內(nèi)蒙古通遼市扎魯特旗設(shè)計暴雨參數(shù)研究

(內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市西遼河總辦窩堡水利樞紐管理處，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

內(nèi)蒙古扎魯特旗位于通遼市西北部，屬大興安嶺余脈山區(qū)，為北高南低地形。受地形條件影響，扎魯特旗屬于山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)，幾乎每年都會因山洪災(zāi)害造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，確定扎魯特旗各項暴雨參數(shù)對于該地區(qū)山洪災(zāi)害防治具有重要意義。本文依據(jù)收集到的扎魯特旗各水文站及雨量站資料，對扎魯特旗各主要河流設(shè)計暴雨參數(shù)進(jìn)行分析研究。

設(shè)計暴雨參數(shù)分析計算內(nèi)容包括確定和分析小流域時段雨量、暴雨頻率、點面折減系數(shù)和暴雨時程分配。設(shè)計暴雨計算分為設(shè)計暴雨參數(shù)計算、設(shè)計暴雨雨量計算以及設(shè)計暴雨時程分配計算 3 步。以5 個典型小流域為例說明設(shè)計暴雨計算方法，并給出扎魯特旗的設(shè)計暴雨計算成果。

1 設(shè)計暴雨參數(shù)計算方法

1.1 暴雨歷時確定

參考《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》和《山洪災(zāi)害分析評價方法指南》，確定扎魯特旗小流域設(shè)計暴雨歷時為10min、1h、6h和24h 4個時段。

1.2 暴雨頻率確定

參考《山洪災(zāi)害分析評價技術(shù)要求》和《山洪災(zāi)害分析評價方法指南》，確定分析評價計算暴雨的頻率為5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇5種。

1.3 不同時段設(shè)計暴雨

設(shè)計暴雨參數(shù)計算涉及到 4 個時段(10min、1h、6h 和 24h)、5種頻率(1%、2%、5%、10%和 20%)暴雨變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs與變差系數(shù)Cv比值(Cs/Cv)、點面折減系數(shù)，以及時段雨量折減系數(shù)n1、n2、n3的確定。根據(jù)單站設(shè)計暴雨成果，得到扎魯特旗不同時段、不同頻率暴雨變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs(Cs=3.5Cv)，查“皮爾遜Ⅲ型曲線的模比系數(shù)Kp值表(3)Cs=3.5Cv”，查找扎魯特旗各計算單元相應(yīng)的Kp值，并計算不同時段不同頻率的設(shè)計暴雨。

有關(guān)扎魯特旗各雨量站設(shè)計暴雨成果見表1。

表1 扎魯特旗各雨量站設(shè)計暴雨成果(插補(bǔ)后)

續(xù)表序號雨量站名稱時 段均 值CvCs/Cv設(shè) 計 成 果 / mmP=1%P=2%P=5%P=10%P=20%8白音溫都10min12.80.393.526.324.021.018.616.01h23.50.683.575.965.451.741.631.46h41.00.503.5112.899.481.668.154.124h68.10.553.5201.1176.0142.6117.291.79東白音他拉10min13.10.393.525.423.420.718.616.41h24.10.683.573.363.851.141.732.26h42.00.473.5108.996.980.768.355.424h71.20.503.5195.8172.7141.7118.294.010老道溝10min14.60.393.549.442.433.426.720.01h14.70.683.535.231.626.722.918.96h25.60.423.561.455.146.639.933.024h46.80.643.5157.9135.5106.785.163.911巨里黑10min19.60.393.551.946.038.132.025.81h24.80.683.565.758.348.240.532.66h43.20.483.5114.5101.784.170.656.924h62.50.483.5165.7147.1121.6102.182.312白音包力稿10min16.80.393.543.138.432.027.122.11h19.20.683.549.243.836.731.125.46h33.40.473.585.776.464.054.344.224h53.80.463.5137.7122.6102.386.770.613忙哈吐10min19.20.393.553.447.038.532.125.41h24.10.683.560.954.245.338.531.56h42.00.453.5106.194.579.067.154.924h61.20.513.5170.4150.2123.0102.481.214工 農(nóng)10min19.30.393.556.249.340.032.925.81h23.40.683.568.359.848.540.031.46h40.80.543.5119.0104.384.669.754.724h61.60.543.5179.7157.4127.8105.282.615香 山10min21.80.393.557.851.342.435.628.71h24.00.683.555.350.042.636.730.86h41.80.403.596.587.174.264.053.724h69.60.483.5184.5163.8135.4113.791.616查布嘎吐10min18.60.393.554.948.038.932.025.01h23.20.683.565.758.147.839.931.86h40.50.543.5114.6101.383.469.655.424h59.40.553.5175.4153.5124.4102.280.0

2 點面折減系數(shù)確定

每個站選取10場較大暴雨的最大24h暴雨雨摘資料，采用算術(shù)平均法計算每場次降水的流域平均雨量(算數(shù)平均法)，計算每場地暴雨折減系數(shù)，然后取10場暴雨折減系數(shù)的平均值作為該流域的暴雨折減系數(shù)。

烏努格奇河、勝利河、廣興河、烏布坤都冷河的點面折減系數(shù)及匯總情況見表2～表6。

表2 烏魯格奇河點面折減系數(shù)計算結(jié)果

表3 勝利河點面折減系數(shù)計算結(jié)果

表4 廣興河點面折減系數(shù)計算結(jié)果

表5 烏布坤都冷河點面折減系數(shù)計算結(jié)果

表6 點面折減系數(shù)匯總情況

3 設(shè)計暴雨雨型

此次采用PiIgrim&Corder法計算暴雨雨型。扎魯特旗共有29個雨量站，其中觀測時段較緊密且滿足雨型設(shè)計要求的站有5個(梅林廟為南部平原區(qū)雨量站)，其余24個雨量站采用委托觀測，觀測時段較長，不能滿足雨型設(shè)計要求。

扎魯特旗北部山區(qū)滿足設(shè)計雨型的雨量站共有4個，分別為魯北雨量站、西烏努格其雨量站、巴雅爾吐胡碩雨量站和吐卜欽雨量站。因吐卜欽雨量站與巴雅爾吐胡碩雨量站較近，因此此次選用魯北雨量站、西烏努格其雨量站和巴雅爾吐胡碩雨量站3個站的暴雨摘錄作為雨型設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(見圖1～圖3)。此次設(shè)計推算雨型為24h暴雨雨型，每個時段為1h。

圖1 魯北雨量站24h雨型分配

圖2 西烏努格奇雨量站24h雨型分配

圖3 巴雅爾吐胡碩雨量站24h雨型分配

3.1 Pilgnm&Cordery法設(shè)計雨型原理

Pilgnm&Cordery法是將雨峰時段定位在出現(xiàn)概率最大的位置。雨峰時段在總雨量中所占的比例定義為各場降雨雨峰在總雨量中所占比例的平均值，其余各時段的具體位置和所占比例采用同樣方法來定義。方法步驟如下：

a.選取具有一定歷時的大雨樣本，將具有降雨量最大特征的多場降雨事件挑選出來。

b.把降雨歷時分成若干時段，時程分布時間的步長決定了時段的長短，通常步長取值越小越好。

c.針對已選的每一場降雨，根據(jù)各時段的雨量，按從大到小的順序來確定各時段的序號，大雨量對應(yīng)小的序號，對每個對應(yīng)時段的序號取平均值，取值按從小到大順序分別定為雨強(qiáng)從大到小的順序。

d.以每個時段內(nèi)各場次降雨量與總降雨量的百分比為基礎(chǔ)，計算各時段平均百分?jǐn)?shù)。

e.以c中確定的最大可能次序和d中確定的分配比例為前提，安排降雨時段，建立雨量過程線。

3.2 降雨場次分析與確定

此次設(shè)計推算24h暴雨雨型，每個時段為1h。西烏努格奇雨量站采用了7場降雨資料、魯北雨量站采用了8場次暴雨資料、巴雅爾雨量站采用了8場次暴雨資料。暴雨過程見表7～表11。

3.3 求級序

根據(jù)各時段的雨量，按從大到小的順序確定序號，大雨量對應(yīng)小的序號，給每一數(shù)段分配一個序號，再取每個對應(yīng)時段序號的平均值，其值按從小到大的順序分別定為雨強(qiáng)從大到小的順序，見表12～表15。

表7 Pilgnm&Cordery法西烏努格奇雨量站7場次暴雨過程

表8 Pilgnm&Cordery法西烏努格奇雨量站7場次暴雨過程雨強(qiáng)大小排序及所占比例分配

表9 Pilgnm&Cordery法魯北雨量站8場次暴雨過程

表10 Pilgnm&Cordery法魯北雨量站8場次暴雨過程雨強(qiáng)大小排序及所占比例分配

表11 Pilgnm&Cordery法巴雅爾雨量站8場次暴雨過程

表12 Pilgnm&Cordery法巴雅爾雨量站8場次暴雨過程雨強(qiáng)大小排序及所占比例分配

表13 西烏努格奇雨量站7場次暴雨大小序號排序

表14 魯北雨量站8場次暴雨大小序號排序

表15 巴雅爾雨量站8場次暴雨大小序號排序

3.4 定比例

根據(jù)每一時段的各場次降雨量與總雨量的比值， 取每個對應(yīng)時段比值的平均值， 見表12～表15。以此作為最終的分配比例， 見表16～表18。

表16 西烏努格奇雨量站24h雨型分配

表17 魯北雨量站24h雨型分配

表18 巴雅爾雨量站24h雨型分配