河道主要控制點(diǎn)降雨量與水位漲幅關(guān)系分析

張祖鵬，賀石良，范 曄，陸永娟

（1.長興縣水文站，浙江 長興 130000；2.松遼水利委員會流域規(guī)劃與政策研究中心，吉林 長春 313100）

長興縣是浙江省暴雨中心之一，洪水發(fā)生頻繁，沿西苕溪、泗安塘兩岸經(jīng)常受洪水災(zāi)害的威脅，據(jù)長興歷史資料記載：1912—1949年，共發(fā)生洪災(zāi)27次，建國后發(fā)生洪災(zāi)30余次。近年來長興縣發(fā)生較大洪水的年份有 1999，2006，2007，2009。從歷來來的防洪經(jīng)驗證明，正確、及時的水雨情預(yù)測，可以有效地應(yīng)對洪水對社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的破壞，減少社會經(jīng)濟(jì)和人員傷亡。

1 計算方法

目前長興縣骨干河道西苕溪、泗安塘、長興港、夾浦港，都設(shè)立有常年水位觀測站，采用1999年（統(tǒng)計分析990630洪水），2005-2011年的洪水要素摘錄數(shù)據(jù)、降雨量摘錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制點(diǎn)降雨量與水位漲幅關(guān)系的統(tǒng)計分析。

統(tǒng)計每次洪水的場次、起漲時間、峰現(xiàn)時間（控制點(diǎn)水位最高）、起漲水位、峰現(xiàn)水位、降雨量、水位漲幅等因素。為了分析降雨量與水位漲幅的變化趨勢和相互關(guān)系，擬和該序列相互變化的線性趨勢，采用線性回歸方程：

其中：a，b為回歸系數(shù)，ξ為殘差，回歸系數(shù)b表示降水量變化速率的大??；r為水位漲幅；i為降水量。

分別計算了不同場次洪水的變化速率和趨勢系數(shù)。該次分析取顯著性為0.05，相應(yīng)的臨界相關(guān)系數(shù)為0.15，當(dāng)回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)大于臨界相關(guān)系數(shù)時，則認(rèn)為趨勢是顯著的。降雨量與水位漲幅關(guān)系見圖 1，2，3，4。

2 數(shù)據(jù)處理

天平橋站的降雨量與水位漲幅統(tǒng)計結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)偏離較多點(diǎn)所代表的洪水場所，降雨都出現(xiàn)較為明顯的不均勻性。以港口站第21場次洪水分析，港口站控制點(diǎn)的2009-8-108：00至2009-8-11日13：00降雨量為25.9 mm，而港口站上游安吉地區(qū) 2009-8-108：00至 2009-8-11日 13：00的平均降雨量約為137.5 mm，經(jīng)過對控制點(diǎn)港口站降雨量修正以后，點(diǎn)子呈現(xiàn)較為明顯的線性相關(guān)關(guān)系。修正后的降雨量與水位漲幅關(guān)系見圖5，圖 6。

以上的示例實(shí)際顯示，降雨量與水位漲幅之間存在極為復(fù)雜的相關(guān)特性，學(xué)術(shù)上統(tǒng)稱這類數(shù)據(jù)特性為不確定性或者高復(fù)雜性。只有通過細(xì)微的分析，篩選和修正以后的統(tǒng)計序列才能用于分析，計算。

圖1 港口站降雨量與水位漲幅關(guān)系圖

圖2 天平橋站降雨量與水位漲幅關(guān)系圖

圖3 長興站降雨量與水位漲幅關(guān)系圖

圖4 夾浦站降雨量與水位漲幅關(guān)系圖

3 結(jié)果及分析

通過分析經(jīng)過修正后的長興縣骨干河道主要控制點(diǎn)的降雨量與水位漲幅關(guān)系圖，可以進(jìn)一步推算得出各控制點(diǎn)降雨量與水位漲幅的相關(guān)關(guān)系，值得注意的是河道的水位漲幅，既取決于是河道對應(yīng)上游的降雨量的大小，也取決河道上游流域下墊面土壤含水量的飽和程度，更取決于降雨強(qiáng)度。

港口站：除長興縣降雨量影響外，還受到上游安吉縣降雨及水庫泄水的影響。

圖5 修正后的港口站降雨量與水位漲幅關(guān)系圖

圖6 修正后的天平橋站降雨量與水位漲幅關(guān)系圖

長興站：通過對上游訪賢、尚儒、槐花坎、諸道崗及天平橋5個站同期降雨量對比分析，發(fā)現(xiàn)偏離較大的點(diǎn)都是降雨分布不均造成，如2006年7月8日至7月9日期間降雨，長興9.6 mm、天平橋8.0 mm、訪賢11.3 mm、尚儒4.2 mm、槐花坎14.7 mm均不太大，但諸道崗降了153.1 mm雨量，結(jié)果引起長興港水位上漲0.40 m。當(dāng)上下游降雨量差不多時，線性關(guān)系較明顯。

天平橋站：由于受到上游水庫調(diào)洪控制運(yùn)行影響，線性關(guān)系較差。以1996年泗安水庫調(diào)洪控制運(yùn)行計劃為例，水庫起調(diào)水位12.61 m（85 m高程，未注明為吳淞高程），此水位以下水庫正常蓄水；當(dāng)超過時，若天平橋水位未達(dá)5.54 m，水庫開始放水；當(dāng)天平橋、林城、虹星橋水位超過安全水位后，多余水量作倒斗積水處理進(jìn)行分洪；當(dāng)天平橋水位退至6.04 m時，待斗區(qū)和分洪區(qū)積水排空后，水庫放水，使天平橋水位維持6.04 m。因此，一旦上游水庫開始調(diào)洪，下游河道水位漲幅與降雨量的關(guān)系就比較復(fù)雜。

夾浦站：由于河網(wǎng)、漾蕩密布，又靠近太湖，容易受到太湖水頂托影響，因此受降雨量強(qiáng)度影響的水位漲幅數(shù)值沒有其它站點(diǎn)明顯。.