3.2　历史洪水调查内容与方法

3.2.1　调查主要内容

历史洪水调查一般以行政区划县（区）或沿河村落为单位进行典型历史洪水调查，主要目的是了解调查区域内历史山洪灾害状况，为分析评价收集高水资料，为水位-流量关系确定、洪水计算成果复核等提供参考依据。

山洪灾害历史洪水调查包括典型场次历史洪水调查和沿河村落洪水痕迹（洪痕）调查两种方式。其中典型场次历史洪水调查一般以县（区）级行政区域为调查对象，沿河村落洪痕调查一般以村落附近具体河沟为调查对象。两种调查方式相互联系、相互补充，但侧重点不同。典型场次历史洪水调查主要是反映调查行政区域的山洪灾害总体情况、洪水特征、区域内洪水及灾害分布、损失情况等。沿河村落洪痕调查主要是取得村落附近大洪水的高洪沿程水面线资料，用于分析率定水位-流量关系、复核现状防洪能力等方面，沿河村落洪痕调查的成果也作为典型场次历史洪水调查的基础资料。危险区沿河村落河沟一般都要进行洪痕调查，与河沟断面测量同步进行。

典型场次历史洪水调查分析应结合水文基本资料的收集处理，按照历史洪水调查相关要求和规范进行现场调查，其主要内容如下：

（1）流域基本情况调查，包括流域地理位置、地形地貌、地质、土壤植被、河流水系、水文站网布置、水工程建设情况、社会经济概况、水质污染等基本情况，并收集地形图及平面高程考证等资料。

（2）历史山洪灾害情况调查，包括灾害发生次数及其对应时间、灾害发生位置、灾害类型、灾害损失情况、降雨历时、总雨量、最大雨强、最大雨强至灾害发生的时距、降雨发生至灾害发生时距、洪水过程等。

（3）历史洪水痕迹（简称洪痕）调查及河道测量，调查洪痕位置并测量其高程和平面坐标，并对各洪痕点进行可靠性和代表性的分析和评定；测量调查河段的纵断面、横断面；必要时对调查河段进行河道地形测量。

（4）最高水位、洪水总量、洪峰流量估算和重现期估算等分析。

（5）对调查成果进行可靠性评定，编写调查报告。

3.2.2　调查方法

3.2.2.1　调查步骤

历史洪水调查的步骤一般包括组织准备、河段踏勘、调查访问和核查4步。

（1）组织准备，包括资料收集、调查技术路线确定、人员安排与培训、仪器检校等工作内容。

（2）河段踏勘，对拟定的调查对象进行实地踏勘，了解流域基本情况、河流水系及演变情况、水文站点布置情况、人类活动情况、风土人情及古建筑情况等。

（3）调查访问，常用的调查访问方式一般有个别访问、开调查会等形式。

（4）核查，对调查访问的资料进行核查或专题考证。

3.2.2.2　调查河段的选择

调查河段应具有一定数量的洪痕，便于推算洪峰流量。一般情况下，调查河段的选择应考虑下列条件：

（1）符合调查的目的和要求。历史洪水调查主要是研究历史洪水对沿河村落居民的影响。选择的河段应尽量靠近沿河村落，以满足山洪灾害分析评价的需要。历史洪水调查河段确定还要兼顾预警设施布置情况。

（2）为能调查出一定数量可靠的历史洪痕，调查河段一般要求选的长一些，最好洪痕能包含整个沿河村落。在所选的调查河段内最好两岸有老建筑或若干容易遭受洪灾而位置高低适当的房屋，以便查询历年最高洪水位。

（3）为了准确推算流量，调查河段内要求推算流量的河段（简称推流河段）在水文站附近，推流河段可与水文站测验河段一致，以便利用水文站的水位-流量关系推算流量。在无水文站的河段，推流河段的长度一般比调查河段短一些，但要求河道比较顺直，断面形状相近，有一定的水面落差。

（4）河道平面位置及断面多年没有较大变化，当年发生洪水时的过水断面、河床情况应是可以求知的。由于修堤、筑坝、建桥等人类活动，改变了河流的天然水流或断面条件，要尽量避免选择这样的河段作为调查河段，如果无法避免则应该调查清楚修堤、筑坝、建桥和断面变化时间，选择现状条件的历史洪水进行调查。

（5）当利用控制断面或人工建筑物推算洪峰流量时，要求该河段的水位受其下游瀑布、急滩、窄口或狭谷等控制；洪水时建筑物能正常工作，水流渐近段具有良好的形状，无旋涡现象；建筑物上下游无因阻塞所引起的附加回水，并在其上游适当位置具有可靠的洪痕。

（6）兼顾测量工作方便、作业安全条件。

3.2.2.3　历史洪水成因的甄别

山洪灾害类别繁多，各地洪水及灾害的成因不尽相同，即使在同一地区，往往也有几种洪水成因。弄清洪水成因，对于洪水特性的认识、山洪灾害的防御与预警均具有重要的意义。一般各地的洪水及对应的山洪灾害成因大致可以分成以下几类：

（1）溪河暴雨洪水。溪河暴雨洪水指洪水及灾情直接由流域暴雨产生。溪河洪水受流域暴雨影响上涨，超过河道或断面的泄洪能力引起灾情。多数洪水均属于这一类型，这也是山洪灾害调查主要研究的对象。

（2）壅高洪水。壅高洪水也是山洪灾害中常见的类型。由于洪水挟带大量杂物，在狭窄河段形成堵塞，壅高水位，造成上游水位异常偏高形成灾害。还有一种由于干支流汇合区，干支流洪水相互顶托，壅高水位，特别是山洪灾害调查流域普遍偏小，下游较大干流河流的回水顶托会使支流洪水水位出现异常偏高，这种情况下需结合干流洪水分析支流洪水，仅分析支流流域暴雨洪水存在一定的片面性。

（3）山体崩塌洪水。山丘区在遭遇暴雨时，两岸山体易发生崩塌，崩塌体堵塞河道而形成天然坝体，拦蓄河水，造成上游水位抬高，两岸受灾。另外当蓄水位达到一定高度后，引起溃坝而在下游造成大洪水及灾情。

（4）泄洪洪水。水电站等涉水建筑开闸泄洪，经过电站调蓄后改变天然来水情形，形成泄洪洪水，其特点为涨洪历时非常短，洪水过程不连续。

（5）溃决洪水。大坝溃决给下游造成异常洪水，对坝下游造成灾害。除此之外，山溪河道坡降较大，河道弯曲，两岸为自然形成边坡，在遭遇大洪水时，也可能在某狭窄的位置，冲垮边坡，洪水改道，对居民带来大的洪水灾害。

（6）综合洪水。由以上两种及两种以上洪水的叠加。实际工作中调查到的多数历史洪水为多种因素造成的综合洪水，但一般有主次之分。

3.2.2.4　历史洪水发生时间的调查

洪水发生的年份和日期对洪水重现期的估算有重要意义，上下游或邻近流域洪水的年份和日期，有很强的关联性。山洪灾害所调查的流域均为小流域，调查洪水发生的年份与日期还可以与暴雨进行关联，进一步研究暴雨洪水关系。

洪水发生的年份和日期可通过以下几种途径获得：

（1）根据洪水资料考证。

（2）从访问中了解洪水发生的时间，通过对沿河村落老人的走访调查，还可结合历史上发生的较大事件或群众记忆深刻的事情推算。

（3）根据石刻、传说、文物记载、庙宇、建桥等碑文调查远期洪水发生的时间。

（4）分析邻近河流的历史洪水确定。

3.2.2.5　洪痕的调查与确定

1.洪痕调查的一般方法

河道内每发生一次洪水，都有一个最高洪水位。洪痕是最高洪水位所遗留的泥印、水迹，人工刻记以及其他一切能够代表最高洪水位到达位置的标志物。洪痕是确定最高洪水位、绘制洪水水面线和计算洪峰流量最直接的依据。如果调查的洪痕不准确，洪水调查成果的质量就难以保证。因此，洪痕的调查，在历史洪水调查中具有特别重要的地位。洪痕位置一般通过对自然物的观察或走访指认确定。

洪痕的调查尽可能在河边村庄附近进行，能够在同一位置收集到历史上几场洪痕且便于测验的位置是最佳位置；如果能够收集到几场洪水的相互关系，就给历史洪水排序及历史洪水重现期的估算提供了较为可靠的一手资料。洪痕调查应优先选择精度较高的洪痕为主要对象，如固定建筑物上的洪痕、题刻等。在洪痕调查中应按洪水场次分别调查，不得将不同场次洪水的洪痕混在一起。

洪痕的位置，应尽可能利用比较顺直的河段或控制断面（如急滩、卡口、滚水坝、桥梁等）进行调查。洪痕相距的距离及需调查的个数视有无控制断面及所采用的方法而定。两个洪痕的距离不宜过长，距离过长会由于中间常有支流汇入或河道断面、河底比降的急剧变化使水面坡降曲折。距离也不宜太短，过短时洪痕高程测量的误差对比降的计算影响较大。为了准确地推算洪峰流量，在一河段中，一般应调查同一场次洪水3个以上的洪痕，连成洪水水面线，以便与该河段中低水位水面线和河床纵断面相比较，从而判断其合理性。洪痕最好在左右两岸进行调查，在弯曲河段，由于水流离心力的作用，凹岸的水位常较凸岸的高；在有风浪或回水、壅水影响的河段，应分析其对洪痕的影响并进行合理改正。树干上的洪痕应考虑树木生长的影响。

2.弯道河段的洪痕调查

大多数情况下，洪水调查要选择比较顺直的河段或控制断面（如急滩、卡口、滚水坝、桥梁等）进行调查。但在山丘区，受地形限制，居民常选择河弯道平坦区域居住，因此，山洪灾害洪痕调查需在弯道段调查。

河湾水流受离心力作用，水面变化较为复杂。在横向上，凹岸水位通常高于凸岸而出现横比降。有些弯道的横比降很大，调查时应注意两岸均要调查，并根据实际情况确定河湾洪痕高程。

（1）调查对象主要在一岸时，可以选择同岸洪痕高程作为洪痕高程。

（2）弯道两岸均有调查房屋或分析对象时，取两岸平均作为洪痕高程。

在这种情况下，防灾对象控制断面成灾水位确定要注意弯道水流的影响。成灾水位一般为防灾对象居民户中最低的宅基地高程，当防灾对象位于弯道凹岸，控制断面成灾水位应为最低宅基地高程减去凹岸水位与平均水位的差值；当防灾对象位于弯道凸岸，控制断面成灾水位应为最低宅基地高程加上凹岸水位与平均水位的差值。

3.荒僻地区的洪痕调查

荒僻地区既包括杳无人迹的森林、荒芜地带，也包括人畜罕至的深山峡谷河段。在这种情况下，无法依靠走访的方法来确定洪水位，给洪痕的确定带来了一定困难。荒僻地区洪痕调查在山洪灾害历史洪水调查中较为少见，但部分村落属于高山移民或新农村建设的村落，新建的沿河村落尚没有遭遇较大洪水，也不便通过走访确定洪水位，可以按照荒僻地区来进行洪痕调查。荒僻地区洪痕可以按照以下方法确定：

（1）根据河流淤积物的高度来判断。

（2）根据洪水冲刷痕迹来判断。

（3）根据洪水对两岸所引起的物理、化学及生物作用的标志来判断。

4.洪痕可靠程度的评定

洪痕经现场访问调查之后，应对其可靠性作出评价，以便供给分析使用者参考判断。洪痕可靠程度的评定一般从两个方面考虑，即单个洪痕可靠性的检查和群点之间的比较。

（1）单个洪痕可靠性检查。

1）群众记忆及指认洪痕的情况是否确切具体，指认者是当时目睹或事后传闻，介绍的情况是否具体逼真及符合实际（如当时指认者年龄是否已达到记事能力、是原住居民还是外来户、洪水时活动的可能性等），所指洪水位是否为最高洪水位。较多指认者因躲避洪水并未见到洪峰水位，旁证材料是否确实，不同被走访者指认的洪痕水位高程是否矛盾。

2）洪痕标志物是否固定、具体和明显。以现有房屋、庙宇、码头、梯步等为洪水标志物的洪痕比较固定，而已倒塌的、改建的建筑物则不能称之为固定；洪痕标志物如果指的是某一台阶、窗沿或门槛等则比较具体，若指坡度的一半或比地面高出若干尺就比较含糊；倘若保留着天然洪水痕迹或人工标记的如“洪水到此”之类的题刻属于明显，否则不能算明显，可靠性就要降低。

（2）多个洪痕点可靠性检查。在纵断面图上对同一年的洪痕点相互比较，如果所有洪痕点均比较可靠，且都能代表河道的平均水位，则这些点据应大致沿水流方向呈带状密集分布。若有些洪痕点偏离较远，则应当检查偏离的原因。往往有些点的偏离是一种特殊水流现象的客观反映，如弯道河段凸岸、凹岸的水位；死水或回流区的水位等。经过分析，如果洪水位偏离的方向同所在地点的地形地貌条件相符，这样的洪痕点仍然划为可靠。但由于其代表性不足，不能直接用于绘制水面线和推算流量，必须加以补充说明，在应用时要加水位改正。

洪痕的可靠性，可分为3级，即可靠、较可靠和供参考，详见表3.1。

3.2.2.6　洪水过程调查

山洪灾害历史洪水调查的核心是最高洪水位和洪峰流量，但仅有最高洪水位和洪峰流量，一般还不足以说明洪水的大小，需调查洪水过程。洪水过程线通常有3种类型：尖瘦型、肥胖型和多峰型。洪峰流量大的洪水，洪水量不一定大，反之亦然。此外，从山洪灾害预警着眼，不同的洪水过程有不同的预警时间或预警水位。所以从这种意义上看，洪水过程的调查也是重要的。

洪水过程的调查，理想的状况是获得洪水全部过程，但实际调查中很难获得。在这种情况下，应至少弄清楚该场洪水是单峰还是复峰、干支流洪水的主要来源、洪水持续时间和峰现时间等要素。

3.2.2.7　雨情与暴雨调查

1.雨情调查

在以降雨为主要洪水成因的地区，洪水的大小总是同降雨大小相联系，雨情调查的资料往往对洪水调查成果起旁证作用。洪水过程线的绘制、洪水地区组成，都需要结合流域面上的雨情资料进行分析。因此，在进行洪水调查时往往需要调查雨情。山洪灾害调查评价最终目的之一是采用降雨量对山洪灾害重点防治区内沿河村落、集镇、城镇等防灾对象进行预警。把雨量与洪水紧密联系起来，更加需要调查雨情对分析计算进行验证。雨情调查的基本内容包括降雨成因、降雨量、降雨起讫时间、降雨过程变化及前期降雨情况；另外，还要了解降雨的走向、降雨期间的主要风向风力变化。在山洪灾害调查中，雨情调查是较为困难的项目，所得的资料往往较少，且可靠性不高，需进行全面的分析、比较确定。

2.暴雨调查

山洪灾害调查区域一般雨量站稀少，已有的观测记录不能完全反映暴雨的时空分布。近年来中小河流建设、山洪灾害预警建设，各区域布设了部分雨量观测站点，对暴雨的观测有了很大改善。山丘区暴雨受局部地形影响，区域差异大，现有观测站点对于短历时暴雨、局部性的暴雨仍不能完全控制，有的还可能存在较大观测误差，因此暴雨调查在实际工作中是较重要的。山洪灾害暴雨调查包括无观测站区域暴雨量的调查和观测资料的复核。

（1）无观测站区域暴雨量的调查。在没有雨量观测站的地区，暴雨可通过调查取得。暴雨量调查，先从暴雨中心地区开始，逐渐向周围地区扩散。降雨量可根据群众使用的生产、生活用具，按其盛水体积和承雨面积折算成降雨深度。调查过程中需注意承雨器所在的位置对雨量值有一定影响，如场地是否空旷、四周是否有地物、地物的高度和距离等。另外，要了解承雨器在雨前是否储水，降雨过程中有无旁溢、渗漏、取水、外水加入等现象。

每个调查点最好能取得两个或两个以上的调查成果，将各点调查雨量分别绘在图上进行合理性检查，并勾绘出暴雨等值线。

（2）对雨量观测值资料的复核。处于山丘区暴雨中心地区的雨量站，受雷电、风雨、落叶等影响，可能出现仪器故障，造成观测资料不准确。这种情况下的雨量观测值要进行调查复核。在山洪灾害调查实践中，一般根据相近流域内数个雨量站观测资料，结合地形条件和暴雨走向等进行综合分析，复核观测资料的准确性。

3.2.2.8　河道与断面情况调查

河道与断面情况调查是历史洪水调查中最重要的调查内容之一。河道的变化，大则决口、改道，小则断面冲淤交替，这对洪水可能形成的灾害都有直接影响。山溪性河流，受人类活动影响，发生分流、决口、改道的情况较多。水土流失致使河床淤高断面增宽，改变行洪能力，多沙坡陡溪河常常容易引起决口和改道。河道和断面情况调查的主要内容应包括影响过水面积、水面比降及河床糙率变化的各项因素。

影响过水面积的因素较多，在不同的河段有不同的表现。例如，人们整治河道、裁弯取直、修堤筑坝等活动可以改变河道的原有面貌；断面内死水、回流、斜流区的存在会导致有效过水面积减小；有明显冲淤变化的河段断面面积有可能偏大或者偏小。河道或断面变化很大的河段，不能作为洪水调查河段。河道的冲淤变迁，当地居民对短期内的变化常不注意，但对较长时段内总的变化则有清楚的认识。计算流量时河道的冲淤变化，仅有定性的描述还远远不够，必须有定量的概念。一般可借助河边的石级、题记、窑洞、墙壁等明显标志物为标记，询问河道冲淤的具体深度。但山洪灾害调查的小河流一般冲淤变化很难量化，而断面的冲淤对流量的影响非常大，调查时一定要注意调查河段的选择。例如，在重庆丰都龙河进行历史洪水调查时，在上游石板水、三建河段，当地老百姓都反映2016年“7·19”洪水小于1982年洪水，但在下游安宁河段2016年“7·19”洪水洪痕位置却显著比1982年洪水洪痕位置高。安宁河段2016年“7·19”洪水刚发生，洪痕清晰可见；1982年洪水当地曾经进行洪水调查并立碑为记，很多人亲身经历，指认相符，应比较可靠。难道是由于区间来水的影响造成上下游洪水排序不一致？经过现场调查人员的重新调查与复核，安宁场右岸前几年建造了一个大的练车场，在右岸边坡筑土修建了一个宽约50m，长约150m的大平台，致使高水时断面相比建造前明显缩小。因此，2016年“7·19”洪水发生时断面比1982年洪水时明显变小，受此影响，安宁河段洪水排序与上游不一致。调查人员在安宁河段下游500m处一个断面变化不大的渡口，获知2016年“7·19”洪水比1982年洪水低两个台阶。因此，调查河段断面是否发生大的变化对调查洪水排位及计算有非常大的影响。

河段的水面比降受很多因素的影响，当调查河段下游有垮山、堆渣、建桥、筑坝等情况时，过水断面收缩，对上游产生回水，受回水影响河段的水面比降减缓。在有较大支流汇入的地方，同一次暴雨产生的洪峰，由于汇流时间不同，一般是支流的洪峰先出现，干流洪峰后出现。支流洪峰汇入时，向干流倒灌、顶托，在干流出现回水；干流洪峰来到时，又向支流倒灌、顶托，在支流形成回水。但每一次洪峰出现时的最高洪水水面线不能单独调查出来，所调查的最高水面线是两次洪水（包括回水水面线）最高洪水位轨迹的外包线。在这样的地方调查洪水，要着重了解各个断面最高水位出现的时间、水面流速的变化，以便从调查的两次洪水最高洪水位轨迹外包线中分解出各次洪水的最高水面线和水面比降。

影响河床糙率的因素，主要有河床组成，岸壁特征，滩地植被种类、密度和高度等。此外河床及河流平面形态的改变也有影响。这些因素都应包括在整个历史洪水调查范围内。

3.2.3　调查资料的整理

历史洪水调查资料的整理包括现场整理和最终成果的整编。

3.2.3.1　资料现场整理与分析

现场整理是在现场实地调查过程中边访问、边整理、边分析。山洪灾害调查由于项目的特殊性，调查地点分散、流域较小、可靠的洪痕较难获得、流域关联性相对较弱，因此现场的整理分析显得更为重要。

在涪江某支流调查时，调查区域在2013年发生了较大洪水，人们对洪水记忆深刻，部分洪痕具有较明显的标志。在调查区域2km的河段内调查及测量了9个洪痕点，当晚在室内进行综合合理性分析时，发现洪痕点分布散乱，部分洪痕点高程相差达1.5m，所有点分布在宽1～1.5m的带形内。第二天重新返回现场一一核对，核对测量及调查并无差错，经过实地查勘、观察水流的流态，洪痕点分布散乱的原因主要是由于调查河段选择在特殊地形造成，由于该河段为弯道、环向水流及波浪等原因引起洪痕点分布散乱。类似这样的问题，不进行现场整理分析，离开现场后难以弄清楚。

现场资料的整理内容及一般要求如下：

（1）访问记录要及时整理，对群众介绍的水情、雨情、灾情以及河道特性等方面的主要情节要落实，存在矛盾的部分要综合性分析。

（2）所有的测量记录做到随时观测、随时计算，并标明测量路线示意图，附加必要的文字说明。计算成果经校对后，编制水准点成果表、纵横断面成果表，绘制河道简易地形图、纵横断面图。

（3）从纵断面图上对洪痕点的可靠性和代表性进行分析评定，对突出点要分析偏离的原因，如果原因不清楚应立即复查。

（4）根据调查材料和测量成果估算各个洪水年份的洪峰流量和洪水总量。

（5）对调查资料和计算成果进行分析，如洪水发生的年份和日期是否可靠；降雨时间与洪水出现的时间是否相应；调查期内的大洪水年份有无遗漏；洪水的大小顺位关系是否合理；计算的洪峰流量、洪水总量是否有偏大或偏小的现象等，均要在现场做必要的检查和分析。

3.2.3.2　最终调查成果的整编

调查的野外工作全部结束后，应以一个区县（较大流域可以以一个流域）为单元，将调查成果进行系统、统一的整编。整编是在现场整理的基础上进行，主要是进行流域或地区面上的合理性检查及综合分析，然后以图和表的形式将历次调查资料按照一定的顺序综合起来。