白沙河嶗山水庫(kù)流域雨洪特性分析

王 霞 鄭志國(guó) 李曉培

一、概況

白沙河源于嶗山嶗頂西麓，自東向西流經(jīng)嶗山區(qū)、城陽(yáng)區(qū)后在城陽(yáng)區(qū)西后樓村注入膠州灣。嶗山水庫(kù)位于白沙河中游，流域面積99.6km2，屬中緯度暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量895.9mm，降水年際變化較大，降水年內(nèi)分配嚴(yán)重不均衡。

二、暴雨分析

1.強(qiáng)降雨成因

嶗山水庫(kù)上游強(qiáng)降雨主要因素一是天氣，二是地形。上游暴雨天氣成因以氣旋和冷鋒最多，其次是臺(tái)風(fēng)倒槽，暖切變和靜止鋒造成的暴雨極小。水庫(kù)上游流域處于嶗山東部山區(qū)，海拔高度在100～1100m之間。這種地勢(shì)具有迎風(fēng)坡地形抬升作用，加之臺(tái)風(fēng)、氣旋等天氣系統(tǒng)影響，易發(fā)生強(qiáng)降雨。

表1 典型年最大24h雨量統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

表2 各站24h暴雨頻率計(jì)算成果表（單位：mm）

圖1 典型洪水過(guò)程線圖

2.暴雨特性

（1）暴雨空間分布

選取流域由上到下5處雨量站點(diǎn)同場(chǎng)暴雨長(zhǎng)系列資料進(jìn)行分析，可知嶗山水庫(kù)上游流域降雨極值中心與地形狀況有很大關(guān)系，極大值多發(fā)生在在位于嶗山頂附近的北九水雨量站，極小值多發(fā)生在位于丘陵區(qū)的嶗山水庫(kù)雨量站，強(qiáng)降雨趨勢(shì)多為由上游向下游并呈南北兩側(cè)遞減。最大24 h雨量值分布是暴雨分布的代表，選取典型年份同場(chǎng)暴雨最大24 h降水比較，見(jiàn)表1。最大24 h暴雨頻率計(jì)算見(jiàn)表2。

從資料分析可得，嶗山水庫(kù)暴雨的中心位置相對(duì)比較穩(wěn)定，主雨區(qū)一般在北九水，不會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，總體上呈現(xiàn)局地大暴雨的特點(diǎn)。同時(shí)也可看出站點(diǎn)之間降雨梯度較大，特別體現(xiàn)在北九水和烏衣巷2處雨量站，兩站直線距離5km，發(fā)生暴雨時(shí)，最大暴雨梯度達(dá)46.3mm/km。

（2）暴雨時(shí)間分布

白沙河上游流域暴雨基本發(fā)生在汛期（6～9月），其中87%以上發(fā)生在7、8月份。有些年份，降水量主要集中在一、二次特大暴雨中，如北九水站，1997年8月18～20日發(fā)生的特大暴雨，最大3d降水量達(dá)573.1mm，占該年年降水量914.4mm的62.7%，占該年8月份降水量609.8mm的94.0%。

對(duì)多年同場(chǎng)暴雨進(jìn)行時(shí)段降水分析，可得嶗山水庫(kù)上游暴雨歷時(shí)一般都在24 h 以上，主要降水量的時(shí)間分布大多呈單峰型，主雨峰降雨比例很大，占總量水量的60%以上，并且上游各站強(qiáng)降雨時(shí)段分布比較一致。

（3）暴雨集中程度分析

降水的連續(xù)、暴雨的時(shí)程分布情況是影響洪水特性的主要原因。通過(guò)對(duì)各站一、三、七日最大降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以得出，一日降水量占七日降水量的60%～63%，三日降水量占七日降水量的78%～84%，降水量主要集中在一日。

一日降水量在24h內(nèi)的分配情況對(duì)洪水特性影響很大。對(duì)各站多年最大24 h降水量進(jìn)行分配統(tǒng)計(jì)，可以得出1h降水量占最大24h降水量的29%～43%，2h降水量占最大24h降水量的41%～56%，6h降水量占最大24h降水量的67%～78%，12h降水量占最大24h降水量的84%～88%。

三、洪水過(guò)程特性

分析嶗山水庫(kù)多場(chǎng)洪水過(guò)程可知，上游流域洪水漲落急劇，峰形多為尖瘦型單峰，漲洪一般歷時(shí)2～6 h，一次洪水過(guò)程歷時(shí)一般在20～30h左右。近年典型洪水過(guò)程線見(jiàn)圖1。

嶗山水庫(kù)上游流域東高西低，其中深山區(qū)占15%，淺山區(qū)占66%，丘陵區(qū)占19%。流域內(nèi)山坡自然坡角30°～50°，地形坡度大，源短流急，匯流歷時(shí)較短。嶗山水庫(kù)上游流域很少發(fā)生連續(xù)暴雨，單次暴雨雨量多數(shù)集中在6h以內(nèi)，歷時(shí)較短，單點(diǎn)暴雨突出，洪水過(guò)程多為單峰型。

洪水歷時(shí)的長(zhǎng)短與流域的調(diào)蓄能力也有一定關(guān)系。上游流域集水面積小，流域洪水調(diào)蓄能力較差，洪水匯流較快，洪水過(guò)程歷時(shí)短。對(duì)比分析流域多場(chǎng)洪水過(guò)程和降水過(guò)程可以看出 ，降雨強(qiáng)度較大時(shí)，最大2h暴雨后1～2h出現(xiàn)入庫(kù)洪峰，洪峰的大小及出現(xiàn)時(shí)間跟后面的降雨沒(méi)有關(guān)系，且暴雨強(qiáng)度越大，峰現(xiàn)時(shí)距越小。

四、結(jié)語(yǔ)

流域上下游測(cè)站洪峰流量之間存在一定關(guān)系，可由上游洪峰流量采用水文比擬法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推求嶗山水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量，但應(yīng)綜合考慮區(qū)間下墊面、區(qū)間降水及區(qū)間支流匯入等情況，以提高推求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性