漳澤水庫主汛期分期時間節(jié)點分析

葉 秀

（山西省漳澤水庫管理局 山西長治046021）

1 工程概況及現(xiàn)行主汛期分期情況

漳澤水庫位于山西省長治市北郊，是一座以工業(yè)、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉和防洪為主兼顧旅游、養(yǎng)殖為一體的大（二）型水利工程。控制流域3 176 km2，流域內(nèi)已建成中小型水庫43 座，其中有中型6 座，小（一）型15 座，?。ǘ┬?2 座，控制流域面積1 551 km2，占漳澤水庫流域控制面積的48.8%。流域內(nèi)多年平均降雨量584 mm，其中汛期占71.4%，水庫多年平均來水量1.52 億m3，其中汛期占59.4%。汛期，上游6 座中型水庫、4 個進(jìn)庫站和24 個雨量站組成了漳澤水庫水情測報站網(wǎng)，流域內(nèi)建成水庫實行水庫群聯(lián)合調(diào)度。

水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計、2000年一遇洪水校核，常況汛期采用“分期臺階式”汛限水位調(diào)度方式，全汛期從6月1日開始至9月30日結(jié)束，前汛期為6月1日至7月14日，主汛期為7月15日至8月15日，后汛期為8月16日至9月30日。

2 主汛期分期節(jié)點的計算與分析

2.1 汛期降雨量統(tǒng)計法分析主汛期分期節(jié)點

以漳澤水庫流域24 個雨量站1990年-2013年24年日降雨量數(shù)據(jù)（表1）為基礎(chǔ)，采用候（每候5 天，大月最后一候6 天）為統(tǒng)計單位，統(tǒng)計結(jié)果見表2。

由表2可知，旬最大雨量在7月上旬，候最大雨量在7月2 候，月最大雨量在7月份，7月份雨量是8月份的135%。單純從汛期月降雨量比較來看，主汛期在時間分配方面，7月份比8月份應(yīng)該占更長的時間份額。

2.2 直接模糊統(tǒng)計試驗法計算主汛期分期節(jié)點

利用流域的水文資料采用直接模糊統(tǒng)計法計算“主汛期”經(jīng)驗隸屬度[1]，基本步驟如下:

1）對漳澤水庫流域1990年-2013年日均降雨量進(jìn)行統(tǒng)計（表1），計算出平均日降雨量為3.27 mm，以其為參考值，選擇其附近4 個降雨區(qū)間（2 mm，5 mm）、（3 mm，6 mm）、（3 mm，9 mm）、（2 mm，8 mm）計算“主汛期”經(jīng)驗隸屬度，發(fā)現(xiàn)（3 mm，6 mm）的計算結(jié)果（表3）與實際情況最為符合的，即降雨量大于等于3 mm為汛期開始的下限雨量，大于等于6 mm 為主汛期開始的下限雨量，確定非汛期至主汛期和主汛期至非汛期的期限。

表1 漳澤水庫流域1990年—2013年日均降雨量統(tǒng)計表 單位：mm

表2 漳澤水庫流域1990年—2013年汛期候旬月平均雨量統(tǒng)計表 單位：mm

2）由1990年-2013年的逐年實際日降雨量和（3 mm，6 mm）指標(biāo)區(qū)間來確定4 個分隔點t1（汛期開始時間點）、t2（主汛期開始時間點）、t3（主汛期開結(jié)束時間點）和t4（汛期結(jié)束時間點），日降雨量大于等于3 mm 出現(xiàn)的最早和最晚時間分別為t1和t4，日降雨量大于等于6 mm 出現(xiàn)的最早和最晚時間分別為t2和t3（圖1）。

3）由各年的4 個分隔點計算各年6月1日-9月30日每日“主汛期”這一模糊概念的經(jīng)驗隸屬度μij（第i年j 時刻的“主汛期”經(jīng)驗隸屬度）。t1、t4時刻的經(jīng)驗隸屬度為0，t2、t3時刻的經(jīng)驗隸屬度為1，t2至t3時段內(nèi)的為1，t1至t2和t3至t4時段內(nèi)的值為0 至1的線性內(nèi)插值，數(shù)學(xué)模型表達(dá)如下:

圖1 “主汛期”經(jīng)驗隸屬函數(shù)簡圖

μA（t）=（t-t1）/（t2-t1） t∈（t1，t2）

μA（t）=1 t∈[t2，t3]

μA（t）=（t4-t）/（t4-t3） t∈（t3，t4）

式中:μA（t）——時間t 隸屬模糊子集A（主汛期）的經(jīng)驗隸屬度，也即依此進(jìn)行前述的μij的計算。

4）然后計算24年的算術(shù)平均值M（μj）為第j日的“主汛期”經(jīng)驗隸屬度；

表3 漳澤水庫“主汛期”經(jīng)驗隸屬度M（μj）計算結(jié)果

（針對于“主汛期”這一模糊概念的平均經(jīng)驗隸屬函數(shù)）

式中:M（μj）——j 時刻“主汛期”經(jīng)驗隸屬度；

μij——第i年j 時刻的“主汛期”經(jīng)驗隸屬度。

5）取M（μj）=1 的時間為“主汛期”時間。

從計算結(jié)果表3看，“主汛期”經(jīng)驗隸屬度為1 的時間為6月30日—8月14日。由此可見，單純以降雨量來計算來講主汛期的開始時間點應(yīng)為6月30，比現(xiàn)行“主汛期”的開始時間點7月15日有所提前。

2.3 進(jìn)庫站進(jìn)庫徑流量統(tǒng)計分析主汛期分期節(jié)點

高河、西蓮、湛上和東大關(guān)四個進(jìn)庫站以下到漳澤水庫大壩區(qū)間流域面積為423 km2，占全流域面積的13.32%，根據(jù)1992年—2013年逐月進(jìn)庫徑流量統(tǒng)計，7月份的進(jìn)庫徑流量35 007 萬m3明顯低于同期8月份38 930 萬m3。僅從進(jìn)庫站徑流量看主汛期在時間分配方面，8月份比7月份應(yīng)該占更長的時間份額，可7月份降雨量卻比8月多，這是由于漳澤水庫上游水庫群對洪水的巨大調(diào)節(jié)作用。

3 論證與結(jié)論

對于水庫防汛產(chǎn)生直接影響的是降雨，無論是從7、8月份的降雨量還是經(jīng)驗隸屬度計算的結(jié)果，漳澤水庫的主汛期分期節(jié)點應(yīng)該在現(xiàn)有基礎(chǔ)上向前移動；雖然單從4 個進(jìn)庫站進(jìn)庫徑流量統(tǒng)計來看，主汛期在時間分配方面，8月份比7月份應(yīng)該占更長的時間份額，但是4 個進(jìn)庫站到漳澤水庫的區(qū)間面積423 km2，降雨產(chǎn)生的洪水直接入庫，當(dāng)庫水位達(dá)到正常蓄水位時庫區(qū)面積有30 km2，降雨也直接落入庫區(qū)，這些并不在進(jìn)庫站統(tǒng)計范圍內(nèi)，此外，根據(jù)漳澤水庫汛期調(diào)度實踐，在豐水年的8月份，上游水庫由于超汛限水位后的集中棄水是漳澤水庫8月份入庫徑流量大于7月份的主要原因，因此，7月份和8月份實際入庫洪水量相差并沒有進(jìn)庫站統(tǒng)計值那么大。

根據(jù)以上分析，考慮上游水庫和進(jìn)庫站的調(diào)節(jié)作用，應(yīng)適當(dāng)延長漳澤水庫的主汛期時間，縮短前汛期時間，將現(xiàn)在主汛期開始時間7月15日往前推移，結(jié)束時間保持8月15日不變。