不同面雨量計(jì)算方法的產(chǎn)匯流計(jì)算

吳丹

（湖南省長(zhǎng)沙水文水資源勘測(cè)局 湖南長(zhǎng)沙 410000）

不同面雨量計(jì)算方法的產(chǎn)匯流計(jì)算

吳丹

（湖南省長(zhǎng)沙水文水資源勘測(cè)局 湖南長(zhǎng)沙 410000）

中小流域一般屬于實(shí)測(cè)水文資料缺乏地區(qū)，河流水文站點(diǎn)不僅稀少，觀測(cè)方法通常也比較簡(jiǎn)陋，資料的可靠性也比較差，不能很好地掌握流域的水情特性。但是中小流域一般都有較長(zhǎng)降雨觀測(cè)資料。為了解決無(wú)（缺）水文資料地區(qū)的中小流域設(shè)計(jì)洪水的問(wèn)題，從暴雨推求洪水的思路出發(fā)，探討比較了不同面雨量推求方法在中小流域洪水設(shè)計(jì)中的適用性。

黃金洞河流域；面雨量；設(shè)計(jì)暴雨；產(chǎn)流；匯流

1 問(wèn)題的提出

論文針對(duì)平江縣地形特點(diǎn)、水文特性和資料條件，以缺乏實(shí)測(cè)流量資料的黃金洞河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，選取流域中僅有的2個(gè)具有較長(zhǎng)雨量資料的金塘站、長(zhǎng)壽站，收集兩個(gè)站30年單站雨量資料，統(tǒng)計(jì)逐年最大1h、3h、6h、24h雨量，分別采用算術(shù)平均法和點(diǎn)面折算法求得面雨量，再采用《湖南省暴雨圖集》中的初損法進(jìn)行產(chǎn)匯流計(jì)算分析，并對(duì)兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

2 點(diǎn)面折算法和算術(shù)平均法進(jìn)行設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

通過(guò)計(jì)算分析，得到金塘站雨量頻率曲線。查《湖南省暴雨洪水圖集》短歷時(shí)暴雨點(diǎn)面關(guān)系曲線，最大1h、3h、6h、24h雨量點(diǎn)面折算系數(shù)分別為0.870、0.874、0.901，內(nèi)插而得最大3h雨量點(diǎn)面折算系數(shù)為0.872，因此流域50年一遇最大1h、3h、6h、24h設(shè)計(jì)面雨量分別為59.3mm、87.3mm、126.4mm、208.0mm。流域除了上游金塘站，還有出流斷面上的長(zhǎng)壽站，采用算術(shù)平均法求得其面雨量。通過(guò)計(jì)算分析，得到雨量頻率曲線，流域50年一遇最大1h、3h、6h、24h設(shè)計(jì)面雨量分別為63.1mm、113.1mm、145.5mm、216.7mm。兩種方法的參數(shù)取值及設(shè)計(jì)值見表1。

表1 暴雨頻率計(jì)算結(jié)果

3 典型的選擇及暴雨時(shí)程分配方法

對(duì)黃金洞河流域洪澇災(zāi)害較嚴(yán)重的歷史暴雨分析表明，2010年主汛期峰高、量大、陡漲陡落，降雨特性應(yīng)較為接近設(shè)計(jì)暴雨的條件。因此，選擇了2010年6月19日汛期降雨作為典型暴雨過(guò)程。分別用兩組設(shè)計(jì)暴雨數(shù)值進(jìn)行同頻率法的時(shí)程分配。雨型及放大倍比系數(shù)、計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表2。

4 產(chǎn)流計(jì)算方法及參數(shù)確定

本研究中設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)流量的計(jì)算采用《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》中的初損法推求。初損法是湖南省水文局在編制《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》時(shí)，對(duì)全省實(shí)測(cè)較大洪水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出的一種產(chǎn)流計(jì)算方法。

根據(jù)對(duì)全省較大實(shí)測(cè)洪水分析統(tǒng)計(jì)，80%的頻次Pa為Im的3/4，即全省每個(gè)產(chǎn)流分區(qū)的初損值基本為一個(gè)定值，因此，將全省各產(chǎn)流分區(qū)的初損值制成圖刊印成《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》，通過(guò)查算《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》即可求得各小流域的產(chǎn)流量。黃金洞河流域位于湖南省產(chǎn)流分區(qū)一區(qū)，即I。=30mm。降雨量減去初損量等于產(chǎn)流量，然后按公式對(duì)產(chǎn)流量進(jìn)行水源劃分。

黃金洞河流域上游植被良好，查《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》表十一，P=2%和5%時(shí)，Ψ=0.7。

表2 黃金洞河流域50年一遇設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配

5 設(shè)計(jì)洪水結(jié)果對(duì)比分析

由流域上實(shí)測(cè)點(diǎn)雨量估算的面平均雨量是水文研究的基本要求，它直接關(guān)系到洪水設(shè)計(jì)及預(yù)報(bào)的精度。黃金洞河流域面雨量的推求分別采用點(diǎn)面折算法和直線平均法?，F(xiàn)將用不同推算方法設(shè)計(jì)的頻率為2%的產(chǎn)匯流參數(shù)、設(shè)計(jì)洪水的洪峰流量、洪水總量進(jìn)行對(duì)比分析，見表3。

表3 產(chǎn)匯流參數(shù)計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)洪水結(jié)果對(duì)比表

從整體上看，兩種方法的計(jì)算結(jié)果，50年一遇的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程差異顯著，20年一遇的差異性不大。但不同方法所得最大1h、3h、6h、24h面雨量的差異有的還是相當(dāng)明顯的，采用算術(shù)平均法求的面雨量，其設(shè)計(jì)的最大1h雨量明顯高于點(diǎn)面折算法，其設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程整體偏大，從而導(dǎo)致凈雨歷時(shí)偏長(zhǎng)，其設(shè)計(jì)洪水的洪峰流量、洪水總量都偏大。其主要原因有如下幾點(diǎn)：

（1）采用點(diǎn)面折算法推求面雨量時(shí)，金塘站是否位于暴雨中心區(qū)不能得知。加之《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》為1984年9月編制，資料系列過(guò)短，且歷史久遠(yuǎn)。參閱相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在由暴雨資料間接推求設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中，暴雨資料系列中有無(wú)大暴雨加入，對(duì)設(shè)計(jì)值影響很大。未進(jìn)行歷史暴雨調(diào)查，并將其加入資料系列，導(dǎo)致雨量資料的代表性不夠。

（2）采用算術(shù)平均法推求面雨量時(shí)，未合理考慮2個(gè)雨量站的面積權(quán)重，只是簡(jiǎn)單平均。參閱相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)算面雨量的誤差與流域內(nèi)站點(diǎn)密度關(guān)系大，算術(shù)平均法面雨量計(jì)算誤差與站點(diǎn)密度成反比，即站點(diǎn)密度越大，計(jì)算誤差越小。本文只有2個(gè)站點(diǎn)。

（3）論文沒(méi)有對(duì)2個(gè)站1979-2014年雨量資料中缺測(cè)或誤測(cè)的資料進(jìn)行插補(bǔ)，得到相對(duì)完整的雨量資料，再用于面雨量的計(jì)算。

（4）20年一遇的設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程，采用兩種方法誤差不大。由于所選的資料長(zhǎng)度只有30年，故在設(shè)計(jì)20年一遇的洪水過(guò)程時(shí)，算術(shù)平均法與點(diǎn)面折算法適用性一致。

[1]林益冬，孫保沐，林麗蓉.工程水文學(xué)（第2版）[M].河海大學(xué)出版社，2003.

[2]岳華，劉發(fā)明，顏真梅.用暴雨資料推求中小河流洪峰流量的方法研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)：工程科學(xué)版，2012.

[3]李科華.無(wú)資料地區(qū)設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算研究[J].水文，2010.

[4]劉光文.水文分析與計(jì)算[M].北京水利水電出版社，1989.

[5]陳釗陽(yáng).流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算方法研究[J].水利水電技術(shù)，2003.

[6]唐繼業(yè).吳俊秀，李百福.大暴雨對(duì)無(wú)資料地區(qū)設(shè)計(jì)暴雨洪水的影響分析[J].水文.2006.

[7]陳志愷.論中小流域設(shè)計(jì)暴雨分析計(jì)算方法[J].水利水電技術(shù)，1963.

[8]程曉紅.面雨量計(jì)算方法及其對(duì)水文模擬影響的探討.河海大學(xué)，2005.

[9]陳元芳.《水文與水資源工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》[M].中國(guó)水利水電出版社，2000.

[10]芮孝芳.產(chǎn)匯流計(jì)算[M].中國(guó)水利水電出版社，1995.

[11]湖南省水文總站.湖南省暴雨圖集[Z].

P426.616

A

1004-7344（2016）20-0106-02

2016-7-1

吳丹（1988-），女，助理工程師，本科，主要從事水文測(cè)驗(yàn)方面工作。