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    从第一滴雨水到洪水,只差一条“汇流时间”公式

    放大字体  缩小字体 发布日期:2025-08-01 14:47:42   浏览次数:1  发布人:c219****  IP:124.223.189***  评论:0
    导读

    7月26日22:00—27日02:00,北京密云北部42km²的山地在150mm的短历时暴雨中形成3870m³/s的洪峰。雷达拼图显示,22:00最强回波顶高14km,23:30地面开始产流,次日凌晨00:42洪峰抵达潮河张家坟断面。7月28日,北京市密云区再次发布暴雨红色预警。同日,密云水库下泄流量紧急增至820立方米每秒,为后续强降雨腾出库容。这场与洪水的赛跑,胜负关键藏在一个公式中:坡面-河


    7月26日22:00—27日02:00,北京密云北部42km²的山地在150mm的短历时暴雨中形成3870m³/s的洪峰。雷达拼图显示,22:00最强回波顶高14km,23:30地面开始产流,次日凌晨00:42洪峰抵达潮河张家坟断面。

    7月28日,北京市密云区再次发布暴雨红色预警。同日,密云水库下泄流量紧急增至820立方米每秒,为后续强降雨腾出库容。

    这场与洪水的赛跑,胜负关键藏在一个公式中:坡面-河道汇流时间τc公式。它决定了雨水从山坡汇入河流的速度,也划定了山洪与可控洪水的分界线。

    01

    把暴雨“倒计时”算出来

    密云的这场雨,从“第一滴雨滴”到“最大洪峰”经过了2.7h——这正是小流域的汇流时间τc。掌握它,就能把“山洪的脚步声”翻译成“倒计时读秒”。

    汇流时间指降水或水流从流域的源头汇集到流域出口所需的时间,目前国际通用的坡面汇流时间公式,将四大要素浓缩为幂函数:


    式中:L为坡面长度(米);n为曼宁糙率系数,地表阻力指标;i为有效降雨强度(毫米/小时);S为坡度(百分比或角度)。

    02

    三大地形因子,如何左右洪水命运?

    1.坡度(S):重力的加速器

    坡度是水流的核心驱动力。四川大学试验发现:坡度越陡,雨强对汇流时间的压缩效应越显著。

    45°陡坡上,雨强指数为-0.40(雨量倍增,汇流时间缩短至1/2.3)。

    5°缓坡上,雨强指数仅为-0.25(同等雨量下,时间仅缩短至1/1.8)。

    北京密云山区平均坡度超30°,一旦遭遇极端雨强,汇流时间将呈“崩塌式”缩短,洪水猝不及防。

    2.曼宁系数(n):地表的刹车片

    曼宁系数表征地表对水流的阻力。其值受两项因素支配:

    地表材质:沥青路面n≈0.01,灌木丛生地表n可达0.43。

    微观地形:喀斯特山区试验显示,岩石与坡面夹角从30°增至180°时,曼宁系数先降后升,90°垂直岩壁阻力最小。

    3.坡面长度(L):决定流域形状,进而影响洪峰缓急

    狭长流域(L大)汇流时间长,洪峰平缓;扇形流域(L小)支流同步汇入,洪峰尖锐。密云水库上游潮白河流域呈羽状分支,易因多点暴雨遭遇“洪水叠加”。

    03

    公式之外——普通人应该知道的防汛知识

    1.暴雨预警分级与行动

    蓝色预警(12小时雨量≥50mm):减少外出,避开低洼地,检查排水设施。

    黄色预警(6小时雨量≥50mm):避免前往山区、河道,暂停户外作业。

    橙色预警(3小时雨量≥50mm):立即转移至安全场所,远离高危区域。

    红色预警(3小时雨量≥100mm):非必要不外出,做好紧急撤离准备。

    2.洪水预警应对

    收到洪水预警后,立即向高地、坚固建筑高层转移,远离河道漫滩、桥梁涵洞等地。


    图源:千库网

    3.山洪来临时的逃生方向

    向沟道两侧高地垂直奔跑,切勿顺沟逃生;已被洪水包围时,抓住树木、岩石等固定物,拨打110/119并报告地标位置,手机无信号可连续挥动鲜艳衣物或吹救生哨。

    4.城市内涝应对

    避开漩涡、喷涌积水处(可能是缺失井盖的下水道);


    图源:千库网

    远离灯杆、电箱等带电设施,若家中进水立即关闭电源;车辆熄火被困时,弃车逃生并利用安全锤破窗。

    5.家庭应急包中必备物品

    手电筒、救生哨、高能量食品、急救药品、漂浮绳(可自制)。

    最后提醒广大市民朋友:请及时关注北京气象局官网及“气象北京”公众号发布的暴雨预警信息,预警期间非必要不前往风险区域,遇低洼积水路段注意绕行,切勿强行通过,确保出行安全。

    参考资料:

    1.《山区流域坡面汇流时间参数优化试验研究》(彭清娥,赵明辉,史学伟,黄尔,工程科学与技术,2018年50卷第5期)

    中华人民共和国水利部《山洪灾害调查与评价技术规范》(SL767-2018)

    2.《工程水文学》(第四版) 河海大学出版社

    3.《北京山区崩塌、滑坡、泥石流灾害空间分布及其敏感性分析》(北京林业大学学报)

    4.《北京市水务局提醒:防汛关键期,重要的事情要谨记》https://swj.beijing.gov.cn/swdt/swyw/202507/t20250724_4158086.html

    5.《北京升级发布洪水红色预警!直击救援一线→》

    https://mp.weixin.qq.com/s/fkJ4mp_r-VD5y6yiVfcrxA

    来源:蝌蚪五线谱

    编辑:二分

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