时段雨量、暴雨频率和暴雨时程分配3项。

在进行计算工作前，应当确定时段长度（暴雨历时）及暴雨雨型，之后通过设计暴雨参数计算、时段雨量计算以及暴雨时程分配计算等步骤的分析计算工作，即可得到设计暴雨计算成果。

3.1暴雨历时确定

根据《要求》规定，暴雨历时分析是根据流域大小和产汇流特性，确定小流域设计暴雨所需要考虑的最长暴雨历时及其典型历时；暴雨历时分析包括流域汇流时间、常规标准历时和自行确定历时3类。

关于暴雨历时的确定，注意以下几点：

（1）流域汇流时间可以视为设计暴雨所需要考虑的最长暴雨历时，根据2.1.4节中流域汇流时间分析的成果进行；

（2）标准历时主要指各省水文手册和暴雨图集中常见的常规设计暴雨洪水要求的10分钟、1小时（或60分钟）、6小时、24小时4种暴雨历时，应当作为山洪灾害分析评价设计暴雨的典型历时；

（3）自行确定历时指各地可自行确定增加的暴雨历时，即各地根据当地暴雨图集、小流域特性以及山洪灾害防治工作的需求，适当增加设计暴雨的暴雨历时；

（4）当流域汇流时间与某一标准历时或自行确定历时相等时，只需在该时段后增加“（T）”即可，不必在成果表中重复列出。

3.2暴雨频率确定

在山洪灾害分析评价中，假定设计洪水与设计暴雨同频率，因而，设计暴雨的频率，就是后续设计洪水分析中设计洪水的频率。

关于暴雨频率的确定，需要注意以下几点：

（1）根据《要求》，用于山洪灾害分析评价的暴雨频率为5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇5种；这5种频率的暴雨必须分析。

（2）《要求》也规定，有条件的地方，可进行可能最大暴雨（PMP）的分析，为后面进行可能最大洪水（PMF）分析提供支撑。

（3）各地也可以根据小流域特性和山洪灾害防治的需求，适当增加分析评价计算暴雨的频率，如2年一遇等。

3.3设计雨型确定

关于设计雨型的确定，《要求》有以下两点规定：

（1）采用各地现行暴雨图集、水文手册、中小流域水文图集、水文水资源手册等推荐的雨型。

（2）有资料的地方，也可以采用典型场次资料分析，如典型的河南“75*8”雨型、北京“7,21”雨型。

由于暴雨图集、水文手册、中小流域水文图集、水文水资源手册推荐雨型历时一般为24小时，超过山洪灾害分析评价所针对小流域的汇流时间，故在具体确定雨型时，建议从最大的时段开始，一左一右取雨型值，直至时段个数与流域汇流时间时段数相等或略长时为止。

3.4计算方法

《要求》规定，应当根据流域特征和资料条件，对照指定的暴雨频率和降雨历时，分析计算相应的时段雨量和设计雨型。

关于具体计算方法，《要求》规