1、第三章 山洪1 山洪的活動(dòng)規(guī)律及危害2山洪的分類與形成3山洪時(shí)空分布與災(zāi)害特性45山洪設(shè)計(jì)流量計(jì)算611 山洪的活動(dòng)規(guī)律及危害 一、山洪的定義 指發(fā)生在山區(qū)溪溝中的快速、強(qiáng)大的地表徑流現(xiàn)象。 山洪發(fā)生在山區(qū)，但不同于山區(qū)河流的洪水，特指發(fā)生在山區(qū)小流域的溪溝或周期性水流的荒溪中，流速快，歷時(shí)短，暴漲暴落，沖刷力和破壞力強(qiáng)，攜帶大量泥沙的地表徑流。 2 發(fā)生山洪的溪溝處于山區(qū)，可分為上、中、下游三個(gè)組成部分。 上有集水區(qū)，水流具有侵蝕作用，如塌方與滑坡，雨水的沖蝕，水流對溝道的侵蝕等，水流將泥沙帶往中游。 中游流通區(qū)，上游集水區(qū)與下游沉積區(qū)的過渡段，難明確劃分界限。該區(qū)域的特征是水流起到輸送泥沙

2、的作用。 下游沉積區(qū)，常稱為洪積扇。洪積扇為一半錐形體，錐尖對著溪溝出口，山洪流出溝口后，由于坡度較緩，挾沙能力減弱，使泥沙大量沉積。 洪積扇3二、山洪的活動(dòng)規(guī)律 在影響山洪的眾多因素中，暴雨是決定因素，每年69月為雨季，是我國大部分地區(qū)暴雨頻發(fā)的時(shí)間，山洪災(zāi)害也大多出現(xiàn)在這一時(shí)期，尤以78月為最多。 暴雨同地形的一定組合會利于山洪的形成，只要具備都陡峻的地形條件，有一定強(qiáng)度的暴雨出現(xiàn)，就可能發(fā)生山洪并造成災(zāi)害。 山洪具有重發(fā)行，在同一流域，甚至同一年內(nèi)都可能發(fā)生多次山洪。 山洪具有夜發(fā)性，暴雨山洪常在夜間發(fā)生，這一特點(diǎn)對于保護(hù)人畜財(cái)產(chǎn)，以及進(jìn)行觀測研究都十分不利，帶來了許多困難，造成了嚴(yán)重的

3、災(zāi)害。 4對道路通信設(shè)施的危害 三、山洪的危害5對城鎮(zhèn)的危害 6對農(nóng)田的危害7對資源的危害8對生態(tài)環(huán)境的危害9對社會環(huán)境的危害102 山洪的分類與形成 一、山洪的成因分類 山洪按其成因可分為： 暴雨山洪：在強(qiáng)烈暴雨作用下，雨水迅速由坡面向谷溝匯集，形成強(qiáng)大的暴雨山洪沖出山谷。 冰雪山洪：由于迅速融雪或冰川融化而形成的雪水直接形成洪水向下游傾泄形成的山洪。 潰水山洪：攔洪、蓄水設(shè)施或天然壩體突然崩潰，所蓄水體破壩而形成的山洪。 11 二、山洪的形成條件 山洪是一種地表徑流水文現(xiàn)象，山洪形成中最主要和最活躍的因素是水文因素，山洪的形成條件可分為自然因素和人為因素。 （一）自然因素 1.水源條件 山

4、洪的形成必須有快速、強(qiáng)烈的水源供給。暴雨山洪的水源是由暴雨降水直接供給的。所謂暴雨，是指降雨急驟而且量大的降雨。定義“暴雨”時(shí)，不僅要考慮降水強(qiáng)度，還應(yīng)考慮降雨歷時(shí)。 2.下墊面條件 （1）地形 陡峻的山坡坡溝和溝道縱坡為山洪發(fā)生提供了充分的流動(dòng)條件降雨產(chǎn)生的地表徑流在高差大、切割強(qiáng)烈、溝道坡度陡峻的山區(qū)有足夠的動(dòng)力條件順坡而下，向溝谷匯集，形成強(qiáng)大洪峰流量。12 （2）地質(zhì) 地質(zhì)影響對山洪的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是山洪提供固體物質(zhì)；二是影響流域的產(chǎn)流和匯流。 巖石的透水性影響了流域的產(chǎn)流與匯流速度。透水性好的巖石利于雨水的滲透，表層水流易于轉(zhuǎn)化成地下水，使地表徑流減小，消減山洪的洪峰流量

5、；透水性差的，有利于山洪的形成。 地質(zhì)變化過程決定了流域的地形，構(gòu)成流域的巖石性質(zhì)、滑坡、崩塌等現(xiàn)象。地質(zhì)變化過程只決定山洪中挾帶泥沙多少的可能性。山洪仍是一種水文現(xiàn)象，而不是一種地質(zhì)現(xiàn)象。 （3）土壤 山區(qū)土壤的厚度對山洪的形成有著重要作用，厚度越大，越有利于雨水的滲透和積蓄，減小或減緩地表徑流，反之暴雨很快集中產(chǎn)生面蝕或溝蝕土層，對山洪起促進(jìn)作用。13 （4）森林植被 森林植被對山洪的影響有兩方面： 一方面，森林通過林冠節(jié)流降雨，枯枝落葉層吸收降雨，消減和減低雨量和雨強(qiáng)，從而影響地表徑流。 另一方面，地表徑流加大了地表糙度，減緩地表徑流流速，增加了下滲水量，延長了地表產(chǎn)流和匯流時(shí)間。 （二

6、）人為因素 山區(qū)就其自然屬性來講，是山區(qū)水文現(xiàn)象和地質(zhì)地貌共同作用的結(jié)果，是客觀存在的一種自然現(xiàn)象。 1.森林不合理的采伐，導(dǎo)致山坡荒蕪，山體裸露，加劇了水土流失，缺乏森林植被的山區(qū)在暴雨作用下，山洪極易形成。 14 2、山區(qū)采礦棄渣，將松散固體物質(zhì)堆積與坡面和溝道中。在缺乏防護(hù)措施的情況下，遇到暴雨，不僅會促進(jìn)山洪的形成，而且會導(dǎo)致山洪規(guī)模的加大。 3、陡坡墾殖擴(kuò)大耕地面積，破壞山坡植被，改溝造田侵占溝道，壓縮過流斷面，致使排洪不暢，增大了山洪規(guī)模和危害的范圍。 4、山區(qū)土建設(shè)施工中，忽視環(huán)境保護(hù)及山坡的穩(wěn)定性，造成山坡失穩(wěn)，引起滑坡與崩塌；堵塞排洪徑流，降低排洪能力。15 三、山洪的形成過

7、程 山洪的形成必須有足夠大的暴雨強(qiáng)度和降雨量，而由暴雨到山洪有一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)流、匯流、產(chǎn)沙過程。 （一）產(chǎn)流過程 影響山洪產(chǎn)流的因素有： 1.降雨 山洪形成的最基本條件。 2.下滲 山洪一般在歷時(shí)短、強(qiáng)暴雨作用下發(fā)生，形成山洪的主體是地表徑流，而地表徑流的產(chǎn)流形式為超滲產(chǎn)流。 3.蒸發(fā) 影響徑流的重要因素之一。 4.地下水 16 （二）匯流過程 山洪的匯流過程是由暴雨產(chǎn)生的水流由流域內(nèi)坡面及溝道向出口處的匯集過程。 1.坡面匯流 水體在流域坡面上的運(yùn)動(dòng)，稱為坡面匯流。坡面流程不長，歷時(shí)較短，一般在十幾分鐘到幾十分鐘之內(nèi)。 2.溝道匯流 經(jīng)過破面的水流進(jìn)入溝道后的運(yùn)動(dòng)，稱為溝道匯流或河網(wǎng)匯流。比坡

8、面匯流時(shí)間長，流域面積越大，溝道越長，越不利于山洪的形成，所以，山洪一般發(fā)生在較小的流域中，其匯流形式以坡面匯流為主。 3.影響流域水流運(yùn)動(dòng)的主要因素 （1）降雨空間分布（2）降雨強(qiáng)度（3）流域坡度和水系狀況 （4）水源比重17 （三）產(chǎn)沙過程 山洪中所攜帶的泥石物質(zhì)是由剝蝕過程以及流域中所積累的歷史山洪的攜帶物、沖積物和冰水沉積物所形成。 剝蝕作用較低地點(diǎn)的搬運(yùn)是指地球表面上巖石破壞過程及破壞產(chǎn)物從其形成地點(diǎn)移往過程的總稱。對山洪而言，最重要的有三種剝蝕過程或作用：風(fēng)化作用、破壞產(chǎn)物沿坡面的移動(dòng)、侵蝕作用。 1.地質(zhì)因素 2.風(fēng)化作用 指礦物和巖石長期處在地球表面，在物理、化學(xué)等外運(yùn)動(dòng)力條件

9、下所產(chǎn)生的物理狀態(tài)和化學(xué)成分的變化。有三種類型的風(fēng)化作用： （1）物理風(fēng)化作用 （2）化學(xué)風(fēng)化作用 （3）生物風(fēng)化作用 18 3.泥石沿坡面移動(dòng) 由風(fēng)化作用產(chǎn)生的松散物質(zhì)沿地表移動(dòng)，移動(dòng)的基本動(dòng)力是重力，并通過某種介質(zhì)間接起作用。這種風(fēng)化移動(dòng)的產(chǎn)物有三種：殘積層、坡積層、墜積層。移動(dòng)的方式主要分為：崩解、滑坡、剝落、土流、覆蓋層崩塌等。 4.侵蝕作用 侵蝕泛指在風(fēng)和水的作用下，地表泥、沙、石塊剝蝕并產(chǎn)生轉(zhuǎn)移和沉積的整個(gè)過程。對于雨洪，主要是水蝕的作用，水蝕是雨蝕、冰水蝕、面蝕、溝蝕、浪蝕等侵蝕的總稱。19山洪形成過程中的諸多要素20 四、山洪的運(yùn)動(dòng)特征和挾沙能力 山洪的運(yùn)動(dòng)特征不同于一般洪水，

10、它具有流速大、沖刷強(qiáng)、含沙量高、破壞力大、水勢陡漲陡落、歷時(shí)短的特點(diǎn)。 1.山洪的運(yùn)動(dòng)特征 山洪發(fā)生在較小山區(qū)流域，在強(qiáng)烈的暴雨作用下，水流快速匯集，形成洪水，很快達(dá)到最高水位。水流的最大流速同最高水位出現(xiàn)的時(shí)間基本一致，且漲水時(shí)的流速大于退水時(shí)的流速。 2.山洪的挾沙能力 在一定的水流條件下，水流所能挾帶懸移質(zhì)中床沙質(zhì)的飽和含沙量，稱為挾沙能力。在山洪的運(yùn)動(dòng)過程中，其含沙量不斷變化。隨著流域坡度的變緩，流動(dòng)阻力增大，一些較粗物質(zhì)沉降淤積，含沙量逐漸降低。213 山洪時(shí)空分布與災(zāi)害特性 一、山洪的時(shí)空分布 我國山洪的分布很廣，在多暴雨的山區(qū)、丘陵和高原都有山洪發(fā)生，只是破壞力因時(shí)因地差異很大。

11、 山洪的時(shí)空分布與暴雨的時(shí)空分布相一致。每年春夏之交我國華南地區(qū)暴雨開始增多，受其影響珠江流域在56月易發(fā)生山洪；隨著雨季的延遲，江西流域在6月中旬至7月中旬易發(fā)生山洪，6 7月主雨帶北移，長江流域此時(shí)易發(fā)生山洪；5 7月湖南境內(nèi)易發(fā)生山洪；四川省漢江流域?yàn)? 10月發(fā)生山洪；沿海一帶在6 9月的雨季也可能發(fā)生山洪。 22 二、山洪災(zāi)害的特征 1.分布廣泛 我國暴雨活動(dòng)的廣泛性決定了山洪災(zāi)害分布范圍廣，并且溪河洪災(zāi)更為突出。 2.發(fā)災(zāi)突然 由于激發(fā)山洪的暴雨具有突發(fā)性，導(dǎo)致了山洪災(zāi)害的 突發(fā)性，加重了山洪災(zāi)害。 3.成災(zāi)迅速 山洪暴發(fā)歷時(shí)短，成災(zāi)迅速，破壞性強(qiáng)，在山洪過境時(shí)造成巨大傷害。 4.

12、范圍集中 山洪的成災(zāi)對象是直接與山洪接觸的區(qū)域和建筑物等 ，成災(zāi)范圍小而集中。 5.沖擊為主 山洪具有較高的水位及很大的瞬間流量，其破壞形式主要是沖擊。 23三、山洪危害的表現(xiàn)形式 1.淤埋 山洪所攜帶的大量泥沙沉積，淤埋各種目標(biāo)，山洪規(guī)模越大，阻塞愈嚴(yán)重，對下游淤埋就越嚴(yán)重。 2.沖刷 在山洪的集流區(qū)和流通區(qū)，大量坡面土體和溝床泥沙被帶走，使山坡土層被沖刷甚至剝光，稱為難以利用荒地。 3.撞擊 快速運(yùn)動(dòng)的山洪特別是含有較大石塊時(shí)，具有很大的沖擊動(dòng)能。能摧毀橋梁、堤壩、房屋、車輛等各種設(shè)施。 4.堵塞 山洪匯入干流，挾帶大量泥沙阻塞河道，太高干流上游水位，使上游沿岸遭受淹沒災(zāi)害。 24 5.漫

13、流改道 當(dāng)溝床坡度減緩，大量泥沙會淤積下來，使溝床太高，造成山洪的漫流改道。 6.磨蝕 山洪中含有大量泥沙，在運(yùn)動(dòng)中對各種保護(hù)目標(biāo)及其防治工程造成嚴(yán)重的磨蝕。 7.彎道超高與爬高 山洪具有很大的流動(dòng)速度，有時(shí)能爬脊越岸，淤埋各種目標(biāo)。 8.擠壓主河道 25四、山洪災(zāi)害的調(diào)查評估 山洪災(zāi)害的調(diào)查評估主要是對山洪災(zāi)害的成因、活動(dòng)規(guī)律、規(guī)模和災(zāi)情等進(jìn)行調(diào)查和分析評估，為山洪防治提供依據(jù)。在山洪災(zāi)害發(fā)生后，應(yīng)盡早進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查。 災(zāi)情調(diào)查評估工作主要內(nèi)容如下： 1.災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間及區(qū)域 2.成災(zāi)的表現(xiàn)形式 3.人員傷害 4.經(jīng)濟(jì)損失264 山洪預(yù)報(bào) 一、山洪的氣象（降雨）預(yù)報(bào)方法 1.雷達(dá)暴雨監(jiān)視預(yù)報(bào)

14、2.衛(wèi)星云圖暴雨監(jiān)視預(yù)報(bào) 3.天氣圖預(yù)報(bào)暴雨 我國是個(gè)多暴雨國家，暴雨不僅強(qiáng)度大，而且發(fā)生頻次也高。27 我國暴雨監(jiān)視預(yù)報(bào)雷達(dá)暴雨監(jiān)視預(yù)報(bào)28衛(wèi)星云圖暴雨監(jiān)視預(yù)報(bào)29天氣圖監(jiān)視預(yù)報(bào)30二、山洪預(yù)報(bào)中的地質(zhì)地貌條件分析 山洪主要發(fā)生在山區(qū)和丘陵區(qū)溪溝中，由降雨徑流沖蝕陡谷坡上物質(zhì)。山坡坡度大，溝道縱坡大的溪溝易發(fā)生山洪；土壤多為沙性、空隙大、透水性能比較良好的山區(qū)，在暴雨中不易形成地表徑流，發(fā)生山洪的可能性較小。 通過分析來推斷天氣形勢能否產(chǎn)生暴雨，流域地表?xiàng)l件能否有利于山洪形成，間接的對發(fā)生山洪的可能性做出估計(jì)從而提前做出防御準(zhǔn)備。三、山洪預(yù)報(bào)的水文方法 根據(jù)水文測驗(yàn)所得到的資料進(jìn)行預(yù)報(bào)，即根

15、據(jù)上游站的流量、水位，按山洪匯流速度或匯流時(shí)間預(yù)報(bào)下游站的流量。315 山洪設(shè)計(jì)流量計(jì)算一、山洪防洪標(biāo)準(zhǔn) 防洪工程標(biāo)準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)兩種。根據(jù)擬定工程規(guī)模、工程性質(zhì)、范圍及其重要程度，山洪災(zāi)害的嚴(yán)重程度，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平等，要求準(zhǔn)確、合理的選定某一頻率作為計(jì)算洪峰流量的標(biāo)準(zhǔn)，稱為防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在大于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或非常情況下使工程仍能發(fā)揮其作用的安全標(biāo)準(zhǔn)，稱為校核標(biāo)準(zhǔn)。二、設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算 山洪洪峰流量是確定紡織工程構(gòu)筑物斷面尺寸的主要依據(jù)。目的是為山洪防治工程規(guī)劃提供各種規(guī)定平率和相應(yīng)的洪水流量。 32 我國幅員遼闊，各地氣候、地質(zhì)、地貌差別條件大，影響山洪洪峰流量的因素十分復(fù)雜，不可能

16、用一種簡單方法或普遍公式去適用于全國范圍。如果具有充分的水文資料，也可根據(jù)流量資料推求洪峰流量。 在山洪設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算中，一般采用： 洪水調(diào)查法 由洪水調(diào)查，可以確定洪水水位，調(diào)查溝段的過水?dāng)嗝婕皽系赖钠渌卣鲾?shù)值，根據(jù)這些數(shù)值，可以通過比降法，急灘法、卡口法計(jì)算洪水流量。 推理公式 經(jīng)驗(yàn)公式 包括一般經(jīng)驗(yàn)公式、中國公路科學(xué)研究所的經(jīng)驗(yàn)公式、公路科學(xué)研究所簡化公式、中國水利科學(xué)研究院水文研究所經(jīng)驗(yàn)公式、第三鐵路設(shè)計(jì)院公式、第二鐵路設(shè)計(jì)院公式。336 山洪防治 防治山洪，減輕山洪災(zāi)害，主要是通過改變產(chǎn)流、匯流條件，采取調(diào)洪、滯洪、排洪相結(jié)合的綜合治理措施來實(shí)現(xiàn)。主要措施有兩種：一是水土保持，

17、二是水庫調(diào)洪和滯洪。34一、山洪防治工程措施 1.排洪道 控制山洪的有效方式使溝槽斷面有足夠大的排洪能力，可安全的排泄山洪洪峰流量設(shè)計(jì)這樣的溝槽標(biāo)準(zhǔn)是山洪極大值。排洪道工程常位于山前區(qū)的城鎮(zhèn)、工礦、企業(yè)、村莊等，尤其適用地表坡度較大的情況。 淤積嚴(yán)重樓房建于排洪道中35 （1）排洪道的布置 1.排洪道應(yīng)因地制宜布置 2.排洪道的縱坡應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、護(hù)砌條件、沖淤情況等條件綜合考慮確定 3.排洪道在整個(gè)長度范圍內(nèi)力求保持寬度一致 4.應(yīng)盡量布置在城鎮(zhèn)、廠區(qū)、村莊的一側(cè)，穿越道路時(shí)，采用橋涵連接 5.盡量采用明溝，當(dāng)必須采用暗溝時(shí)，應(yīng)考慮檢修條件。6.排洪道進(jìn)口段應(yīng)選在地形地質(zhì)條件良好的地段。

18、36 （2）排洪道的護(hù)砌 護(hù)砌有以下幾種方式：1.一側(cè)防護(hù) 用于一側(cè)有建筑物需要防護(hù)，另一側(cè)不怕沖刷的溝道 2.二側(cè)防護(hù) 用于斷面寬，流速小，而且兩岸均有建筑物需要防護(hù)溝道 3.整體防護(hù) 適用斷面窄小或流速較大，兩岸有建筑物需要防護(hù)的溝道。37 （3）截洪溝 山坡上的雨水徑流經(jīng)常侵蝕坡而使其產(chǎn)生許多小水溝。為設(shè)置截洪溝以攔截山坡上的雨水徑流，并引至安全地帶的排洪道內(nèi)法。38 截洪溝設(shè)置與設(shè)計(jì)遵循以下幾點(diǎn) 1）截洪溝要盡量與坡面原有梗溝結(jié)合 2）為多攔截地表水，應(yīng)均勻布置，溝間距不宜過大 3）山區(qū)城鎮(zhèn)在改緩坡為陡坡地段，坡頂應(yīng)修截洪溝 4）一般布置至山坡植被差、水流急、凈流量大的地方 5）截洪溝

19、斷面大小應(yīng)滿足排洪量的要求 6）截洪溝與排洪溝相接處，高差較大時(shí)，應(yīng)修建跌 3940 （4）跌水 在地形比較陡的地方，為避免沖刷，減少排洪渠道的挖方量，下游常修建跌水。跌水分為單級跌水和多級跌水。跌水由進(jìn)口、消力池和出口組成 4142 2.谷坊 谷坊是山谷溝道上設(shè)置的梯級攔截低壩，高度一般為15m。 谷坊的主要作用：固定溝床侵基點(diǎn)，防治溝床下切和溝岸擴(kuò)張，使溝床逐漸淤高，穩(wěn)固溝床，以加強(qiáng)山坡坡腳穩(wěn)定性，防治溝岸崩塌，截留泥沙，不使其沉入溝道的下游，避免下游溝床的抬高，使溝床坡度變緩，降低水流速度，消減洪峰，減少沖刷，淤積起來的溝谷可以種植樹木，使荒溪得以改良。4344 （1）谷坊的種類 1）按建筑材料分 有混凝土谷坊、石砌谷坊、土谷坊、鉛籠谷坊，鋼筋混凝土谷坊 2）按透水性大小分 透水性谷坊和不透水性谷坊 3）按使用有效期分 永久性谷坊和臨時(shí)性谷坊 （2）谷坊修建位置 谷坊應(yīng)修建在支溝或大溪流的中上游沖刷比