滄州市2012 年次降雨徑流關(guān)系分析

王艷麗，陳冬青，胡麗麗

（河北省滄州水文水資源勘測(cè)局，河北 滄州 061000）

滄州市位于河北省中東部平原區(qū)，由于水文測(cè)站較少，不能較好地滿足于水資源計(jì)算和防汛抗旱預(yù)警等實(shí)際需要，近幾十年來(lái)，平原區(qū)降雨資料豐富，而徑流資料很少，準(zhǔn)確計(jì)算地表徑流量較為困難。平原區(qū)徑流計(jì)算是亟待研究解決的問(wèn)題。

通過(guò)分析20世紀(jì)50年代至今各個(gè)階段次降雨徑流關(guān)系的計(jì)算方法，計(jì)算2012年汛期暴雨后各分區(qū)的產(chǎn)流量和實(shí)測(cè)徑流量的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者較接近。

1 次降雨徑流關(guān)系計(jì)算方法的分析

20世紀(jì)50～60年代滄州市降雨徑流關(guān)系采用（P+Pa）～R相關(guān)形式，Pa計(jì)算采用：

式中 Pa為流域前期影響雨量（mm）;Pa,t為某日的流域前期影響雨量（mm）；Pa,t-1為某日前一天的流域前期影響雨量（mm）；Pt-1為某日前一天的流域平均雨量（mm）；Rt-1為某日前一天降雨產(chǎn)流的徑流深（mm）；K為流域土壤保水系數(shù)（20世紀(jì)50年代借用淮委系數(shù)，K=0.80，計(jì)算天數(shù)以前10d為限，用于上述式（1）和式（2）；60年代采用滄州市滄浪渠等流域土壤含水率試驗(yàn)資料，即K值6、7月份為0.90；8、9月份為0.96，用于式（3），一般由6月1日起連續(xù)計(jì)算）。按上述方法計(jì)算Pa，繪制的（P+Pa）～R相關(guān)圖點(diǎn)據(jù)散亂，勉強(qiáng)定線，精度較差。

20世紀(jì)70年代末期，應(yīng)用滄州市1967～1977年北排河周官屯站以上流域20次洪水和宣惠河劉夫青水文站以上流域15次洪水資料進(jìn)行了降雨徑流關(guān)系分析，降雨徑流關(guān)系仍采用（P+Pa）～R形式，但本次分析對(duì)流域最大初損值Im值的定量進(jìn)行了研究，同時(shí)對(duì)流域前期影響雨量Pa的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)。

80年代末期，在對(duì)以往暴雨徑流關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，考慮到滄州市進(jìn)入80年代以來(lái)，平原地區(qū)地表徑流量逐年減少，地下水開(kāi)采量逐年增加，造成地下水位大幅度下降，在原方法基礎(chǔ)上引進(jìn)雨前流域平均地下水埋深H作為影響因素。同時(shí)分析產(chǎn)流面積，從而建立以雨前流域平均地下水埋深H作參數(shù)的流域降雨徑流關(guān)系，即（P+Pa）～H～R關(guān)系。Pa計(jì)算方法仍沿用以往公式。

90年代初期，通過(guò)分別建立清南區(qū)小白河、任河大渠18次洪水和港河區(qū)北排河、黑龍港河30次洪水的暴雨徑流關(guān)系，即（P+Pa）～H～R相關(guān)圖分析，結(jié)果精度較高。

暴雨徑流關(guān)系分析引入了流域平均地下水埋深（H）參數(shù)，將原方法的一條相關(guān)線變成一簇相關(guān)線，精度有了提高。利用這種形式的相關(guān)關(guān)系，解決了以往（P+Pa）～R關(guān)系無(wú)法解決的問(wèn)題。比如當(dāng)P+Pa值相當(dāng)大時(shí)，徑流量很小或根本未有徑流的問(wèn)題。

2 2012年市區(qū)次降雨產(chǎn)流量計(jì)算

依據(jù)《北京市實(shí)驗(yàn)小區(qū)雨洪關(guān)系的分析研究》，用水文比擬法借用北京市P～R經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算滄州市區(qū)產(chǎn)流，公式為：

式中 R為時(shí)段徑流深（mm）；P為時(shí)段降水量（mm）；I為不透水面積比例（%）。公式使用范圍：15%≤I≤86%；15mm≤P≤100mm。

滄州市區(qū)2012年汛期降雨推求徑流深計(jì)算如表1，市區(qū)不透水面積比例I在70%～80%，按70%計(jì)算市區(qū)產(chǎn)流量為134.5mm，按80%計(jì)算市區(qū)產(chǎn)流量為144.9mm。

表1 滄州市區(qū)汛期降雨推求徑流深計(jì)算 單位：mm

3 2012年非市區(qū)次降雨徑流關(guān)系計(jì)算

根據(jù)《河北省平原地區(qū)次降雨徑流關(guān)系分析報(bào)告》中的《河北省平原地區(qū)降雨徑流最大排水流量分區(qū)圖》，將滄州地區(qū)（不包含滄州市區(qū)）分為：I2-3區(qū)、Ⅱ-2區(qū)、Ⅱ-3區(qū)、Ⅲ-2區(qū)4個(gè)區(qū)。

依據(jù)《河北省平原地區(qū)次降雨徑流關(guān)系分析報(bào)告》，（P+Pa）～H～R 圖（暴雨雨量和暴雨前區(qū)域前期影響雨量（P+Pa），該場(chǎng)暴雨前流域平均地下水埋深H），按照分區(qū)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法計(jì)算，得到該場(chǎng)暴雨的局部產(chǎn)流量。

3.1 流域前期影響雨量Pa的計(jì)算

由于河北省致澇暴雨一般出現(xiàn)在7月下旬和8月上旬，所以人為規(guī)定Pa從6月1日開(kāi)始計(jì)算，并假定6月1日Pa=0，利用公式（3）計(jì)算。

采用mapinfo軟件將35個(gè)報(bào)汛站的經(jīng)緯度導(dǎo)入生成位置圖，分別繪制4個(gè)分區(qū)所含雨量站的泰森多邊形并計(jì)算各雨量站的權(quán)重，依據(jù)各雨量站日雨量資料采用日雨量泰森多邊形法計(jì)算各區(qū)平均雨量，假定6月1日Pa=0，再按照公式依此類(lèi)推計(jì)算各區(qū)的前期影響雨量。

3.2 雨前流域平均地下水埋深H的計(jì)算

采用mapinfo軟件將49個(gè)地下水站的經(jīng)緯度導(dǎo)入生成位置圖，分別繪制4個(gè)分區(qū)所含地下水站的泰森多邊形并計(jì)算各地下水站的權(quán)重，再將各分區(qū)所包含的地下水站的雨前地下水埋深乘以該權(quán)重，最后將乘以權(quán)重后的各個(gè)地下水站的埋深相加得降雨前各分區(qū)雨前平均地下水埋深H，如表2。

表2 各分區(qū)雨前平均地下水埋深表 單位：m

3.3 局部產(chǎn)流R的計(jì)算

2012年主汛期共有4場(chǎng)暴雨，分別為2012年7月21～22日、7月24～26日、7月30日～8月1日、8月3～4日，根據(jù)P+Pa和H查“河北省平原地區(qū)I2區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)（P+Pa）～H～R關(guān)系曲線圖”得徑流深R，如表3。

表3 各分區(qū)次降雨推求徑流深計(jì)算 單位：mm

3.4 實(shí)測(cè)產(chǎn)流量對(duì)比

以產(chǎn)流量多的運(yùn)東北區(qū)為例，運(yùn)東北區(qū)面積4415km2，累計(jì)徑流深137.0mm，推求出運(yùn)東北區(qū)的產(chǎn)流量6.048億m3。根據(jù)水文局實(shí)測(cè)10條入海河道水量累計(jì)5.074億m3，如表4，加上10條入海河道槽蓄量0.5億m3，實(shí)測(cè)產(chǎn)流量5.574億m3，因缺少該區(qū)各坑塘溝等蓄水量的實(shí)測(cè)量，所以實(shí)測(cè)產(chǎn)流量偏小。

表4 運(yùn)東北區(qū)入海水量 單位：億m3

4 結(jié)語(yǔ)

2012年汛期，潴龍河以東區(qū)，即任丘市汛期降雨量低于多年均值，降雨少，地下水埋深值大，故產(chǎn)流量很少，僅2.0mm；清涼江以北區(qū)，即獻(xiàn)縣、泊頭、青縣西部和滄縣西部杜生一帶，累計(jì)產(chǎn)流量為35.0mm；運(yùn)東南區(qū)，即南皮、吳橋、東光、孟村南部和鹽山西部南徐小莊一帶，累計(jì)產(chǎn)流量12.0mm；運(yùn)東北區(qū)，即青縣陳缺屯一帶、黃驊、海興、滄縣和孟村鹽山大部分地區(qū)，累計(jì)產(chǎn)流量為137.0mm。滄州市區(qū)不透水面積比例I按70%計(jì)算市區(qū)產(chǎn)流量為134.5mm，I值按80%計(jì)算市區(qū)產(chǎn)流量為144.9mm。

綜上分析，通過(guò)對(duì)降雨徑流關(guān)系推求值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者較接近。滄州市進(jìn)行暴雨徑流關(guān)系分析時(shí)，市區(qū)產(chǎn)流沿用P～R經(jīng)驗(yàn)公式，非市區(qū)產(chǎn)流沿用（P+Pa）～H～R相關(guān)圖形式，預(yù)報(bào)汛期暴雨局部產(chǎn)流可按該分區(qū)進(jìn)行，僅限于該研究區(qū)域。由于缺乏分區(qū)降雨對(duì)應(yīng)的坑塘等實(shí)測(cè)產(chǎn)流量資料，為進(jìn)一步提高該方法的精度，今后出現(xiàn)暴雨洪水時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行洪水調(diào)查,隨時(shí)進(jìn)行水量和平衡分析計(jì)算，對(duì)預(yù)報(bào)汛期暴雨局部產(chǎn)流和計(jì)算一個(gè)區(qū)域受人為活動(dòng)影響下墊面條件改變情況下的地表水資源量有重要意義。

［1］宋學(xué)詩(shī).河北省平原區(qū)次降雨徑流關(guān)系分析報(bào)告［R］.河北省水文總站水利部海河水利委員會(huì)規(guī)設(shè)處，1992.

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