不同面雨量計算方法的產匯流計算

吳丹

（湖南省長沙水文水資源勘測局 湖南長沙 410000）

不同面雨量計算方法的產匯流計算

吳丹

（湖南省長沙水文水資源勘測局 湖南長沙 410000）

中小流域一般屬于實測水文資料缺乏地區，河流水文站點不僅稀少，觀測方法通常也比較簡陋，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降雨觀測資料。為了解決無（缺）水文資料地區的中小流域設計洪水的問題，從暴雨推求洪水的思路出發，探討比較了不同面雨量推求方法在中小流域洪水設計中的適用性。

黃金洞河流域；面雨量；設計暴雨；產流；匯流

1 問題的提出

論文針對平江縣地形特點、水文特性和資料條件，以缺乏實測流量資料的黃金洞河流域為研究對象，選取流域中僅有的2個具有較長雨量資料的金塘站、長壽站，收集兩個站30年單站雨量資料，統計逐年最大1h、3h、6h、24h雨量，分別采用算術平均法和點面折算法求得面雨量，再采用《湖南省暴雨圖集》中的初損法進行產匯流計算分析，并對兩種方法的計算結果進行了分析驗證。

2 點面折算法和算術平均法進行設計暴雨計算

通過計算分析，得到金塘站雨量頻率曲線。查《湖南省暴雨洪水圖集》短歷時暴雨點面關系曲線，最大1h、3h、6h、24h雨量點面折算系數分別為0.870、0.874、0.901，內插而得最大3h雨量點面折算系數為0.872，因此流域50年一遇最大1h、3h、6h、24h設計面雨量分別為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壽站，采用算術平均法求得其面雨量。通過計算分析，得到雨量頻率曲線，流域50年一遇最大1h、3h、6h、24h設計面雨量分別為63.1mm、113.1mm、145.5mm、216.7mm。兩種方法的參數取值及設計值見表1。

表1 暴雨頻率計算結果

3 典型的選擇及暴雨時程分配方法

對黃金洞河流域洪澇災害較嚴重的歷史暴雨分析表明，2010年主汛期峰高、量大、陡漲陡落，降雨特性應較為接近設計暴雨的條件。因此，選擇了2010年6月19日汛期降雨作為典型暴雨過程。分別用兩組設計暴雨數值進行同頻率法的時程分配。雨型及放大倍比系數、計算過程及結果見表2。

4 產流計算方法及參數確定

本研究中設計暴雨產流量的計算采用《湖南省暴雨洪水查算手冊》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》時，對全省實測較大洪水進行統計分析得出的一種產流計算方法。

根據對全省較大實測洪水分析統計，80%的頻次Pa為Im的3/4，即全省每個產流分區的初損值基本為一個定值，因此，將全省各產流分區的初損值制成圖刊印成《湖南省暴雨洪水查算手冊》，通過查算《湖南省暴雨洪水查算手冊》即可求得各小流域的產流量。黃金洞河流域位于湖南省產流分區一區，即I。=30mm。降雨量減去初損量等于產流量，然后按公式對產流量進行水源劃分。

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

表2 黃金洞河流域50年一遇設計暴雨時程分配

5 設計洪水結果對比分析

由流域上實測點雨量估算的面平均雨量是水文研究的基本要求，它直接關系到洪水設計及預報的精度。黃金洞河流域面雨量的推求分別采用點面折算法和直線平均法。現將用不同推算方法設計的頻率為2%的產匯流參數、設計洪水的洪峰流量、洪水總量進行對比分析，見表3。

表3 產匯流參數計算結果和設計洪水結果對比表

從整體上看，兩種方法的計算結果，50年一遇的設計洪水過程差異顯著，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明顯的，采用算術平均法求的面雨量，其設計的最大1h雨量明顯高于點面折算法，其設計暴雨過程整體偏大，從而導致凈雨歷時偏長，其設計洪水的洪峰流量、洪水總量都偏大。其主要原因有如下幾點：

（1）采用點面折算法推求面雨量時，金塘站是否位于暴雨中心區不能得知。加之《湖南省暴雨洪水查算手冊》為1984年9月編制，資料系列過短，且歷史久遠。參閱相關研究發現，在由暴雨資料間接推求設計洪水計算中，暴雨資料系列中有無大暴雨加入，對設計值影響很大。未進行歷史暴雨調查，并將其加入資料系列，導致雨量資料的代表性不夠。

（2）采用算術平均法推求面雨量時，未合理考慮2個雨量站的面積權重，只是簡單平均。參閱相關研究發現，計算面雨量的誤差與流域內站點密度關系大，算術平均法面雨量計算誤差與站點密度成反比，即站點密度越大，計算誤差越小。本文只有2個站點。

（3）論文沒有對2個站1979-2014年雨量資料中缺測或誤測的資料進行插補，得到相對完整的雨量資料，再用于面雨量的計算。

（4）20年一遇的設計暴雨過程，采用兩種方法誤差不大。由于所選的資料長度只有30年，故在設計20年一遇的洪水過程時，算術平均法與點面折算法適用性一致。

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P426.616

A

1004-7344（2016）20-0106-02

2016-7-1

吳丹（1988-），女，助理工程師，本科，主要從事水文測驗方面工作。