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汛期的定义

时间:2024-10-25 百科知识 版权反馈
【摘要】:由于水所造成的灾害被称为“水灾害”。总结沈阳市历史上发生过的和未来可能发生的洪水灾害主要可分为如下几种。洪水灾害一般都是范围广、损失大,而且常会诱发其他类型水害灾或造成间接灾害、次生灾。洪水灾害的成因根据洪水种类不同,有的以自然因素为主,有的以人为因素为主,有的为自然因素和人为因素共同造成。由水库大坝或其他挡水建筑物发生瞬间溃决而导致的洪水灾害。

防洪是涉及到社会各方面,国民经济多部门以及多学科的系统工程。要搞好防洪,必须要求参加和从事这项工作的全体人员,特别是各领导干部、广大职工、科技人员必须掌握与防洪有关的多种知识。为此,在这一章里,针对防洪相关的基本知识做简要介绍。

汛期:从全国来讲,汛期时间是不同的,主要由各地区根据具体气候、降水情况决定,南方入汛时间较早,结束时间较晚;北方入汛时间较晚,但结束时间较早。我省习惯上把6月~9月20日称为汛期。汛期又分为初汛期、中汛期和末汛期,中汛期又称大汛期或主汛期。

主汛期:气象学把7月10日至8月20日内,副热带高压脊线5天滑动平均第一次大于37°N,同时小于38°N(副热带高压脊线≥38°N辽宁为高温天气)的时段内,第一次出现区域性暴雨的第一天为主汛期首日,满足条件的最后一天定义为主汛期的结束。

辽宁防汛按洪水出现的规律把7月20日至8月20日定为主汛期。

一、自然灾害

人类生存的环境中,自然灾害十分频繁又多种多样。这些灾害都是由于自然环境的变动而造成的。在人类社会形成初期,由于人类活动对自然环境影响较小,自然灾害基本上是单纯的“天灾”。随着社会的发展,人类活动对自然环境的影响越来越大,甚至改变了原有的自然环境,自然灾害也就逐步与人类活动紧紧地关联在一起,形成了自然灾害与人类活动既相互制约,又相互影响的对立统一体。在一些情况下,人类活动改变自然环境,减轻了自然灾害;在另一些情况下,人类活动又加剧了或是造成了自然灾害。为此,有的专家将当今自然灾害划分为五种情况:

1.单纯的自然灾害,灾害的发生完全是由自然因素造成的,与人类活动无关。

2.主要是由自然原因形成的,但人类活动使灾害扩大。

3.灾害的成因包括自然原因和人类活动影响,但哪个是主因无法判断。

4.灾害主要是由人类活动造成的,但由于自然因素的影响使灾害扩大。

5.单纯的人为灾害,主要是人类活动造成的灾害,自然因素仅为灾害的载体

二、水灾

对于人类而言,水是一种不可替代的自然资源。它具有鲜明的两重性:既是人类赖以生存或改变生存条件的最基本条件之一,又常常给人类造成严重的灾害。由于水所造成的灾害被称为“水灾害”。水灾害是自然灾害中与人类关系最为密切的一种,同其他自然灾害一样,随着人类对水环境的影响和改变的加大,水灾害也就由单纯的自然因素逐步发展为自然因素与人类活动相互影响的一种灾害,而且灾害损失越来越大。一般地讲,水灾害可分为四种:

1.在降水过程中,由于时间、空间分布不均匀形成的灾害,降水过多形成洪涝;过少则形成干旱。

2.水体运动中所形成的灾害,主要表现在山区、丘陵区的土壤侵蚀和水土流失;平原区的泥沙淤积和洪水泛滥;近海地区的风暴潮、海啸等。

3.人类为改变水的时间、空间分布所修筑的工程,由于人为原因所形成的灾害,如堤防、水坝溃决,地下水下降,生态环境破坏等。

4.人类活动改变水质所形成的灾害,主要指水污染所形成的灾害。

防洪主要是防御因“水多”而造成的灾害。总结沈阳市历史上发生过的和未来可能发生的洪水灾害主要可分为如下几种。

1.暴雨灾害。由较大强度的降雨形成的灾害,不论强降雨时间长短,降雨范围大小都可能形成灾害。山区、丘陵区由于强降雨引发的山洪、泥石流灾害,平原区由于强降雨引发的渍涝灾害,长时间、大范围的强降雨还会导致洪水灾害等均属此种灾害。暴雨灾害的主要成因为自然因素,但是,人类的不良活动可能使灾害的损失加重。

2.冰雹灾害。由冰雹给国民经济各部门以及人民生命财产造成的灾害。这种灾害虽然一般受灾范围不大,但其突发性强、破坏力大,灾害损失严重。冰雹灾害的主要成因是自然因素。

3.洪水灾害。由洪水引发的灾害。洪水由于成因不同分为暴雨洪水、融雪洪水、冰川洪水、冰凌洪水、雨雪混合洪水、溃堤洪水等各类洪水概念将在本章第三节中介绍。洪水灾害一般都是范围广、损失大,而且常会诱发其他类型水害灾或造成间接灾害、次生灾。洪水灾害的成因根据洪水种类不同,有的以自然因素为主,有的以人为因素为主,有的为自然因素和人为因素共同造成。

4.风暴潮灾害、海啸灾害。由强风或气压骤变等强烈天气系统对海面作用,导致水位急剧升降、移动,给近海岸地区造成的灾害。风潮通常分为台风风暴潮和温带风暴潮,前者来势猛、速度快、强度大、破坏力强,灾害损失严重,后者较轻。与风暴潮灾害相似的还有海啸灾害。海啸灾害是由于海底地震火山爆发和水下滑坡、塌陷激发起海洋巨浪,形成“水墙”冲向海岸导致的自然灾害,其破坏力极强,灾区常常被夷为废墟。风暴潮灾害和海啸灾害的主要成因是自然因素。

5.溃坝灾害。由水库大坝或其他挡水建筑物发生瞬间溃决而导致的洪水灾害。人类为了改变水的时间和空间分布。达到各种效益兴修了许多水。这些水库大坝遇有地震、战争或是修坝时存在质量问题,高水位下瞬间失事,大量洪水向下游倾泻,下游往往造成灭顶之灾。溃坝灾害的成因主要是人为因素,水则成为灾害的载体。溃坝灾害还常常发生于一些大矿山或大企业修建的尾矿坝,大坝一旦失事,水沙俱下,下游也常常造成毁灭性灾害。

6.城市水灾。城市水灾一般为暴雨、冰雹、洪水、风暴潮、溃坝等原因造成。之所以单列一城市水灾,主要是因为随着现代化城市的发展,城市内人口和财产高度集中,在遭受水灾害时受灾的形式和内容都发生了变化,其损失也大得多。根据城市的位置不同,各城市的受灾内容也不相同。

人类赖以生存的地球为厚厚的大气层所包围,包围地球的气层称大圈。大气由氮、氧、氢、氖、氩、氦、臭氧、水汽、二氧化碳等多种气体混合组成。大气层的底界为地面,愈向上密度越小,最后极其稀薄地进入星际空间。对地面天气有直接影响的大气层厚度约为20~30公里。

气象是大气中的冷、热、干、湿、风、云、雨、雪、霜、露、雾、霰、雷电彩虹、光象等各种物理状态和物理现象的统称。气象学是研究在包围着地球的大气层中所发生的上述物理状态和物理现象的科学。沈阳市的洪涝灾害主要源于暴雨所产生的洪水,而暴雨又与各种复杂的天气过程相联系。因此,从事防洪工作,搞好防洪,必须掌握一定的与防洪有关的气象知识。

一、名词解释

1.气象要素

地面气象要素观测的项目通常有气温、湿度、气压、风、云、降水等。在气象要素观测工作中,有着严格的观测规范可循,除时间外,对周边环境要求也很特殊,目的是使观测结果具有代表性。常规的地面气象要素观测时间为世界时00,06,12,18时,也可以根据需要进行3小时、1小时甚至更短时间间隔的观测。

温度是指距地面1.4米高,通风良好的百叶箱中空气的温度,也称为气温。

湿度指百叶箱中空气内的水汽含量,可用绝对湿度和相对湿度代表,当相对湿度达90%以上时,可认为大气接近饱和。

气压分为本站气压和经过订正的海平面气压,气象上常用的是海平面气压。

风的观测分为风向和风速两个要素,风向指风的来向,风速单位采用米/秒制,并根据强度划分等级,见表2-1。

表2-1 风级表

云的描述有总云量、云高、云状三个指标,总云量指以观测站为中心,按天空中云所占的比例划分等级,天气术语上称为晴、晴有时多云、多云、多云有时阴、阴等,云高指云底的高度,按云高又可分为高、中、低云,按云状分为层云、卷云、积云等。

降水的衡量有降水量和降水强度两个指标,降水量指某一时段内降水的累积量通常为1、3、6、12、24小时或降水从开始到结束的过程量,一小时内的降水量称为降水强度,按降水量的大小,将降水划分为不同等级见表2-2。

表2-2 降水强度等级划分表

降雪量强度

降雪量强度分级如表2-3所示。

表2-3 降雪量强度分级

注:降雪量与降水量的换算:10mm厚雪等于1mm降水量。

2.天气图

将常规观测气象资料在特制底图上,按照国际标准填写在固定站点周围,代表该站点附近大气状态,并分析某种要素等值线,如等压线、等高线、等温线等和一些天气系统,如低压中心、槽线、锋面等形成的图形称为天气图。在天气图上,各种要素的分布及天气系统的空间分布称为天气形势。在气象上,将天气在垂直方向划分为若干标准层,即海平面、925百帕、850百帕、700百帕、500百帕、300百帕、200百帕、100百帕、50百帕、10百帕等。因此天气图又分为若干层次。

3.锋和槽脊

气团是指气象要素(主要指温度和湿度)水平分布比较均匀的大范围的空气团。在同一气团中,各地气象要素的垂直分布(稳定度)几乎相同,天气现象也大致一样。气团的水平尺度可达几千公里,垂直范围可达几公里到十几公里,常常从地面伸展到对流层。按热力分类法,气团可以分为暖气团和冷气团。在天气图上,当不同性质的气团相遇时,其交界处形成温度水平梯度大而窄的区域,该区域通常又随着高度向冷区倾斜,这样的等温线密集带通常称为锋区。简单来说,所谓锋区就是密度不同的两个气团之间的过渡区。根据锋在移动过程中冷暖气团所占的主次地位,可将锋分为冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋。当冷气团起主导作用,推动锋面向暖气团一侧移动时,这种锋面称为冷锋,反之称为暖锋,当冷暖气团势力相当,锋面移动很少时,称为准静止锋,当暖气团、冷气团和更冷的气团相遇时,先构成两个锋面,然后其中一个锋面追上另一个锋面,即形成锢囚,将冷锋后部冷气团与暖锋前部冷气团的交界面称为锢囚锋。

槽脊是指在天气图上,相邻测站之间,沿着等压线或等高线,由于风向不同而存在着逆时针(气旋性)和顺时针(反气旋性)变化时,等压线或等高线最低或高点准南北向的连线,称为槽线或脊线,简称槽脊。槽线一般与冷气团相联系,脊线与暖气团相联系。

4.阻塞高压与切断低压

在西风带的长波槽脊发展演变过程中,当槽不断向南加深时,高空冷槽与北方冷空气的联系会被暖空气切断,在槽的南边形成一个孤立的闭合冷低中心,叫切断低压。当脊不断向北伸展时,其南部与南方暖空气的联系会被冷空气所切断,在脊的北边出现闭合环流,形成暖高中心,叫阻塞高压。阻塞高压与切断低压经常同时出现。人们常常把阻塞高压出现后的大范围环流形势称为阻塞形势。阻塞形势的基本特征是有阻塞高压存在并且形势稳定。它是一个富有特征的经向环流,它的建立、崩溃、后退常常伴随着一次大范围的(甚至是整个半球)环流形势的强烈演变,它的长久维持会使大范围地区的天气反常,如某一地区持续干旱或阴雨。

5.季风

季风一般是指近地面层冬夏盛行风向接近相反而且气候特征明显不同的现象。东亚处于季风区,在我国除新疆、柴达木盆地中西部、藏北高原西部、贺兰山和阴山之北的内蒙古地区属大陆性气候(无季风)区外,其他地区均属季风区。在季风区划分上,沈阳市处于东亚大陆到日本一带的副热带季风区,冬季盛行西北季风,夏季盛行西南季风,夏季雨量丰富,冬季雨雪较少。

6.厄尔尼诺与拉尼娜现象

厄尔尼诺(ElN~ino)和拉尼娜(LaN~ino)均是西班牙语译音,分别意为“圣子”和“圣女”。厄尔尼诺现象是指南美洲西岸的秘鲁、厄瓜多尔等国家附近的赤道东太平洋海域,在每年圣诞节前后(这也是被称为“圣子”的原因),海温异常升高的现象。这种现象可向东延伸到赤道中太平洋海域,并每隔几年爆发一次,它的持续时间一般在半年以上,有时甚至1~2年。

拉尼娜现象是指赤道东太平洋海域海温异常降低现象,是与厄尔尼诺现象正好相反的现象。

厄尔尼诺与拉尼娜现象都是指赤道东太平洋海域海温异常现象。它们的出现,严重地破坏了海洋与大气之间的平衡关系,往往会使全球气候发生异常,造成部分地区暴雨、洪水或严重干旱等自然灾害。由于它们具有较好的持续性,因此,它们也是预测和解释气候异常的重要信号。研究表明:厄尔尼诺现象期间,辽宁夏季降水以稍少为主;拉尼娜现象期间,辽宁夏季降水以稍多为主,可能出现严重洪涝。但是,由于赤道太平洋海温变化对辽宁夏季降水的影响是一个复杂的问题,这个规律也不是绝对的。

7.太阳黑子相对数

太阳黑子相对数是表示太阳黑子活动程度的一种指数,是瑞士苏黎士天文台的沃尔夫(J.R.Wolf)在1849年提出的,因而又称为沃尔夫黑子数。它具有准11、22、80年周期。尤其是著名的11年周期被广泛地用于气候预测工作中。

8.海啸和风暴潮

海啸是海地地震、海底或海岛火山喷发爆裂、海岸地壳变动引起海底塌陷、滑坡、地裂缝等引起海面水位的不正常剧烈涨落;此外,还有伴随海底变形的地震冲击或海底的弹性震动也能引起较弱的海啸。海啸波是一种重力长波,波长一般为几十公里至几百公里,远远大于海水的深度;波动的传播周期2~200分钟,最常见的周期在2~40分钟之间。海啸波的传播速度与水深有关,水越深,传播速度越大,一般波速可达每小时几百公里至1000公里以上。海啸在外海不明显,到达滨海区域后使海水陡然上涨,冲击海岸,瞬时就会造成严重灾害。我国海啸灾害相对较弱。截止到1993年,辽宁的海啸有记载的只有1921年8月4日一次,发生在丹东沿海,但不明显。

风暴潮是指由强烈的大气扰动,如热带气旋、温带气旋或海上飑线等风暴过境所伴随的强风和气压的骤然变化所引起的海面非周期性的异常升高现象。按照诱发风暴潮的大气扰动特性,分为热带气旋引起的台风风暴潮和温带气旋等温带天气系统引起的温带风暴潮两大类;其空间范围一般在几十公里到上千公里,周期约为1~100小时。风暴潮灾害居海洋灾害的首位,一年四季都可能发生,风暴潮一旦发生,常常使它所影响到的滨海区域潮水暴涨,甚至冲毁堤岸,吞噬码头、工厂、村镇,酿成巨大灾难。我国是世界上两类风暴潮灾害都非常严重的少数国家之一。1992年9月1日,受第16号强热带风暴和天文大潮的共同影响,我国东部沿海发生了新中国成立以来最严重的一次风暴潮灾害,南自福建,北到辽宁近万公里的海岸线遭受不同程度的袭击。

二、暴雨天气系统

1.西太平洋副热带高压

气象上把出现在对流层中下层,位于西太平洋上的持久的暖高压称为西太平洋副热带高压,简称副高。副高是影响我国大范围天气过程的主要天气系统。它直接引导我国东部雨带的南北变化,它伸向我国大陆的脊线位置是对我国直接影响的重要指标之一,标志着某地区雨季的开始与结束。在脊线附近为下沉气流,天气多晴朗少云,气压梯度小,风力微弱,天气更为炎热。长江流域8月份经常出现伏旱,就是西太平洋高压脊较久地控制这个地区而造成的。沈阳市处于西太平洋高压脊的北侧,与西风带副热带锋区相邻,多气旋和锋面活动,当与西风槽结合时,可能诱发华北、蒙古气旋产生暴雨、雷暴、大风等恶劣天气。受副高的引导,热带气旋北上,直接或间接影响沈阳市;引导江淮气旋北上,同样产生强烈的天气。副高西北侧的西南气流是向暴雨区输送水汽的重要通道。

2.东亚气旋

气旋是指占有三维空间的、在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋,其平均直径1000公里,大的可以达3000公里,中心气压值一般在970~1010百帕之间,热带气旋强度可达935百帕以下。活跃在东亚大陆的气旋,称之为东亚气旋。它可分为发源于25°~35°N的南方气旋和发源于35°~55°N的北方气旋。影响沈阳市的主要气旋为南方气旋中的江淮气旋和北方气旋中的蒙古气旋、河套气旋、华北气旋、黄河气旋等。它们的名称即表明了它们的产生源地。东亚气旋的移动方向一般沿对流层(500百帕或700百帕)平均气流方向移动,移速平均为30~40公里/小时,慢的15公里/小时,快的高达100公里/小时。

3.低涡

影响沈阳市的主要低涡系统是西南涡和东北冷涡。西南涡是指形成于四川西部地区,700(850)百帕上的具有气旋性环流的闭合小低压,其直径一般在300~400公里。西南涡可以在适宜的天气条件下,沿切变线或低槽东移或东北移,在地面诱发江淮气旋或华北气旋、河套气旋影响沈阳市,产生区域性暴雨以上的降水天气。东北冷涡是指在我国东北附近地区具有一定强度(闭合等高线多于两条),能维持3~4天,具有深厚冷空气(厚度至少达300~400米)高空的气旋性涡旋。它一年四季都可能发生,但以5、6月份最多,8月份和3、4月份最少。东北冷涡天气具有不稳定的特点,以雷阵雨天气为主,类似的天气可连续重复出现,从而产生暴雨。冷涡降水具有明显的日变化,一般以午后到前半夜比较严重。

4.低空切变线

一般把出现在低空(850百帕和700百帕)风场上具有气旋性切变的不连续线称为切变线。切变线附近气压场较弱,有时分析不出等压线,但风场表现却很明显。切变线是主要的降水天气系统之一,7月中旬到8月,副高脊线北移到30°~35°N,北方切变线常常出现在华北地区,称为华北切变线。

5.低空急流

在日常工作中,常把850百帕或700百帕等压面上风速不小于12米/秒的西南风极大风速带称为低空急流。西南风低空急流一般与暴雨相联系。在特殊环流形势下,也可能出现东南风急流。

6.热带气旋

发生在低纬度海洋上的低压或扰动系统称为热带低压。根据其强度划分为热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风。西太平洋台风委员会1989年1月1日起执行的标准为:

(1)热带低压(Tropicaldepression)简写TD:热带气旋中心附近最大平均风力6~7级。

(2)热带风暴(Tropicalstorm)简写TS:热带气旋中心附近最大平均风力8~9级。

(3)强热带风暴(Severetropicalstorm)简写STS:热带气旋中心附近最大平均风力10~11级。

(4)台风(Typhoon)简写TY:热带气旋中心附近最大平均风力12级或12级以上。西北太平洋和南海海面上出现的热带气旋由日本东京区域台风中心按先后顺序编号并赋予一个终身不变的名称,编号由4位组成,前两位表示年份,后两位表示出现的次序,如2002年第五个达到标准的热带气旋编为“0205”,其名称由14个委员会成员国提供的名称中顺序选取。对热带气旋的预报警报服务,根据编号热带气旋的强度和登陆时间、影响程度分为:消息、警报、紧急警报。

①消息:远离或尚未影响到预报责任区时,根据需要可以发布消息,报道编号热带气旋的情况,警报解除时也可以用消息的形式发布。

②警报:预计未来48小时内影响本责任区的沿海地区或登陆时发布警报。

③紧急警报:预计未来24小时内影响本责任区的沿海地区或登陆时发布紧急警报。影响是以沿海地区开始出现8级风或暴雨为标准。

三、暴雨的监视及预报

1.暴雨的雷达监视及预报

雷达发射的电磁波遇到降水水滴时,电磁波的一部分能量被水滴反射,回到雷达的天线被接收,在雷达荧光屏上显示出降水回波。通过对降水回波的方位、距离、高度、强度、结构和它们随时间变化的分析,可以了解远处降雨的发生、发展、分布和降水区的移动,还可以了解降水强度和云中含水量的变化。由于雷达观测降雨解决了常规观测站受到地形、交通、通讯等条件限制的问题,近年来,雷达已被广泛地应用于降水,特别是暴雨的监视信息的收集和预报。雷达回波与雨团关系密切。一般的规律是,回波停滞或少动,下一时刻雨团的位置也少动;回波强度加强,范围加大,回波顶增高,下一时刻雨团的雨量增大,雨团的覆盖面积也增大。因此,可根据回波特征,结合雨团强度,预报下一时刻雨团的位置及雨强中心位置。

2.暴雨的卫星云图监视与预报

随着科学技术的发展,利用人造的气象卫星对暴雨实施监视和预报,已得到广泛的应用。气象卫星通过遥感、遥测取得地球大气的观测资料,并以数字资料或云图资料发回地面,供气象监测和预报应用。卫星云图一般分电视云图、可见光云图和红外云图。根据卫星云图上云的分布,可确定各种天气系统,如锋面、高空槽、台风等的位置、移动和变化。从连续的静止卫星云图上可发现暴雨云团的形成过程,进而预报地面降雨的过程和强弱。例如,由利用卫星云图,可以表明暴雨是一种天气系统的云团内形成,还是几种天气系统的云系相互作用叠加而发生;又如,用分层增强红外云图可识别暴雨落区,判别暴雨强度。由于暴雨的雷达监视与预报和暴雨的卫星云图监视与预报是一项专业工作,技术性强,故本节中对于具体的监视与预报方法不拟作具体介绍。

四、沈阳市致洪暴雨

1.致洪暴雨的成因

沈阳市致洪暴雨的成因,可以概括为以下几个特征:

(1)热带、副热带和西风带环流系统的有机结合和相互作用是辽宁致洪暴雨的大型环流特征。

(2)副高的偏北偏西活动及增强稳定的环流形势是约制中低纬天气系统相互作用的重要纽带。在致洪暴雨过程前,西太平洋副高有一次明显的西伸北进活动,使副高脊线达30°N以北,中心在30°~40°N,125°~145°E区域,形成副高偏北发展稳定的环流形势,制约中低纬度天气系统的相互作用,多个中尺度系统持续影响,为致洪暴雨提供有利的环流背景场。

(3)低纬天气系统北上,形成暖湿输送通道。副高偏北活动,受其后部的偏南气流引导,有利于热带气旋,西南低涡等低纬天气系统北上,在其右前方形成东南或西南低空急流和高温高湿区相配合的暖湿输送通道,把来自低纬热带海洋上的大量暖湿空气源源不断地向北方输送,为暴雨的形成提供充沛的水汽和能量输送条件。

(4)中低纬天气系统的相互作用,形成耦合天气系统。中、低纬天气系统的相互作用,实际上就是一对表征来自西风带的冷空气与来自热带暖湿空气的结合,称为耦合天气系统。致洪暴雨的耦合天气系统主要有北槽南台、北槽南涡、丁字槽等。耦合天气系统的相互作用,有利于热带气旋、温带气旋和冷锋等主要天气系统的再生发展。

(5)致洪暴雨的宏观环境物理条件。“三带”环流系统相互作用的结果,形成有利于中尺度系统不断再生发展的充沛水汽,能量和强烈垂直上升运动等宏观环境物理条件。

2.致洪暴雨预报模型

根据致洪暴雨的“三带”环流形势特征,概括以下四种预报模型。

(1)登陆北上台风大暴雨预报模型

台风在浙闽登陆或沿海北上,达30°N以北。西北太平洋副高偏北,呈块状分布,脊线在30°~40°N,中心在日本附近。副高南侧的ITCZ上还有热带涡旋活动,促使副高维持偏北或继续西伸北进。副高的北侧有西风带高压或高压脊与之叠置。在蒙古东部到华北地区有西风槽东移。未来3天内,台风或登陆减弱的台风低压转向北偏东方向移动,并侵入东北地区,与西风槽迎合,形成区域性大暴雨和局部大暴雨。这类大暴雨有20次,占大暴雨总次数的40%,占台风大暴雨的80%。其特点是:暴雨持续的时间长,可达3~4天;范围广,可达几万平方公里,波及东北三省;强度大,中心雨量可达200毫米以上,灾害重,多发生大范围洪涝灾害和风灾。

(2)海上西北上台风大暴雨预报模型

台风向西北方向移入30°N以北、127°E以西海面;副高偏北,中心位于33°~43°N、130°~150°E;东北地区北部为大陆高压控制,与副高连成西北至东南向高压坝;内蒙古南部和华北地区为低压槽。未来2天内,东北地区大陆高压向东南移动并入副高,形成“混体”高压。台风在“混体”高压西南侧的东南气流引导下,继续向西北方向移动,在辽宁沿海登陆北上,与华北低压槽迎合,形成暴雨和大暴雨。若没有华北低槽与台风迎合,仅在东北区南部沿海和东南部地区出现暴雨或局部暴雨,把这类暴雨称为海上西北上的台风直接暴雨。

(3)北槽南涡类气旋大暴雨的预报模型

气旋暴雨也是影响东北地区洪涝灾害之一,其强度和灾害程度仅次于台风暴雨。北槽南涡类气旋大暴雨系指在本区暴雨形成前,高空为北槽南涡耦合天气系统,即由蒙古到河套地区的低压槽与其南侧的西南涡所组成的耦合系统。北槽南涡结合后发展,诱生地面江淮气旋或黄河气旋,向东北方向侵入东北地区,产生大暴雨。在这类暴雨过程中,“三带”环流系统的相互作用,主要表现在日本到我国东部沿海的副高及其南侧的热带辐合带呈纬向分布,二者协调西伸北进;西南低涡伴随低空急流与北槽结合,诱生江淮气旋或黄河气旋向东北移动,形成东北地区大暴雨。

(4)丁字槽类气旋大暴雨的预报模型

本型的“三带”环流具有纬向分布特征。副高多为带状,ITCZ上的台风多取西行路径,与副高协调西进。在副高的北侧有近于东至西向的强锋区。东北地区北部到蒙古地区为横槽,河套地区为竖槽,构成“丁”字形槽。对应河套高空低槽的低层700百帕上有低涡东移,在强锋区上获得发展和诱生地面黄河气旋(或气旋波),东移侵入东北地区而形成大暴雨。1995年7月28日~30日大暴雨即属此类。

地球是太阳系中唯一充水的星球。地球表面有5%的面积为液态水,地球上的一切都是与水相联系的。地球上的水以水蒸气、水、冰雪三种形式在气体—液体—固体之间相互变化着。在变化过程中由天空到陆地、到海洋,再由海洋到天空,如此不断的循环。海洋中的水蒸发上升到天空的水汽,随气流转移到陆地上空,凝结为雨、雪,下降到地面后,流经陆地的河流、湖泊以及渗入土壤再归到海洋,这个过程称为“水的大循环”。研究水存在于地球上的大气层中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科称为水文学。水文学按照研究水体的存在位置,可分类为水文气象学、陆地水文学、海洋水文学、水文地质学、生态水文学等主要学科,按其用途可分为应用水文学、工程水文学等学科。水文气象学是研究与水文要素演变有关的大气层各种物理现象发生、发展及其分布规律的学科。其主要内容为研究降水、暴雨、蒸发、温度、湿度及风等变化规律及其与水文要素变化间的关系。陆地水文学是研究陆地上水的分布、运动、转化、化学、生物、物理性质以及水与环境相互关系的学科。应用水文学是运用水文学及有关学科的理论和方法,研究解决各种实际水文问题的途径和方法,为工程建设和生产提供水文数据、参数、预报服务的专门应用学科。工程水文学是为水资源开发工程和其他有关工程的规划、设计、管理、施工、运行提供水文依据的学科。

由于水的循环,地球上产生许多自然灾害,如暴雨、冰雹、大雪、干旱等,降到地面后的汇流过程中又可能出现山洪暴发、泥石流、水土流失、洪水泛滥、河道淤积、涝渍、河的侵蚀、冰川和雪崩等。因此,从事防洪必须掌握必要的水文知识。现将与沈阳市防洪有关的主要水文知识简介如下。

一、常用水文名词

1.流域

地表水和地下水的分水线所包围的集水区域或汇水区叫做流域,习惯上指地表水的集水区域。流域面积,指流域分水线与河口断面之间所包围的平面面积。集水面积,是指河流某一断面以上,汇集的降水面积,即河道的某一断面以上的流域面积。按照地表水的水线与地下水的水线是否重合,流域又可分为闭合流域与不闭合流域。闭合流域,指地表水分水线与地下水分水线重合的流域。不闭合流域,指地表水分水线与地下水分水线不重合的流域。

2.水系、河系

水系、河系指由河流的干流和各级支流,流域内的湖泊、沼泽或地下暗河形成彼此连接的一个系统。在水系中汇集全流域径流的河流,称做干流;流入一较大河流或湖泊的河流,称做支流。

河流的分段及其特点

每条河流一般都可分为河源、上游、中游、下游、河口等五个分段。

河源。河流开始的地方,可以是溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊等。

上游。直接连着河源,在河流的上段,它的特点是落差大,水流急,下切力强,河谷狭,流量小,河床中经常出现急滩和瀑布。

中游。中游一般特点是河道比降变缓,河床比较稳定,下切力量减弱而旁蚀力量增强,因此河槽逐渐拓宽和曲折,两岸有滩地出现。

下游。下游的特点是河床宽,纵比降小,流速慢,河道中淤积作用较显著,浅滩到处可见,河曲发育。

河口。河口是河流的终点,也是河流入海洋、湖泊或其他河流的入口,泥沙淤积比较严重。

3.径流

陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流称径流。一年内流经河道上指定断面的全部水量,称为年径流量,一般以立方米计。一个闭合流域的多年平均径流量,等于该流域相应时期的降水量减去蒸发量及散发量后的剩余水量。在河道中实测流量后计算所得的径流量,包括地表径流与地下径流两部分。地面流、槽面净雨与表层土壤中流之和,即降水后除直接蒸发、植物截流、渗入地下、填充洼地外,其余在坡面上、河槽中流动的水流,称地表径流(直接径流)。降水到达地面,渗入土壤及岩层中的部分成为地下水,仍循一定途径流动,然后归入河流,汇入海洋的水流,称地下径流。在径流计算中经常涉及到径流深度、径流模数、径流系数三个概念。

径流深度:河流上指定断面的径流量,除以该断面以上的流域面积,得出在一定时期内分布于该面积上的平均水深,称为径流深度,一般以毫米为单位。

径流模数:时段径流总量与相应集水面积的比值,或时段内单位集水面积所产生的平均流量。

径流系数:同一地区及某一时段内的平均径流深度与相应降水量的比值。其值介于0与1之间,在干旱地区,径流系数几乎近于零,在湿润地区则较大。有时在小集水面积的径流计算中,地表径流量与降水量之比,亦称径流系数。

径流的形成过程

从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整个过程,称为径流形成过程。

径流的形成是一个极为复杂的过程、为了在概念上有一定的认识,可把它概化为两个阶段,即产流阶段和汇流阶段。

产流阶段。当降雨满足了植物截留、洼地蓄水和表层土壤储存后,后续降雨强度又超过下渗强度、其超过下渗强度的雨量,降到地面以后,开始沿地表坡面流动称为坡面漫流,是产流的开始。如果雨量继续增大,漫流的范围也就增大,形成全面漫流,这种超渗雨沿坡面流动注人河槽,称为坡面径流。地面漫流的过程,即为产流阶段。

汇流阶段。降雨产生的径流,汇集到附近河网后,又从上游流向下游,最后全部流经流域出口断面,叫做河网汇流,这种河网汇流过程,即为汇流阶段。

4.比降

单位水平距离内铅直方向的落差,即高差和相应的水平距离比值,称为比降。防汛工作中经常涉及到的比降概念有:河道比降:沿水流方向,单位水平距离河床高程差。一般山区河道比降较大,平原河道比降较小。

水面比降:沿水流方向,单位水平距离水面的高程差。横比降:河流横断面水位差与其相应距离之比。如在河流弯道处,由于水流受到离心力作用而形成的垂直于纵向水流的水面横比降。在宽阔的河流中,洪水涨、落期间,水面也能形成横比降。倒比降:沿水流方向单位水平距离的负高程差。

5.流速

水的质点在单位时间内沿程移动的距离,称流速,一般以米/秒计。在明渠或河道中,水的流速可用仪器或漂浮物直接测定,亦可用理论公式计算,但均是短时间的平均流速,不是瞬时流速,用仪器测定流速仅限于断面上某一点的流速,根据全断面若干点测定的流速,经过分析计算,才能得出全断面内的平均流速。

流速系数:计算流速时,如不考虑机械能在流动过程中的消耗,所得流速必须乘以小于1的系数,方能与实际流速相符,这个系数称为流速系数。

基面:变化曲线基面是指计算水位和高程的起始面。在水文资料中涉及的基面有:绝对基面、假定基面、测站基面、冻结基面等四种。

6.水位

自由水面相对于某一基面的高程,称水位,一般以米表示。水位可用各式水尺按时观测读数后,换算成基准面上的高程或直接用测量方法而求得,也可由自记水位计所绘制的连续曲线来表示。水尺是直接观读河流、湖泊、水库、灌渠水位的标尺。水尺的历史悠久,直到现代仍在广泛使用。经过较长时期观测水位后,可得到水位过程线及历时线,由此求出按月、按年或多年的最高水位、最低水位、平均水位和不同历时的水位值。在河流、湖库上某一地点,经过长时期观测水位后得出的最高或最低值,称最高最低水位。最高最低水位必须指明其时间性,例如日最高或最低、旬最高最低、月最高最低、年最高或最低和若干年最高或最低以及历年来最高或最低。平均水位是指某一时段内,所观测水位的平均值。在防汛中经常提到的洪水位一般指河流水位因受流域上降雨或融雪影响,而超过滩地或主槽两岸地面的水位。还常遇到设计洪水位、警戒水位、保证水位、分洪水位等。

7.流量

单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积称为流量,一般以立方米/秒计。流量测量通常采用流速面积法,包括:①流速仪法;②比降面积法;③浮标法;④超声波测流法;⑤电磁测流法。此外,还有多用于稳定的河渠或管道测量的流量计法和主要用于潮汐河流中潮流量及潮量的计算的体积法。从事防汛工作,应熟悉并掌握以下几个与流量相关的名词。

流量过程线:表示河道或渠道中某一横断面上流量随时间变化情况的连续曲线,以流量为纵坐标,以时间为横坐标绘制而成。如参照水位变化过程,将实测流量为纵坐标及对应时间为横坐标的各实测点连接成过程线,用以推求流量,就称为流量过程线法。这也是常用的一种流量推求计算方法。

流量系数:建筑物测流的流量公式中,表达实际流量与理论流量相联系的系数。它等于流速系数与断面收缩系数的乘积。洪峰:指洪水由起涨至落平的整个过程,或洪水过程线的峰顶。洪峰流量:一次洪水过程中的最大瞬时流量。

洪峰传播时间:洪峰从上游站到下游站的传播历时。

8.水位流量关系

河渠中某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系,称水位流量关系。经过多次实测水位、流量,可在以水位为纵坐标,流量为横坐标的方格纸绘成关系曲线。每个水文测站都有它自己的水位流量关系曲线。测站观测流量的次数较少,而水位的观测次数多,用水位流量关系曲线就可由水位推求出流量。在较长时期内,河渠某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系呈单值关系,为稳定水位流量关系,河渠中某断面的实测流量及其相应水位之间所建立的相关关系呈非单值关系,为不稳定水位流量关系。

9.含沙量

单位体积浑水中所含干沙的质量,或浑水中干沙质量(容积)与浑水的总质量(总容积)的比值,称含沙量。其单位一般为千克/立方米。河流中涉及含沙量的相关参数主要有:输沙率:单位时间内通过河渠某一过水断面的干沙质量,一般以千克/秒计。

输沙量:在一定时段内,通过水文测验断面的全部干沙质量。

输沙模数:时段总输沙量与相应集水面积的比值。

10.糙率

糙率:指与河槽边界的粗糙程度和几何特征等有关的各种影响水流阻力的一个综合系数。糙率对液体的流动具有显著影响。

11.水文预报

根据前期或现时已出现的水文、气象等信息,运用水文学、气象学、水力学的原理和方法,对河流、湖泊等水体未来一定时段内的水文情势做出定量或定性的预报。水文预报按预报内容,可分为流域水文预报、降雨径流预报、区域水文预报、洪水预报、实时联机水文预报、实时水文预报、风暴潮预报、枯季径流预报、冰情预报、冰凌预报、水库水文预报、湖泊水文预报、施工水文预报、泥沙预报、墒情预报(旱情预报)、地下水动态预报等。按预见期长短,可分为紧急、短期、中长期、超长期水文预报。

洪水预报:根据洪水形成和运动规律,利用前期和现时水文、气象等信息,对未来的洪水情况所作的预报。洪水预报可分为洪峰水位、水位过程、洪峰流量和流量过程预报等。

墒情预报(旱情预报):根据土壤含水量及气象、水文信息,对农作物根系层中未来的土壤含水量的消退、增长、竖直分布及其对作物生长影响所作的预报。

短期水文预报:预见期不超过流域汇流时间的水文预报,预见期通常为数小时至数天。

中长期水文预报:根据气象预报做出的水文预报,预见期通常为3天以上至1年以内。超长期水文预报:预见期在1年以上的水文预报。

12.水文测站

为经常收集水文数据而在江、河、渠、湖、库上或流域内设的各种水文观测场所,统称为水文测站。与防汛关系密切的水文测站有:

(1)水文站:设在江、河、渠、湖、库上以测定水位和流量为主的水文测站,根据需要还可兼测降水、水面蒸发、泥沙、水质等有关项目。根据其集水面积大小、所处地理位置以及作用的不同可划分为:大江大河重要控制站、大江大河一般控制站、区域代表站和小河站四级。具体划分标准见表2-4。

表2-4 水文站级别划分标准表

(2)水位站:以观测水位为主,可兼测降水量等项目的水文测站。

(3)流量站:以观测流量为主,可兼测降水量等项目的水文测站。

(4)潮水位站:设在潮水河上记录潮位涨落变化的水文测站。

(5)雨量站:观测降水量的水文测站,又称降水量站。根据所承担的任务划分为面雨量站和配套雨量站,其中承担报汛任务的雨量站为报汛雨量站,其他为非报汛雨量站。为分析中小河流降水径流关系而在水文站以上集水区内设置的一定数量的雨量站为配套雨量站。

二、洪水及有关水文要素

1.洪水类型

(1)暴雨洪水

指暴雨引起的河流水量迅速增加并伴随水位急剧上升的现象,称暴雨洪水。按暴雨的成因又可分为:雷暴雨洪水也称骤发暴雨洪水、台风暴雨洪水、锋面暴雨洪水。暴雨洪水年际变化很大。在同一流域上,常年出现的暴雨洪水与偶尔出现的特大暴雨洪水,在量级上相差悬殊,洪水过程特征也不完全一致。沈阳市河流的主要洪水大都是暴雨洪水,多发生在夏、秋季节。暴雨洪水可以导致发生山洪、泥石流、水库水量猛增,河流流量陡涨,大面积发生渍涝。

①山洪:指山区荒溪或干沟中发生的暴涨暴落的洪水。山洪因其所流经的沟道坡度陡峻,地质条件复杂,具有历时短、流速快、冲刷力强、挟带泥石多、破坏力大等特点。由暴雨引起的山洪,其历时不过几十分钟到几小时,很少达一天或持续几天。

②泥石流:指突然暴发的饱含大量泥沙和石块的特殊山洪。它来势迅猛,历时暂短,破坏力极大,常造成生命财产重大损失。

(2)融雪洪水

冬季的积雪较厚,随着春季气温大幅度升高时,各处积雪同时融化,河流中流量或水位突增,这种以积雪融水为主要来源而形成的洪水,称为融雪洪水。发生时间一般在4~5月份,最迟6月就结束。

(3)冰川洪水

高山地区有丰富的永久积雪和现代冰川,夏季气温高,积雪和冰开始融化,使河流流量迅速增大,这种以冰川融水为主要来源所形成的洪水。冰川洪水的流量与温度有明显的同步关系,洪水水位的涨落随着气温的升降而变化。

(4)冰凌洪水

河流中大量冰凌壅积成为冰塞或冰坝,使水位大幅度升高。而当堵塞部分由于壅积很高、水压过大而被冲开时,上游的水位迅速降落而流量却迅猛增加,形成历时很短、急剧涨落的洪峰,这种洪水称为冰凌洪水。

(5)溃坝洪水

大坝在蓄水状态下突然崩溃而形成的向下游急速推进的巨大洪流,称为溃坝洪水。习惯上把因地震、滑坡或冰川堵塞河道引起水位上涨后,堵塞处突然崩溃而暴发的洪水也归入溃坝洪水。溃坝的发生和溃坝洪水的形成通常历时短暂,往往难以预测。溃坝洪水峰高量大,变化急骤,危害巨大。

2.洪水频率及重现期

(1)洪水频率

等于及大于(等于及小于)某洪水水文要素值出现可能性的量度,称为洪水频率。根据洪水统计特征,利用现有实测和调查洪水资料,分析洪水变量设计值与出现频率(或重现期)之间的定量关系,称洪水频率分析。

(2)重现期

重现期是指等于及大于(等于及小于)一定量级的水文要素值出现一次的平均间隔年数,由该量级频率的倒数计,称为多少年一遇。值得特别注意的是,所谓多少年一遇是指大于或等于这样的洪水在很长时期内平均多少年出现一次,而不能理解为恰好每隔多少年出现一次。对于某一重现期年数来说,这种洪水可能不止出现一次,也可能一次都不出现。

3.洪峰流量及水位

随着流域远处的地表径流陆续流入河流道,使流量和水位继续增涨,大部分高强度的地表径流汇集到出口断面时,河水流量增至最大值,称为洪峰流量。简言之,洪峰流量就是一次洪水过程中的最大瞬时流量,其最高水位,称为洪峰水位。

4.洪水过程线及洪水总量

洪水流量由起涨到达洪峰流量,此后,逐渐下降,到暴雨停止以后的一定时间,当远处的地表径流和暂时存蓄在地面、表土、河网中的水量均已流经出口断面时,河流水流量及水位回落到接近于原来状态,即为洪水落尽之时。如在方格纸上,以时间为横坐标,以河流的流量或水位为纵坐标,可以绘出洪水从起涨至峰顶到落尽的整个过程曲线,称为洪水过程线。由于洪水的整个过程两头低,中间高,形似山峰,故最高处即为洪峰。一次洪水过程中或在给定时段内通过河流某一断面的洪水体积,称为一次洪水总量。可由一次洪水流量过程线与横坐标所包围的面积求得。一次洪水过程所经历的时间,称为洪水总历时。可由一次洪水流量过程线的底宽求得。

5.设计洪水

为防洪等工程设计而拟定的工程正常运用条件下符合指定防洪设计标准的洪水,广义亦包括工程在非常运用条件下符合校核标准的设计洪水。水利水电工程的规划设计和运用中各种防洪标准所依据的洪水。设计洪水计算的内容包括设计洪峰、不同时段的设计洪量、设计洪水过程线、设计洪水的地区组成和分期设计洪水等,可根据工程特点和设计要求采用洪水频率分析方法计算。

当工程所在地及其附近洪水流量资料系列过短,不足以直接用洪水流量资料进行频率分析。但流域内具有较长系列雨量资料时,可先求出设计暴雨,然后通过产流和汇流计算,推求设计洪峰、洪量和洪水过程线。该法假定,一定重现期的暴雨产生相同重现期洪水。如果工程所在地的洪水流量和雨量资料均短缺,可在自然地理条件相似的地区,对有资料流域的洪水流量、雨量和历史洪水资料进行分析和综合,绘制成各种重现期的洪峰流量、雨量、产流参数和汇流参数等值线图,或将这些参数与流域自然地理特征(流域面积和河道比降等)建立经验关系,然后借助这些图表和经验关系推求设计地点的设计洪水。在实际防汛工作中,为了防汛工作方便,可编制各流域洪水特征值表。

设计洪水地区组成:指的是当河流设计断面发生设计频率的洪水时,与其上游各控制断面和区间的洪峰、洪量和洪水过程线之间的关系。在防洪调度和流域开发方案中,研究河流、水库和湖泊联合调洪作用时,需要分析设计洪水的地区组成。为了分析和比较设计洪水不同地区组成的防洪效果,常需拟定若干种地区组成方案,经调洪演算和综合分析,从中选取能满足工程设计要求的方案,作为设计依据。设计洪水地区组成的计算方法主要有典型年法和同频率地区组成法,具体方法不赘述。

在了解设计洪水概念时应同时了解以下洪水概念。

校核洪水:工程在非常运用各符合校核标准的设计洪水。

调查洪水:通过现场调查、勘测、考证等手段获取的某次洪水。

非常洪水:超过设计标准的洪水。

6.洪水预报

根据洪水形成和运动的规律,利用过去的实时水文气象资料,对未来一定时段内的洪水情况的预测,称洪水预报。这是水文预报中最重要的内容。洪水预报包括河流洪水预报、流域洪水预报、水库洪水预报等。主要预报项目有最高洪峰水位或洪峰流量、洪峰出现时间、洪水涨落过程及洪水总量等。

根据发布预报时所依据的资料不同,洪水预报又可分为河段洪水预报、流域降雨径流预报和水文气象预报三类。

(1)河段洪水预报:也叫河流洪水预报,是根据河段上游断面的入流过程预报下游断面的洪水,常用方法为河道洪水流量演算法以及相应水位法。

(2)降雨径流预报:是利用产汇流计算原理,由流域上的降雨预报流域出口断面的洪水过程。

(3)水文气象预报:是根据气象要素情况,预报大尺度地区的降水量。而后再应用降雨径流预报法,对流域进行洪水预报。这种方法要进行两方面的预报,即降雨预报和洪水预报。

上述三种方法中,水文气象预报法的预见期最长,但预报精度往往最差。因为水文气象因素演变为洪水,要经历许多复杂的环节,很难确切估计。降雨径流预报法的预见期一般不超过流域的汇流时间,预报精度多能满足实用要求,因此应用比较广泛。河段洪水预报法其预见期比较短,大体等于河道洪水传播时间,但预报精度往往比较高,大江大河常常采用。降雨径流预报法和河段洪水预报法尽管预见期不长,但预报精度较高,对指导防洪抢险作用也比较明显。

7.河道洪水预报

汛期预报沿防汛河段的各指定断面处的洪水位和洪水流量,称河道洪水预报。天然河道中的洪水以洪水波形态沿河道自上游向下游运动,各项洪水要素(洪水位和洪水流量等)先在河道上游断面出现,然后依次在下游各断面出现。因此,可利用河道中洪水波运动规律,由上游断面的洪水位和洪水流量,来预报下游断面的洪水位和洪水流量。根据对洪水波运动的不同研究方法,可得出河道洪水预报的各种方法。常用的有相应水位或相应流量法和流量演算法。

(1)相应水位法

洪水波上同一位相点(如起涨点、洪峰、波谷)通过河段上下断面时表现出的同位相的水位,彼此称相应水位。从上一断面至下一断面所经历的时间叫传播时间。建立相应水位与传播时间的经验关系,由上游断面实时水位预报下游断面未来时刻水位。在一定的河段上,河道与断面情况对洪水波的变化的影响,可看做定值。如果没有其他因素影响,则相应水位预报是一种简单、可靠、行之有效的方法。而实际上洪水波在传播过程中的状态和传播速度要受到河槽底水、区间来水、河道中游以及下游河水顶托等影响,所以在建立相应水位关系时,应分析这些因素的主次,在相关图中引入适当参数,以提高精度。如果预报要求不是水位,而是流量时,可同样进行上述的分析和操作,称为相应流量法。

(2)流量演算法

指利用河段中的蓄泄关系和水量平衡原理,把上游断面流量过程演算成下游断面流量过程的方法,称为流量演算法。鉴于天然河道的洪水波运动属于渐变不稳定流,这种方法专业性很强,本节中不做具体阐述。

8.流域洪水预报

根据径流形成的基本原理,直接从实时降雨预报流域出口断面的洪水总量称径流量预报(亦称产流量预报),预报流域出口断面的洪水过程称径流过程预报(亦称汇流预报)。天然预见期为流域内距出口断面最远点处的降雨流到出口断面所经历的时间。有效预见期为从发布预报时刻到预报的水文状况出现时刻的时间间隔。预见期长短随预报条件和技术水平不同而异。流域洪水的预见期比河段预报要长些,这一点对中小河流和大江大河区间来水特别重要。在一些地区,没有发布河段预报的条件或预见期太短不能应用,为满足防洪要求,宜采用流域洪水预报的方法。若能提前预报出本次降水量及其时空分布,则预见期可延长。径流形成包括产流过程和汇流过程,但实际上它们在流域内是交错发生的十分复杂的水文过程。为分析计算方便,通常将它们分为产流和汇流两个阶段。由产流过程预报径流量,由汇流过程预报径流过程。

(1)径流量预报

一次降雨,经过产流过程在流域出口断面产生的总水量,称本次降雨的径流量,亦称净雨量或产流量。它包括地面和地下径流量。降雨量与径流之差,称损失量。损失量的大小视前期流域蓄水量的大小、流域下垫面特性和各次降雨量特性而异。客观地确定每次降雨的损失量是正确做出径流量预报的关键。常用的降雨径流预报方法有降雨径流相关法、下渗曲线法、流域产流计算模型等。

(2)径流过程预报

净雨经过流域汇流过程,在流域出口断面形成流量过程,称径流过程预报。由净雨量推求流量过程的常用方法有单位过程线法、等流时线法、流域汇流计算模型等。

河流泛指流域内地表水汇流后的通道。河流是水流与河床相互制约的产物,水流作用于河床使河床发生变化;河床也作用于水流影响水流运动,二者是一个相互矛盾的统一体,永远处于发展变化的过程中。水流与河床的相互作用是通过泥沙的作用而形成的。夹带泥沙的水流,通过泥沙的淤积使河床提高,通过泥沙被冲刷使河床降低,又通过河岸的冲淤,使河流发生平面上的摆动。

根据自然地理位置的不同,河流一般可分为山区河流和平原河流两大类。就一条河流而言,通常又分为河源、上游、中游、下游和河口五个部分;就大河而言,一条河流的五个部分能较明显的分开,而对中小型河流而言,五个部分并无明显的界限。

河流对于人类的生存、生产和发展经济有利和害两个方面的作用,人类对河流开发、治理的目的主要是兴利除害。河流遍布于各地,河流的洪水泛滥是主要的灾害,因此,河流的防洪是整个防洪工作的重点,本节中仅就与防洪有关的河流基本知识作简要介绍。

一、河流要素

1.河槽

河流水流在下泄过程中流经的通道称为河槽。由于水流在不同季节大小不一,所以河槽又可分为枯水河槽、中水河槽与洪水河槽。

枯水河槽为枯水季节水流的通道。虽然枯水季节河流水流少,但持续时间长,因而枯水河槽一般窄而深,且相对比较稳定。

中水河槽为河流发生中水时的水流通道。由于中水虽然相对于枯水流经河槽的时间较短,但水流对于河床的冲淤强度却大得多,因而,中水河槽较枯水河槽宽,且变化较大。在河流研究与整治中,通常将河流中水的流量视为造床流量,中水河槽称为主槽。中水河槽水深大、糙率小,洪水的宣泄主要依靠中水河槽。

洪水河槽为宣泄河流洪水的通道。由于洪水流量大,洪水河槽一般都很宽。对于平原地区河流而言,如果没有堤防的约束,洪水将可能淹及相当大的范围,酿成灾害。因而,在平原地区,一般都根据设计在河流两岸修筑堤防,将洪水河槽控制在两岸堤防之间。

2.边滩

在水流与河床相互作用下,河槽中往往形成各种形状的堆积物。这些堆积体如与河岸相连,中洪水时淹没,枯水时出露的称为边滩,也称岸滩。山区、丘陵区河流的边滩一般由沙砾石组成,中洪水时淹没,枯水时出露。平原区河流的边滩一般下部由沙和小颗粒砾石组成,表层为泥土组成,如泥土层厚,可垦为农田,因而平原区河流的边滩亦称河滩地。

3.主流线

河流中连接最大垂线平均流速的曲线称为河流的动力轴线,亦称主流线。河流主流线在洪水、中水、枯水季节各不相同,洪水期主流线一般靠近河中心。

4.深泓线

河槽各断面最大水深点的连线称深泓线,亦称溪线。在河流弯道处,深泓线偏近凹岸;在两弯之间,深泓线从一凹岸过渡到另一凹岸。河流的水面比降和河流底坡度均系沿深泓线测得。

二、河流特性

1.山区河道特性

山区河流流经地势陡峻、地形复杂的山区,由于各地山区的地貌条件、地质条件、降水条件不同,山区河流也都各具特点。但是,与平原河流相比,山区河流也有其大致相同的特性。

(1)发育过程以下切为主,河道断面形态呈发育不全的“V”字形或“U”字形,中水河床与洪水河床无明显界线。

(2)平面形态复杂,急弯卡口多,岸线不规则。

(3)河床纵剖面陡峻,比降大,在落差集中处,往往形成跌水、瀑布。

(4)洪水暴涨暴落,降水过后,在很短时间内即出现洪峰,降水过后,洪水很快消落。但是洪水冲刷力强,破坏力大,极易造成灾害。

(5)泥沙主要来自暴雨的冲刷。在岩石风化不重、植被良好的山区,水流含沙量少;反之,水流含沙量很大。在山岩风化严重、植被差的地区,山洪暴发时常常形成泥石流、泥沙、砾石、块石,甚至巨石俱下,给两岸造成严重灾害。

2.平原河流的特性

相对于山区河流,平原河流流经平原地区,而平原多数又是在漫长的历史长河中,由洪水冲积而成的,因此,平原河流与山区河流相比,有其明显的特性。

(1)发育过程以淤积为主。河流横断面宽阔,有明显的在洪水期被淹没,枯水、中水期露出水面的河滩,中水、枯水河槽两岸有较高的滩区,水流含沙量高的河流两岸甚至形成“自然堤”,使河滩地形成横比降。枯水、中水、洪水河槽有明显的界限。洪水河槽宽阔,若不在两岸筑堤,洪水河槽可达数公里,甚至数十公里。

(2)平面形态不复杂,急弯卡口少,岸线规则;河谷多为发育完全的河漫滩河谷。

(3)河槽纵断面平滑,比降少,没有明显的台阶状变化,但在水流与河床的相互作用下常出现起伏状态。

(4)洪水涨落缓慢,洪水持续时间长,流量变幅小,中水期长。

(5)含沙量视上游来沙情况而异,泥沙颗粒细,且含沙量与泥沙粒径有明显的沿程递减趋势。

3.平原河流的河型划分

流经冲积平原的河流,由于外在条件的差异,不同河流的不同河段,都各有其本身的特点。但是,通过对它们共同点的分析,据其河床形式及演变过程,按平面形式不同,可分为三种不同类型,即蜿蜒性河段(亦称弯曲性河段)、微曲性河段、游荡性河段。

(1)蜿蜒性河段。基本特征为中水河床具有蜿蜒曲折的形式。这种河段的河床形态一般为:河漫滩比较宽广;中水河槽呈弯曲形式,深槽靠近凹岸,每一凹岸深槽与一相应凸岸边滩相对,两者都延伸甚长;上边滩和下边滩由沙埂形成的浅滩连接。其演变特点是,河弯常处在发生、发展和死亡的过程中;弯道的曲率半径大,则水深较小,曲率半径愈小,水深愈大;弯道纵断面水深变化的连续性及突变与弯道曲率半径的连续和突变息息相关,后者连续,前者亦连续;后者突变,前者亦突变。蜿蜒性河段由于浅滩及深泓线位置和刷岸地点较固定,水深也比较大,有利于航运、取水和修筑防洪护岸工程。

(2)微曲性河段。基本特征是中水河槽一般趋势比较顺直或略有弯曲。这种河段又有两种形式:一种具有单一河道;另一种具有分岔河道。单一河道微曲性河段的河床形态和河道演变特点为深槽段甚短,且常随着边滩一道与河岸发生相对运动,浅滩多而且浅滩和深泓线的位置很不稳定,不利于航运,对于取水口也不利。分岔河道微曲性河段按水流对边滩和沙嘴切割又分为两种:由切割边滩所形成的岔道,一般比较稳定,江心滩面积较大,往往形成江心洲;由切割沙嘴而形成的岔道一般比较不稳定,且滩面较小,容易被洪水冲走。与蜿蜒性河段相比较,不论是具有单一河道的微曲性河段,还是具有分岔河道的微曲性河段,河槽都比较宽阔,且呈淤积趋势,对航运、取水及防洪都是不利的。

(3)游荡性河段。显著的特点是:水流湍急,河身宽浅,沙滩密布,汊道交织,河床变形迅速,主流摆动不定。这种河段水流方面的重要特点是水浅流急,河床形态方面的重要特点是河身宽浅,沙滩众多,其平面形式一般比较顺直,无显著弯道。河床演变方面有四个特点,一是在多年平均情况下,河床不断淤高;二是一年之内总的结果是淤高,但汛期滩地淤积,深槽冲刷,非汛期则相反;三是主槽位置经常摆动,而且摆幅极大;四是河床宽度宽窄相间,宽河槽变化大,窄河槽变化较小,对河势变化有控制作用。与前两种河段比较,游荡性河段所具有的一切特征对防洪、航运、取水工程都是不利的,必须加以整治。

关于平原河流的河型划分,需要特别强调的是,自然河流上影响河道演变的因素极为复杂,河道演变的特性也极为丰富多彩,远非上述三种形式所能概括。在自然界中往往存在一些具有兼具不同类型的特点的河段,即使属于同一种类型,也存在共性和个性的问题,不可能完全一样,对具体的河段,必须进行具体的分析。

三、堤防

为了约束水流和抵御洪水、风浪、潮汐的侵袭,在江、河、湖、海沿岸修建的挡水建筑物称为堤防。堤防按其所在位置及工作条件,可分为河堤、江堤、湖堤、海堤和水库堤等;按其建筑材料又可分为土堤、石堤、混凝土堤等。沈阳市地处我国北方,省内天然湖泊很少。与河流相连,能够调节河流洪水的湖泊基本没有,因此也就没有湖堤。沈阳市虽有2000多公里的海岸线,但因渤海由山东半岛和辽东半岛所围,形似内海,黄海岸线较短,加之滨海城市少。所以海堤的修建只是近年之事。沈阳市水库虽多,但为减少库区、库尾淹没损失的库堤也不多。存在于沈阳市地域上的是大量的防御河流洪水泛滥的河流堤防。在大量的河流堤防中,由于混凝土堤造价高昂,石堤不易就地取材,沈阳市的河流又全部是季节性河流,大洪水几年、十几年才能发生一次,每次洪水的持续时间也不是很长,所以,全省河流堤防基本都是就地取材修建的土堤,只在个别河段因就地取石方便或取土困难,以及城市防洪堤中才有石堤或混凝土堤。

1.堤防的分类与堤防工程的级别

堤防按其所在位置及建筑材料进行分类。

按所在位置,堤防可分为河江堤、海堤、湖堤、水库堤及渠沟堤等五种,详见表2-5。

表2-5 堤防分类表(按所在位置分)

按建筑材料,堤防可分为土堤、砂堤、石堤、混凝土堤等四种。

(1)土堤:由黏土、壤土筑成,主要建在平原地区河流沿岸、海岸、湖泊四周、排灌沟渠沿岸及水库周边。

(2)砂堤:由沙土或砂砾石筑成,主要建在山区、丘陵区江河沿岸,水库周边、海岸。

(3)石堤:由块石或条石筑成,主要建在海岸、取土困难的河流沿岸及城区河段沿岸。

(4)混凝土堤:由混凝土或钢筋混凝土筑成,主要用于城区河段沿岸。堤防工程的级别依据堤防工程的防洪标准确定,依据堤防工程设计规范(GB50286-1998),堤防工程分为5级,详见表2-6。

表2-6 堤防工程的级别

2.堤防各部位名称

堤防部位名称从下至上分别为堤基、迎水坡、背水坡、戗台(部分堤段)、堤肩、堤顶。详见图2-1。

图2-1 堤防部位名称

3.堤防防汛水位

堤防的防汛水位根据防洪规划和堤防现状确定,一般分为三级。

(1)设防水位:为考虑堤基和滩区设施的安全,当水位漫滩以后,堤防临水时的水位,确定为设防水位。当河流达到设防水位时,管理人员和防汛人员应进入防汛岗位,做好防汛准备。

(2)警戒水位:根据堤防质量、渗流现象和历年情况,把可能出险的水位定为警戒水位。河流水位达到此水位时,各级防汛部门要进一步做好防汛动员,调动常备队伍,同时要认真巡堤查险,出现险情要及时组织抢护。

(3)保证水位:河流堤防设计防洪标准的水位称保证水位。保证水位一般根据堤防工程设计保证流量确定。值得指出的是,由于河道的淤积或是设障等原因,河流的流量尚未达到设计的保证流量,很有可能河流洪水位即可达到原设计保证水位。接近或达到该水位时,堤防临水时间已长,堤身土体可能达到饱和状态,随时都有出险的可能,防汛进入紧急状态。这时要密切巡查,全力以赴,保护堤防安全。同时,要密切注视洪水预报,以“有限保证,无限责任”的精神,作为河流洪水超过保证水位的各种抢护准备,千方百计确保堤防安全。

4.堤防的浸润线与戗台

土堤由土体构成。土体由固体(矿物质颗粒)、液体(吸着水、薄膜水、自由水)、气体构成。土体中的固体颗粒之间充满孔隙,土体压得再实,也存有孔隙,孔隙间充满液体和气体。土堤迎水坡临水后,水就顺着孔隙向土堤中渗透。洪水位持续长,土堤中的土体的孔隙间的自由水就有可能达到饱和状态。土堤中孔隙自由水达到饱和与非饱和状态的界线称浸润线。由于土体固体颗粒的阻水,浸润线从迎水坡到背水坡呈下降趋势。当背水坡浸润线高出堤脚后,土中的自由水逸出,背水坡就出现散浸现象。在堤防设计中,一般都是根据浸润线设计堤防断面,将浸润线压到背水坡堤脚下,避免堤防出现散浸,以确保堤防安全。由于浸润线从迎水坡至背水坡呈下降趋势,为了减少土堤工程量,有时将堤防修成复式断面,即在背水坡一定高度以下加宽堤防。背水坡后面加宽的部分堤防称为后戗台。

5.护堤地

为了防止堤防遭受破坏及便于汛期巡查、抢护险情,河流堤防两侧都要划定一定范围的土地作为堤防保护地。这种堤防保护地称护堤地。护堤地应划为河道管理单位使用和管理。由于各条河流沿岸的人口密度、耕地多寡、经济发展等社会经济情况不同,堤防的重要程度和堤基土质条件也不相同,国家规定,河流护堤地的范围由河道主管机关报经县以上人民政府划定。1984年6月颁布的《沈阳市河道管理条例》规定:“大型河流(指流域面积5000平方公里以上的河流)堤防护堤地的迎水面,不得少于30~50米;背水面不得少于5~20米。中、小型河流堤防护堤地范围,按分级管理权限,由各地自行确定。”并规定“护堤地必须营造护堤林”。

四、险工及防护工程

1.险工及分类

由于水流冲淘危及河岸、堤防、河工建筑物及其保护对象安全的岸段或堤段,称为险工。由于堤防质量原因或是由于修建穿堤工程等影响堤防安全,汛期容易出险的堤段,亦称为险工。枯水期河流水位低,流速小,水流冲淘力弱,很少形成险工,即使形成险工,发展也很缓慢,既有的险工一般不能出险;中水期河流水流造床作用大,冲淘力强,易于形成险工,险工的发展也很快,但由于水位低,出险的几率很少,多数的情况是中水期形成险工,到洪水期出险;洪水期河流水位高,水流的流速大,冲淘力强,既有的险工容易发展出险,还容易出现突发性的险工。险工一般分为河岸险工和堤防险工两类。河岸险工,指由于水流冲淘河岸,导致河岸坍塌,危及岸上耕地、房屋、设施、堤防等安全的险工。堤防险工,指由于堤防出险,进而使保护对象或保护区遭受灾害的险工。需要指出的是,第一,在有堤河段,河岸险工的发展会导致堤防险工的出现,因而河岸险工与堤防险工有时很难区分;第二,洪水期堤防可能出现各种险情(在河道堤防抢险技术中将叙述),需要采取各种方法进行抢护,这种临时出现的险情,一般我们不把它称为险工。

2.防护工程

险工,需要采取工程措施进行治理防护。这种防护工程常常是河流治理工程的一部分,有的与河流治理工程结合在一起。沈阳市的险工防护工程主要有三种形式:第一种是平顺形式,即用抗冲材料直接覆盖在河岸上或堤脚、堤坡,以抗御水流的冲淘,最常用的是各种结构形式的沉排工程;第二种是挑流形式,即修筑突出于河岸或堤脚、堤坡的建筑物,将主流挑出外移,以保护河岸或堤防,最常用的丁坝工程;第三种是上述两种结合使用的守点顾线形式,即外挑水流与覆盖河岸或堤脚、堤坡的相结合的工程,达到守点顾线的目的,最常用的是丁坝和沉排工程相结合。

沉排工程按其建筑材料及结构形式一般分为枝柴加块石沉排、土工织物加块石沉排、机制模袋沉排、链索混凝土沉排等。丁坝工程按其长度分为长丁坝、短丁坝;按其轴线与水流夹角分为上挑式丁坝、正挑式丁坝、下挑式丁坝;按其淹没与否分为淹没式丁坝和非淹没式丁坝;按其透水与否分为透水丁坝和不透水丁坝。各种险工的地理位置、地质情况、水沙条件及所涉及的社会经济情况千差万别,每一处防护工程都需要进行具体的勘测、规划与设计,而且,随着科学技术的发展,防护工程的技术、材料、工艺不断革新,因此,哪种险工需要修建哪种形式的防护工程,本书不拟予以叙述,请查阅河流治理有关专业书籍和技术资料。

为了抑制洪水,减轻或避免洪水灾害,或充分地、合理地开发利用水资源,修建用以调节天然径流的水利水电枢纽工程,是人类发展水利事业的一项重要措施。在河流上的适当地点修建的水库是水利水电枢纽工程之一。修建水库,调节河流天然径流,减轻洪水灾害始于19世纪末期。随着人类认识的升华和科学技术的发展,修建水库逐步由发挥单一的效益向发挥综合效益转变。当代修建的水库一般都具有防洪、灌溉、治涝、供水、发电、养殖等多种功能,发挥综合效益。水库按其调节天然径流的性能可划分为日调节、季调节、年调节、多年调节水库;按其效益可划分为以防洪为主、以发电为主、以供水和灌溉为主、以拦沙为主的水库,以及反调节水库、蓄能水库等等。辽宁水库建设始于20世纪初。新中国成立前仅有闹德海、三台子、刁家坝、廉家坝、合隆等5座水库。新中国成立后的50多年里,水库建设有了巨大发展,截止2001年底,全省仅水利部门建成的水库已达922座。这些水库在防御洪水中发挥了重大作用。本节中仅就沈阳市与防洪有关的水库基本知识作简要介绍。

一、水库的等别及其水工建筑物的级别

1.水库工程等别

水库作为水利水电枢纽工程之一,按照国家规范,其工程等别分为五等,即:

Ⅰ等,总库容等于、大于10亿立方米,工程规模为大(一)型

Ⅱ等,总库容10~1.0亿立方米,工程规模为大(二)型

Ⅲ等,总库容1.0~0.1亿立方米,工程规模为中型

Ⅳ等,总库容0.1~0.01亿立方米,工程规模为小(一)型

Ⅴ等,总库容0.01~0.001亿立方米,工程规模为小(二)型

2.水库水工建筑物级别

水库挡水设施、泄洪设施、输水设施及水电站设施等均属永久性水工建筑物,根据国家规范,永久性水工建筑物级别划分如表2-7。

表2-7 永久性水工建筑物级别

二、水库主要水工建筑物

水库作为水利水电枢纽工程,主要由挡水建筑物——坝,泄洪建筑物——溢洪道,输水建筑物——输水洞,有发电效益的还有水电站等水工建筑物组成。

1.挡水建筑物

水库的挡水建筑物称挡水坝或拦河坝,一般简称为坝,它是横拦河道的建筑物,其作用是拦蓄河流径流,形成水库。

(1)主坝、副坝

主坝:位于主河床上的挡水坝称为主坝。

副坝:由于水库库区的地形条件复杂,在库岸低凹部分或天然垭口处为阻止库水流失而修建的挡水坝称副坝。

主坝是水库的主要挡水建筑物,为此,在选择主坝坝址时,一般要考虑以下几点:

①坝要尽量短,以减少筑坝工程量,减少投资;

②坝址以上要有比较大的集水面积,库区地形要宽敞,使水库能多蓄水;

③坝址地质条件良好,避免漏水或下沉,保证坝体安全;

④坝址附近要有适合修溢洪道和输水洞的地形地质条件,以合理进行水库各主要水工建筑物的布置并便于施工;

⑤坝址附近应有数量较多、质量较好的建坝料,如土料、沙、石等。

(2)坝的分类

随着科学技术的进步,水库挡水坝的建筑材料,结构形式,施工工艺不断发展和更新,坝的类型越来越多。本节中仅就坝的建筑材料、结构形式两个方面作简单介绍。

①按建筑材料分类:

土坝:筑坝材料以土料为主的坝称为土坝。

混凝土(钢筋混凝土)坝:筑坝材料以混凝土(钢筋混凝土)为主的坝称为混凝土(钢筋混凝土)坝。

石坝:筑坝材料以石料为主的坝称为石坝。

②按结构形式分类:

土坝按其防渗设备结构分,主要有:均质土坝:筑坝材料为单种土料称均质土坝。如土料透水性小(如黏土或亚黏土等),则坝的断面相对较小;如土料透水性大(如粉细沙),则坝的断面很大。心墙土坝:坝体的防渗主设备为心墙的土坝称心墙坝。心墙土坝根据心墙用塑性材料(黏土、沥青等)或刚性材料(混凝土等)筑成,又可分为塑性心墙坝或刚性心墙坝。斜墙土坝:坝体的防渗设备为斜铺于迎水坡的斜墙的土坝称斜墙坝。斜墙土坝根据斜墙用塑性材料或刚性材料筑成又可分为塑性斜墙坝或刚性斜墙坝。多种土质坝:筑坝材料为多种土质的坝称多种土质坝。此外还有土石混合坝及塑性斜墙铺盖坝等。混凝土(钢筋混凝土)坝按其结构形式分,主要有:重力坝:以自身重量承受上游水、冰、淤泥压力和坝基扬压力保持稳定的挡水坝称重力坝。重力坝按结构形式又可分为实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝。拱坝:利用拱的作用把部分水压力传向两岸山体,部分压力通过坝体悬臂梁传到坝基的坝称拱坝。拱坝按其结构形式又可分为重力式拱坝、拱坝、双曲拱坝等。支墩坝:由支墩承受上游来的推力的坝称支墩坝。支墩坝按其结构形式又可分为连拱坝、大头坝、钢筋混凝土平板坝等。石坝一般都是以自身重量承受上游水、冰、淤泥压力和坝基扬压力的重力坝,按其坝身结构形式大体分为堆石坝、干砌石坝和浆砌石坝。在浆砌石坝中亦有建成拱坝和支墩坝的。由于石坝必须有防渗设备,故按其防渗设备的结构形式分,主要有:心墙石坝:坝体防渗设备为心墙的石坝称心墙石坝。心墙石坝按其心墙用塑性材料或刚性材料筑成,又可分为塑性心墙石坝或刚性心墙石坝。斜墙石坝:坝体防渗设备为斜铺于迎水坡上的斜墙的石坝称为斜墙石坝。斜墙石坝根据斜墙用塑性材料或刚性材料筑成,又可分为塑性斜墙石坝或刚性斜墙石坝。石板坝:坝体防渗设备为钢筋混凝土(亦有用混凝土)板,斜铺于石坝迎水面或直铺于石坝迎水面的石坝称面板坝。坝的分类类型很多,例如混凝土坝、石坝。按坝顶水流条件分为溢流坝、非溢流坝。土坝按筑坝方法分为水力冲填坝、水中倒土坝、碾压式土坝等等,本节中不予赘述。鉴于修建水库挡水坝的诸多因素限制,有些水库挡水坝不能只用单一坝型,而是由多种建筑材料、多种结构形式的坝型组成同一道挡水坝。

2.泄洪建筑物

在河流上修建水库,要求经过水库调节的河流径流与建库取得的各种效益得到最佳适应,同时要求建库投入与建库效益达到最佳比例,为此,任何水库都只能按照一定的标准修建。正因为有标准,水库不可能,也没有必要将河流洪水全部拦蓄,而只能在一定标准的范围内调节洪水,所以,修建水库既要修建拦蓄洪水的挡水建筑物,又要修建宣泄洪水的泄洪建筑物。水库的泄洪建筑物是用来泄弃水库内多余的洪水及泥沙、冰凌等,保证挡水建筑物——坝的安全及减少和避免库区超标准淹没损失,减少水库淤积的水工建筑物。泄洪建筑物主要有溢洪道(正常溢洪道,非常溢洪道)、泄洪洞等。

(1)溢洪道

溢洪道是用来宣泄超过水库调蓄能力的洪水的开敞式的泄洪建筑物。溢洪道有的安闸门,有的不安闸门。有闸门的溢泄道可以通过开启闸门的高度和孔数调节宣泄的洪水,根据入库洪水情况,更好地保护水库挡水建筑及水库下游各种防洪对象及保护区的安全;无闸门的溢洪道主要是用来保护水库挡水建筑物的安全,水库下游防洪对象和保护区必须根据泄洪道宣溢的最大洪水流量设防,保证防洪安全。为了确保水库挡水建筑物安全,避免因洪水而发生溃坝,造成巨大灾害,溢洪道又有正常溢洪道与非常溢洪道两种。

①正常溢洪道:是用来泄放水库设施标准内,保证水库挡水建筑物安全必须泄放的洪水的泄洪建筑物。

②非常溢洪道:是用来泄放水库在发生超标准特大洪水情况下,保证水库挡水建筑物安全必须泄放的洪水的泄洪建筑物。

(2)泄洪洞

泄洪洞的主要作用与溢洪道相同,所不同的是,溢洪道是开敞式的水工建筑物,而泄洪洞是水工隧洞的一种,而且,有的水库泄洪洞兼有排沙功能,用以减轻多沙河流上的水库淤积;有的水库泄洪洞兼有放空水库功能,用以放空库水以利人防和检修。

(3)泄洪建筑物的形式

由于地形地貌条件及水库挡水建筑物的形式,水库泄洪建筑物的形式是多种多样的。主要的形式有以下几种。

①溢洪道:主要形式按位置分有河床式和河岸式两种。河床式溢洪道按照挡水建筑物结构形式又可分为两种:混凝土型重力坝和部分浆砌石溢流坝,可以将部分坝段建成溢流坝段,在溢流坝顶建泄洪闸门(也有不建闸门的),通过坝顶泄洪。其他结构形式挡水建筑物的河床式溢洪道则是将其设置在挡水建筑物的一端与坝相连。河岸式溢洪道一般在河道一侧马鞍形的山凹部(垭口处),河岸式溢洪道的主要形式有正槽溢洪道、侧槽溢洪道、井式溢洪道等。

②泄洪洞:按其位置可分为建在坝内的泄洪洞和建在挡水建筑物一侧的山体内泄洪洞两种;按其洞内水流状态可分为无压洞和有压洞两种。

3.输水建筑物

水库的输水建筑物亦叫输水道、输水洞,也是水库泄水建筑物的一种,是满足灌溉、发电、供水等需要,从水库中取水的通道,有的输水建筑物还同时具有排沙或放空水库的功能。输水建筑物一般都是水工隧洞,按其位置可分为建在坝体内或在坝端两侧山岩中开凿隧洞两种。输水建筑物都设置闸门以控制放水。

4.水电站

除以发电为主的水库外,许多以其他效益为主的水库,为了发挥水库的综合效益,也建设有利用库水水能发电的水电站。水电站按厂房位置可分为坝内式和坝下式两种。坝内式电站是将厂房建在坝体内,只适用于部分混凝土坝。坝下式电站是将厂房建在水库挡水建物下游,多数水库电站都属于坝下式电站。

三、水库主要技术指标

与防洪有关的水库技术指标主要有防洪标准、库容、水位三项。

1.防洪标准

水库的防洪标准即是水库水工建筑物的防洪标准,表示水库防洪能力的大小。发生标准内的洪水,水库的水工建筑必须保证安全和正常工作。水库的等别不同,其水工建筑物的级别不同,防洪标准也不相同(水库工程水工建筑物的规范标准见第八节)。为了保证水库安全,每座水库都必须根据规范的设计洪水进行设计和校核。

(1)设计防洪标准

设计防洪标准即正常的设计洪水标准。设计洪水标准以洪水的频率或重现期表示。在水库工程设计中,通过水文计算求得设计标准洪水的洪峰流量,不同时段的洪水总量、洪水过程线、洪水地区组成等,并据此进行各项水工建筑物及控制运用等设计。

(2)校核防洪标准

鉴于水库失事将对下游造成无法估量的巨大损失,水库不仅要在发生设计标准洪水时要确保安全,在发生超过设计标准的非常洪水时也要确保安全。校核防洪标准就是水库防御非常洪水的能力。在水库工程设计年中,通过水文计算,求得校核标准的洪峰流量、不同时段的洪水总量、洪水过程线、洪水的地区组成等,并据此进行各项水工建筑物的安全校核设计及控制运用设计等。

2.特征水位及库容

根据水库调节径流的各种任务,可把库容及其相应的水位进行划分,在防洪中主要应了解的有正常高水位及库容,设计洪水位及库容,校核洪水位及库容、兴利库容、共同库容等(见图2-2)。

图2-2 水库特征水位及库容示意图

1.坝顶高程(挡水建筑物高程) 2.校核洪水位 3.设计洪水位
4.正常高水位 5.汛前限制水位 6.死水位
①总库容 ②防洪库容 ③兴利库容 ④共用库容 ⑤死库容

(1)正常高水位及库容

水库挡水建筑物可以长期保持的最高水位称正常高水位,它是保证水库兴利的允许最高洪水位。泄洪建筑物不设闸门的,正常高水位即是泄洪建筑物(溢洪道)的底高程;泄洪建筑物设闸门的,正常高水位就是闸门关闭时长期维持的最高水位。

(2)校核洪水位

水库的最高蓄洪水位称校核洪水位,由于它是保证水库挡水建筑物(坝)的安全,允许蓄到的最高水位,亦称保坝水位。是水库安全保证的重要指标。水库在任何情况,库水位不允许超过此水位。

(3)设计洪水位

根据设计洪水确定的最高蓄洪水位称设计洪水位,是保证水库安全及各项水工建筑物设计及控制运用的主要指标和依据。

(4)汛前限制水位

水库根据汛期和枯水期的径流条件及水库泄洪建筑物的条件确定的汛期起始调洪的水位称汛前限制水位,汛前水库必须把蓄水位降到此水位。

(5)死水位

水库每年(当年调节时)或多年枯水年组规定的放空水位称死水位,亦称设计的终泄水位。

(6)总库容

水库校核洪水位以下至库底的全部库容称水库的总库容,也就是水库在非常洪水情况下所能拦蓄的最大的洪水量。

(7)防洪库容

水库在汛前限制水位以上,校洪水位以下的库容称防洪库容。

(8)兴利库容

水库在死水位以上、正常高水位以下的库容称兴利库容。这部分库容为水库的各种兴利效益提供用水。

(9)共同库容

水库汛前限制水位至正常高水位之间的库容称为共同库容。这部分库容既参加调洪,又为水库的兴利效益提供用水。一般情况下,泄洪建筑物不设闸门的水库,没有共用库容。

(10)死库容

水位在死水位以下至库底的库容称死库容。在这部分库容中,一部分水量实际正是可以泄用的,不过由于引水条件、水电站水头要求、淤沙等因素,要利用全部库容并不合算,故不令其参加径流调节。

四、水库控制运用

修建水库的目的是对河流的天然径流进行调节,以满足经济和社会发展对防洪及用水的要求。水库建成后,搞好控制运用是水库管理的一项主要任务。控制运用搞得好,水库的设计效益可以得到充分发挥,甚至可以发挥更大的效益;反之,不仅设计效益不能得到充分发挥,甚至会造成不应有的灾害损失。水库控制运用的任务,是利用水库的蓄水调节能力,重新分配河流的天然来水量,保证工程安全,同时实现调洪和兴利的目的。由于天然来水量季节之间、年际之间始终处于变化之中,在水库的长期运行中,设计效益也会发生变化,因此,水库控制运用更需按照国家的方针政策及有关法规和规定,在原规划设计的基础上,根据掌握的水文气象情况以及调洪、兴利要求和工程实际状况,造出各种特征水位和径流调节方式,编制好控制运用计划,并严格按计划控制运用,以达到合理安排调洪、兴利各方面的要求,充分发挥水库最大的综合效益。水库控制运用是一门技术性很强的科学,也是一项非常复杂的工作。本节中仅就控制运用的几个主要问题作简要介绍。有关水库控制运用的理论和具体方法请参阅相关技术书籍和资料。

1.水库控制运用计划基本资料的收集与校核

(1)基本资料

①国家的有关法律、法规及方针政策,上游有关水库控制运用的文件和指示,有关部门对水库控制运用的协议等。

②水库工程规划设计书、图纸、施工记录及竣工验收文件。

③工程管理运用资料,如工程管理规范,水工建筑物操作运用规程,历年水库控制运用计划和总结,检查、养护维修方面的资料,工程质量和运用鉴定等文件。

④水库特征资料,如水库水位与面积关系曲线,水库水位与库容关系曲线,水库水位与泄流、溢流关系曲线,水库地形、地貌、植被情况和集水面积等。

⑤流域内的自然地理情况,国民经济和社会发展情况,库区淹没及下游防洪工程建设情况等。

⑥各方面对防洪、兴利要求的资料,如上游对库水位的要求,下游河道安全泄量、安全水位和错峰要求及各兴利部门的用水资料。

⑦水库控制流域及邻近相似流域的历年水文气象资料。

⑧其他相关资料。

(2)基本资料的补充与校核

①资料分析检查的要点是:水库容积、积水面积和水文分析成果等原始资料的精度计算的准确性及对无史册资料或资料精度把握不大的,要进行实地勘测复核,并应注意建库时使用的计算方法和精度。

②在水库建成后,由于水文气象资料和工程运用经验的积累,发现原设计采用的基本数据与实际情况有出入时,在经过了可靠的论证后,必须进行修正。

③在基本资料缺乏和基本资料不足时,应向主管设计、施工及气象水文有关部门补充收集,必要时应组织力量进行实地勘测。

④水文气象预报资料,一般应向水文气象部门收集,有条件的水库,可根据所掌握的情况和群众经验自行预报。随着预报科学的发展,水库有了准确的预报,掌握了未来的水情变化,就可根据水库的调节能力,预先进行蓄或泄,做到更好地调节河流径流,更大地发挥水库综合效益。

2.防洪调度——汛期控制运用

水库汛期的控制运用也称防洪调度。它直接关系着水库的安全,关系着水库防洪效益的发挥,关系着水库能否蓄泄水来满足兴利的要求。

防洪调度的基本任务是:在确保水库安全的前提下,对防洪和兴利用水进行合理安排,充分发挥水库的综合效益。为了实现这个任务,必须在水库原规划设计的基础上,根据历年运用水库的经验并尽可能占有大量的资料,充分掌握好洪水的规律性和水库的实际调洪能力,正确处理好入库洪水与水库调洪能力的关系,编制好水库汛期控制运用计划,并要严格按计划控制运用。防洪调度一定要正确处理好水库上游、大坝安全与下游防洪之间的矛盾。汛期,水库拦蓄洪水多了,不仅影响到库区上游村镇与农田淹没和浸没问题,主要是还会危及到大坝的安全;水库泄洪多了,下游的保护对象和防洪保护区又会受到威胁。汛期水库运用不当,还可能造成大量无益弃水,而汛末水库又无水可蓄的局面。从而影响水库的兴利效益。为此,水库的防洪调度一定要处理好各方面的矛盾,实行科学调度。但是,当大坝安全和发挥防洪、兴利效益发生矛盾时,防洪调度首先要确保大坝安全,这是必须遵循的原则。在这个大前提下,在防洪调度中,水库泄流的原则应该是大水大放,小水小放,避免和减少下游的防洪损失,在保证安全的前提下,尽量多蓄水以满足兴利要求。

3.兴利调度

在水库原规划设计的基础上,根据运用期间的实际情况,分析水库天然来水量和兴利用水量以及它们之间的平衡关系,做好径流计算,然后在此基础上选好水库的各种特征水位和蓄、放水方式,绘制水库调度图,对兴利库容进行合理控制运用,亦即兴利调度。其任务就是利用水库的蓄水调度能力,重新分配水库的天然来水量,使之符合兴利部门的用水需要,充分发挥水库的综合利用效益。

山区,山峦起伏,坡面陡峻,地质复杂。遇有暴雨,洪水汇流时间短,水流速度快,冲刷及夹沙力强。因此,山区洪灾具有突发性强,破坏力大,易于出现毁灭性灾害的特点。

一、山区洪灾类型

1.山洪

山区发生暴雨,坡面地表径流汇集成的冲沟或河谷洪水称山洪。由于山区坡陡,沟床比降大,沟谷短,汇流迅速,因此,山洪具有暴涨暴落,历时短、流速大,又常含大量泥沙的特点。根据水流含沙量大小,山洪可分为两种类型。

(1)高含沙水流

含沙量在5%~30%之间。其形成有两种途径:一是含大量泥沙的地表径流汇集沟谷而形成;二是泥石流流出沟谷后,大量粗颗粒泥沙沉积,细颗粒泥沙随水流进入河道形成。这种类型的山洪常常严重破坏山区植被和水土保持设施,造成河流改道或河床严重淤积,洪水漫堤及水库漫坝失事。

(2)洪水

含沙量小于5%。这种类型山洪,在大范围降雨后,洪水进入冲积扇上较大河流,由于河床比降突然变缓,泥沙大量淤积河床,造成冲积扇洪水泛滥。

2.滑坡

滑坡是指斜坡上大量土体或岩体,因地表水或地下水的渗入,在重力作用下沿一定的滑动面整体下滑的现象。速度一般缓慢,但其对村庄及其他工程设施的危害相当大。

3.崩塌

俗称啸山、片山、山崩。是山丘斜坡上的土体、岩体稳定失衡,急剧发生快速输移现象。按崩塌形成的力学机理,可分为推移型崩塌、牵引型崩塌和推移牵引复合型崩塌。形成推移型崩塌的环境是坡上部土层较中下部土层厚,连续降雨,土壤充分饱和后,上部自重增加,下部难以支撑,而使上部出现裂隙,雨水随裂隙灌入,形成渗流层,土体结持力降低而蠕动—滑动—翻滚。其特点是多发生在山体较高部位,崩塌体一崩而尽。牵引型崩塌是其前缘失去支撑,如河谷切割或人为活动形成陡坎、临空面。通常是由下部开始崩塌,后部随之迅速滑动、翻滚。牵引型崩塌发生部位多靠近沟谷。复合型崩塌一般发生在沟谷源头和小支沟内。按崩塌体的物质成分可分为堆积层崩塌和基岩崩塌两类。前者主要是松散的堆积物质受自然因素影响而崩塌。后者除在基岩裸露的陡坡自然发生外,绝大多数是开挖坡脚、采石、取土、开矿、筑路等人为经济活动后,未实施保护措施造成崩塌。

4.泥石流

泥石流是一种含大量泥沙石块的流体,具有暴发突然,历时短暂,搬运、冲击、淤埋能力都很强的特点。能在很短时间内将数万立方米、数十万立方米、数百万立方米乃至上千万立方米沙石碎块,连同其所经地段冲毁破坏的一切推出沟谷,堆积于平缓地带或倾泻于河道中,是破坏性最强烈的山地灾害。泥石流,通常按体积大于50万立方米、10~50万立方米、1~10万立方米及小于1万立方米,分为特大规模、大规模、中等规模和小规模泥石流四类。根据发生场所的地貌形态分类,沈阳市有坡面型泥石流和沟谷型泥石流两类。坡面型泥石流往往发生在大于20°的坡面,形成区与堆积区相连,多为崩塌或快速滑塌转化而成。沟谷型泥石流是因其主要发生在沟谷而得名。按泥石流的流体性质分类是依据泥石流的黏度、容重、流态、流速以及流动方式等力学特性进行分类。通常把泥石流分为黏性泥石流、稀性泥石流和过渡性泥石流三类。黏性泥石流黏度不小于0.5帕/秒,容重不小于2.0吨/立方米,流动时似层流状态,整体运动性强,具有流动快,冲击力大,碰撞、爬高、冲刷、淤埋能力强,破坏性很大。稀性泥石流的黏度小于0.2帕/秒,容重小于1.7吨/立方米,整体运动性差,固相物质和液相物质的运动速度不一致,但仍具有相当大的破坏力。过渡性泥石流,其黏度为0.2~0.5帕/秒之间,容重1.7~2.0吨/立方米,流态由紊流到似层流均可出现,具有很大冲击力,碰撞、爬高、冲刷、淤埋能力也很强。

二、山地洪灾主要成因

上述各类山地洪灾主要是由山地的地形条件和地质条件决定的。普遍性的成因,一个是自然因素,包括暴雨和下垫面;另一个是人为因素,即人类不合理的经济活动。

1.暴雨

暴雨是山地洪灾形成的一个不可缺少的重要成因,不仅是最活跃也是初始动力因素。综观有记载的山地洪灾均与暴雨相关。作为动力因素的地质活动,直接引发灾害,尚未见记载。但是,受连续不断大小地震影响,加剧了对岩体和坡面稳定性的破坏,崩塌、泥石流发生频率高与此有密切关系。

2.下垫面

构成下垫面因素包括地形、地质、岩性、植被等。易于形成山区洪灾的地形多是相对高差较大,坡度陡峻,具有快速汇集地表径流,增强径流势能的有利条件。从地质条件分析,坚硬而不易风化的晶体岩山体,难以形成崩塌和泥石流。而基岩易风化,解理、裂隙发育,则为崩塌、滑坡提供了物质基础。山丘区坡面和沟谷地表的组成物质——岩性,与灾害的形成和发生的规模关系密切。结持力弱的粗沙砾石,持水能力低,极易随径流移动、堆积成松散碎屑物质,不仅是形成泥石流的物质基础,还成为泥石流增加动能的条件。部分还保留有一定厚度坡积残积物的山丘坡地,也因缺少覆盖物,土壤中植物根系不发达,抗御灾害能力很差。植被稀疏,地面裸露,植物品种单一根系分布不均,也是山地洪灾的重要成因。

3.人为因素

经济发展,增加资源开发利用的速度,人口增加,出现了对自然环境过度索取的不合理现象。主要表现如下:

(1)森林过量采伐

由于大面积森林消失,植被覆盖率大大降低,水土流失严重,土壤养分锐减,营养供应不足,导致植被生长缓慢,裸地时间延长资源再生能力减弱,甚至形成恶性循环。

(2)蚕场放养过度

长期管理不当,蚕场退化严重,土地沙砾化面积逐年扩大。加上蚕场管理责任不清,致使多数蚕场形成叶吃光、柞砍光(根刈)、草搂光的“三光”现象。没形成“三光”的,也是柞树长势退化,涵养水源能力减弱,水土流失加重,山地洪灾增多。

(3)开矿、采石、筑路、取土、弃渣开矿、采石、筑路、乱砍滥伐,使坡面遭到严重破坏。很多施工现场既是山地灾害的诱发源,又是补给源。

除上述破坏行为外,还有陡坡种植,甚至超坡种植、小开荒、侵占河滩,也都为发生山地洪灾埋下隐患。

一、防洪标准的概念

无论哪种形式的洪水(包括风暴潮)都会给国民经济各部门、各地区、各种设施以及人类的生产、生活造成灾害,洪水的量级越大,灾害损失就越大。而且伴随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,灾害的损失越来越大。这就要求,各类防洪安全对象(简称防洪对象)和防洪安全区(简称防护区)具备一定的防洪能力,也就是能够在发生一定量级的洪水时,保障防洪安全。防洪对象和防护区应具备的防洪能力,称为防洪标准。防洪标准确定后,防洪对象和防洪区的防御规划、设计、施工和运行管理,都要以此为依据。由于世界各国对于洪水的计算方法以及自然条件和社会经济情况不同,防洪标准的确定也不尽一致。但是,各国在防洪标准的确定上大致有以下几个共同点:

第一,防洪标准的确定与自然条件、社会经济发展息息相关,各类洪水造成的损失大的,防洪标准就定得高,反之就定得低一些。

第二,防护区内有多个防护对象,又不能分别进行防护时,这个防护区的防洪标准依照防护区和防洪对象对防洪要求较高的确定。

第三,防洪标准的确定,既根据防洪安全的要求,又考虑经济、政治、社会环境等因素,进行综合论证确定,也就是认真计算防洪投入与减轻灾害损失的效益比。

第四,防护区的开发与防洪对象的建设,首先考虑防洪安全问题,尽量避免在各类洪水频发区进行开发建设,以利防洪安全和减少为保障防洪安全而增加的投入。

第五,对于目前科学技术水平条件下,积累了大量实测观测资料,能够预测的暴雨洪水、融雪洪水、雨洪混合洪水及海岸、河口的潮水等,制定了相应的防洪标准。而对于突发性的、变化很大、也很难进行研究或研究很少的垮坝洪水、冰凌及山崩、滑坡、泥石流等,尚未制定相应的防洪标准。

二、各类防护区及防洪对象的防洪标准

我国对于洪水量级的计算采用的是频率分析方法,洪水的量级是以重现期或出现的频率来表示的。新中国成立后,我国在防护区和防洪对象的防洪标准的研究和确定方面做了大量的工作。几十年来,国民经济各部门、各地区根据实际和需要制定了相应的规范。为了制定国家统一的防洪标准,水利部协调有关部门起草了《防洪标准》,并于1994年6月由国家技术监督局和建设部颁布了中华人民共和国国家标准(GB50201-1994)《防洪标准》,自1995年1 月1日起施行。本节将与沈阳市防洪工作相关重大的有关部分摘录如下,供防洪工作中参考,需详细了解,请查《防洪标准》原件。

1.城市防洪标准

城市根据其社会经济地位的重要性或非农业人口的数量分为四个等级。各等级的防洪标准按表2-8的规定确定。

表2-8 城市的等级和防洪标准

2.乡村防洪标准

以乡村为主的防护区(简称乡村防护区),根据其人口或耕地面积分为四个等级,各等级的防洪标准按表2-9的规定确定。

表2-9 乡村防护区的等级和防洪标准

3.工矿企业防洪标准

冶金、煤炭、石油、化工、林业、建材、机械、轻工、纺织、商业等工矿企业,根据其规模分为四个等级,各等级的防洪标准按表2-10的规定确定。

表2-10 工矿企业的等级和防洪标准

注:①各类工矿企业的规模,按国家现行规定划分。
②如辅助厂区(或车间)和生活区单独进行防护的,其防洪标准可适当降低。

4.工矿企业尾矿坝防洪标准

工矿企业的尾矿坝或尾矿库,根据库容或坝高的规模分为五个等级,各等级的防洪标准按表2-11的规定确定。

表2-11 尾矿坝或尾矿库的等级和防洪标准

5.铁路防洪标准

国家标准轨距铁路的各类建筑物、构筑物,根据其重要程度或运输能力分为三个等级,各等级的防洪标准按表2-12的规定,并结合所在河段、地区的行洪和蓄、滞洪的要求确定。

表2-12 国家标准轨距铁路各类建筑物、构筑物的等级和防洪标准

注:①运输能力为重车方向的运量。
②每对旅客列车上下行各按每年70×104t折算。
③经过蓄、滞洪区的铁路,不得影响蓄、滞洪区的正常运用。

6.公路防洪标准

汽车专用公路的各类建筑物、构筑物,根据其重要性和交通量分为高速、Ⅰ、Ⅱ三个等级,各等级的防洪标准按表2-13的规定确定。

表2-13 汽车专用公路各类建筑物、构筑物的等级和防洪标准

注:经过蓄、滞洪区的公路,不得影响蓄、滞洪区的正常运用。

7.管道工程防洪标准

跨越水域(河流、湖泊)的输水、输油、输气等管道工程,根据其工程规模分为三个等级,各等级的防洪标准按表2-14的规定和所跨越水域的防洪要求确定。

表2-14 输水、输油、输气等管道工程的等级和防洪标准

注:经过蓄、滞洪区的管道工程,不得影响蓄、滞洪区的正常运用。

8.水库工程水工建筑物防洪标准

水库工程水工建筑物的防洪标准,根据其级别按表2-15的规定确定。

表2-15 水库工程水工建筑物防洪标准

注:当山区、丘陵区的水库枢纽工程挡水建筑物的挡水高度低于15m,上下游水头差小于10m时,其防洪标准可按平原区、滨海区栏的规定确定;当平原区、滨海区的水库枢纽工程挡水建筑物的挡水高度高于15m,上下游水头差大于10m,其防洪标准可按山区、丘陵区栏的规定确定。

9.水电站厂房防洪标准

水电站厂房的防洪标准,根据其级别按表2-16的规定确定。河床式水电站厂房作为挡水建筑物时,其防洪标准应与挡水建筑物的防洪标准相一致。

表2-16 水电站厂房的防洪标准

10.灌溉、治涝和供水工程防洪标准

灌溉、治涝和供水工程主要建筑物的防洪标准,应根据其级别分别按表2-17和表2-18的规定确定。

表2-17 灌溉和治涝工程主要建筑物的防洪标准

注:灌溉和治涝工程主要建筑物的校核防洪标准,可视具体情况和需要研究确定。

表2-18 供水工程主要建筑物的防洪标准

11.堤防工程及潮汐河口挡潮枢纽工程主要水工建筑物的防洪标准

(1)江、河、湖、海及蓄、滞洪区堤防工程的防洪标准,根据防护对象的重要程度和受灾后损失的大小以及河流流域规划或流域防洪规划的要求分析确定。

(2)堤防上的闸、涵、泵站等建筑物、构筑物的设计防洪标准,不应低于堤防工程的防洪标准,并应留有适当的安全裕度。

(3)潮汐河口挡潮枢纽工程主要建筑物的防洪标准,应根据水工建筑物的级别按表2-19的规定确定。

表2-19 潮汐河口挡潮枢纽工程主要建筑物的防洪标准

注:潮汐河口挡潮枢纽工程的安全主要是防潮水,为统一起见,本标准将防潮标准统称防洪标准。

12.公用长途通信线路的等级和防洪标准

公用长途通信线路,根据其重要程度和设施内容分为三个等级,各等级的防洪标准按表2-20的规定确定。

表2-20 公用长途通信线路的等级和防洪标准

13.公用无线电通信台、站的等级和防洪标准

公用无线电通信台、站,应根据其重要程度和设施内容分为两个等级,各等级的防洪标准按表2-21的规定确定。

表2-21 公用无线电通信台、站的等级和防洪标准

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