廣東省暴雨徑流查算圖表在寧遠(yuǎn)河水文預(yù)報(bào)中的運(yùn)用

王槐南 邢向峰 陳太芳

（大隆水利工程管理局 海南三亞 572022）

《廣東省暴雨徑流查算圖表手冊》（以下簡稱《手冊》）為廣東省水文總站根據(jù)各地（含海南）實(shí)測資料總結(jié)出來的以廣東省綜合單位線法為主，推理公式法為輔的經(jīng)驗(yàn)方法。該《手冊》主要為設(shè)計(jì)服務(wù)，適用于集水面積小于 1000km2的水利工程。鑒于該手冊總結(jié)于較好的基礎(chǔ)資料，且簡單易行，故本文嘗試將這兩種經(jīng)驗(yàn)方法應(yīng)用在寧遠(yuǎn)河水文預(yù)報(bào)中。

1 廣東省綜合單位線法原理

廣東省綜合單位線是選用集水面積為2.30～950km2的 50個(gè)水文站共 639場雨洪對應(yīng)資料綜合分析得出的。該方法主要由產(chǎn)流分析和匯流分析兩部分組成，產(chǎn)流分析采用初損后損法，匯流分析采用無因次單位線ui～xi表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)線型進(jìn)行卷積計(jì)算。

具體計(jì)算步驟如下：

（1）確定單位線滯時(shí)m1(為集水區(qū)內(nèi)各點(diǎn)降水匯集到出口斷面的平均匯流時(shí)間)。通過集水區(qū)域特征參數(shù)關(guān)系圖，其中L為干流河長；J為干流坡降。

（2）確定適宜計(jì)算時(shí)段。查附表 5廣東省不同集水面積適宜計(jì)算時(shí)段tΔ表。

（5）設(shè)計(jì)雨量分配。按《手冊》中提供最大24小時(shí)和最大3天的設(shè)計(jì)雨型進(jìn)行分配。分配好設(shè)計(jì)凈雨過程后，即可用綜合單位線推流：按公式計(jì)算單位線，tu可通過附表查得；為單位線總重；pt為上漲歷時(shí)，可由pt=（m1+0.5 tΔ）/1.595求得。

2 推理公式法原理

推理公式法以陳家琪等人提出的中國水科院推理公式為基礎(chǔ)，推求洪峰流量mQ 及相應(yīng)匯流歷時(shí)τ：

式中：ht為t歷時(shí)的凈雨總量；m為匯流參數(shù)，查附表可得，其余參數(shù)同上。

根據(jù)公式（1）和公式（2），采用遞歸算法，即可求得洪峰估計(jì)值。

推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)雨量過程與廣東省綜合單位線法相似，推求設(shè)計(jì)洪峰關(guān)鍵在于正確確定m的取值范圍。

3 運(yùn)用實(shí)例

3.1 流域概況

寧遠(yuǎn)河為海南第5大河流，地勢東北高西南低，河床平均坡度4.62‰，集水面積1020km2。受海洋季風(fēng)影響，流域全年降水絕大部分集中在汛期（5～10月）,降雨突發(fā)性強(qiáng)，洪水陡漲陡落。流域上建有毛拉洞水庫、南塔電站、大隆水庫、抱古水庫等水利工程，本文僅對大隆水庫進(jìn)行研究。

大隆水庫位于寧遠(yuǎn)河中下游地區(qū)，水庫集水面積 749 km2。寧遠(yuǎn)河上游建有一座中型水庫毛拉洞水庫，總庫容為4895萬m3，集水面積為87 km2。該水庫溢洪道為無閘控制。前期降雨較少情況下，毛拉洞水庫未蓄滿，此時(shí)大隆水庫集水面積為662km2。

3.2 廣東省綜合單位線法

在實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)工作中，降雨過程已知,無需再做推求。只需按公式推求凈雨過程。tH為相應(yīng)時(shí)段降雨量，根據(jù)大隆水庫集水面積大小確定單位時(shí)段tΔ=3h。劃分時(shí)段降雨量時(shí)，應(yīng)以不拆散最大降雨時(shí)段為原則。將所得凈雨過程與單位線進(jìn)行卷積計(jì)算即可求得預(yù)報(bào)洪峰流量，見表1。

3.3 推理公式法

本文采用圖解法推求預(yù)報(bào)洪峰流量。根據(jù)公式（1）計(jì)算不同歷時(shí)范圍內(nèi)的洪峰流量，按式（2）反推不同洪峰所對應(yīng)的匯流歷時(shí)。（1）分別計(jì)算 1～10個(gè)小時(shí)最大降雨量所形成的洪峰流量；（2）根據(jù)附表查m，將可能的洪峰流量值（取3～4個(gè)可能洪峰值試算）反推匯流時(shí)間τ。建立以時(shí)間為X軸，洪峰流量為Y軸的坐標(biāo)系，繪制Qm～t、Qm～τ曲線。若兩曲線相交，則相交值為預(yù)報(bào)洪峰可能解，見表2。

表1 廣東省綜合單位線法洪水預(yù)報(bào)結(jié)果表

表2 推理公式法洪水預(yù)報(bào)結(jié)果表

3.4 模擬結(jié)果分析

兩種方法預(yù)報(bào)的洪峰相對誤差均在《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》“降雨徑流預(yù)報(bào)以實(shí)測洪峰流量的20%作為許可誤差”的許可誤差范圍內(nèi)。

廣東省綜合單位線法預(yù)報(bào)精度略高于推理公式法，這是由于前者有較好的資料基礎(chǔ)。參數(shù)的選擇至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)參數(shù)的物理意義，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。例如使用廣東省綜合單位線模擬 050926號洪水時(shí)，分析得知成峰降雨強(qiáng)度大，前時(shí)刻降水充足，全流域土壤蓄滿產(chǎn)流，土壤表面形成水膜，取下滲=0.0，且流域暴雨中心位于下游地區(qū)，相應(yīng)縮短單位線滯時(shí)m1=3.0。一般情況下取m1=5.2，=4.3。同樣地，推理公式法在使用過程中也需結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)物理意義調(diào)整參數(shù)。當(dāng)降水強(qiáng)度較大時(shí)，且集水面積內(nèi)暴雨中心距離庫區(qū)較近，可相應(yīng)縮短匯流歷時(shí)τ，當(dāng)前期土壤含水量較高時(shí)，可相應(yīng)減小下滲。一般情況下，τ大于m1。

4 結(jié)語

廣東省綜合單位線法及推理公式法參數(shù)較少，容易掌握，可作為無資料地區(qū)洪水預(yù)報(bào)參考方法。在使用時(shí)，可同時(shí)使用兩種方法，互為印證，提高預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

對于集水面積較大的工程或斷面，由于計(jì)算時(shí)段劃分過粗，不宜使用廣東省綜合單位線計(jì)算洪水總量。

在使用推理公式時(shí)，考慮到暴雨中心的位置變化，宜將mθ作為動(dòng)態(tài)值使用。

1 廣東省水文總站.廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊[M].1991

2 SL250—2000水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范[S].

3 陳家琪，張恭肅. 小流域暴雨洪水計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，1985

4 包為民. 水文預(yù)報(bào)[M].北京：中國水利水電出版社,2006.