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乌斯浑河大盘道水文站产汇流分析

2012-10-24曹志峰冯本领曾祥斌

黑龙江水利科技 2012年1期
关键词:蓄水量汇流历年

曹志峰,冯本领,曾祥斌

( 牡丹江水文局,黑龙江 牡丹江157000)

1 流域概况

1.1 自然地理特征

大盘道水文站位于大盘道村北约600 m处,是牡丹江右岸支流乌斯浑河上的一个区域代表站,流域面积为3 288 km2,流域内地形为丘陵山区。乌斯浑河发源于林口县宝林镇大顶子山,现流域内林木砍伐和开荒种地,植被逐渐被破坏。干流河长109.3 km,平均坡度0.00085。

1960年遇大洪水,断面发生严重变形失去控制作用,由原断面上迁1 880 m,迁后1964—1965年按不同水位仅进行对比观测达到历年水位变幅的98%,水位~流量关系进行了换算,流域面积变化很微小,且其间没有支流汇入。

1.2 气象水文特征

大盘道水文站多年平均降水量562.7 mm,降水的年际变化较大,历年最大降水量(1960年) 809.0 mm,历年最低降水量(1975年)377.4 mm。

本站降水主要集中在汛期6—9月,多年平均6—9月降水量为393 mm,约占年降水量的70%。历年最大6—9月降水量647.5 mm(1960年) ,历年最小6—9月降水量294.8 mm(1975年) ,历年最大月降水量348 mm(1957-08) ,历年最大日降水量128.5 mm( 1960-08-23) ,历年最大1 h降水量39 mm(1976-08-09T18:00:00) 。本站洪水为典型的雨洪径流,年最大洪峰集中出现在汛期7—10月,尤以8、9月份最为集中,8、9月份出现年最大洪峰的概率为75%。

本站洪水过程大多为单式洪峰,洪峰停留时间一般在2 h左右,涨、落水历时都比较短,峰型较瘦。本站的洪水来源是乌斯浑河干流。建站后出现6 次较大洪水,1957年、1960年、1964年、1965年、1981年、1991年。

1.3 水利工程情况

流域内有小龙爪、前进、中山阳中小水库总控制面积在180 km2,总库容1 700 万m3左右,对流域水量调解甚微。

2 资料情况

大盘道水文站1953年5月建站,该站观测项目比较齐全,是牡丹江地区建站比较早的一个国家基本水文站。本次产汇流分析资料使用从1960—2004年,雨量资料共计8401站年,流量资料共计38 站次。

3 产汇流分析

3.1 产流分析

3.1.1 流域前期土壤含水量Pa 的计算

式中:Pat+1为次日的土壤含水量,mm;Pat为当日的土壤含水量,mm;Pt为当日的降雨量,mm; Rt为当日的径流量,mm; K为土壤含水量折减系数。计算方法为:

式中:Em 为流域是蒸发能力,mm; Wm 为流域最大蓄水量,mm。

K 值初算为0.97,经多次试算5—9月份各月的土壤含水量折减系数,分别为0.95、0.95、0.96、0.97、0.97。

3.1.2 流域最大蓄水量Wm 的计算

流域最大蓄水量Wm 是计算Pa 的主要参数,对降雨径流关系有直接影响。Wm 的初算是在历年实测雨洪资料中选择久旱无雨之后降雨较大产生径流的资料。一般可以认为形成洪水前的土壤含水量很小接近零,一场大的降雨的损失量可视为Wm 的初估值。即:

式中:P 为降雨量,mm; R 为本次降雨产生的径流量,mm; E为降雨期间的蒸发量,mm。

对上述初选的Wm、K 值进行反复试算优先后Wm 取110 mm。

3.1.3 产流分析方法

本次分析采用蓄满产流模型进行分析,其降雨径流计算公式为:

当:P+a≥Wm',R=P+W0-Wm

式中:Wm'为蓄水量中最大值;b 为反映流域内蓄水容量不均匀系数,取0.3;R 为径流深; W0为流域前期蓄水量,初值取55 mm;Wm 为流域平均最大蓄水量( 经分析采用110 mm) 。

3.1.4 分析评定

根据中华人民共和国发布的《水文情报预报规范》GB/T 22482-2008(6.5.4) 中规定,径流深预报以实测值的20%作为许可误差,当该值>20 mm时,取20 mm; 当<3 mm时,取3 mm。经对1960 ~2003年共38 场次洪水降雨径流计算分析,产流分析合格率为63.2%。此分析成果可用于该站洪水预报的参考和流域来水量的估算。

3.2 汇流分析

汇流分析采用6 h经验单位线法,共分析了19600809、19640821、19650808、19660731、19850724、19900824、19910731共7 次大、中、小洪水过程资料,拟合成果较好。

3.2.1 地面径流量计算

用综合退水曲线结合时段雨量进行前峰退水及峰后雨造成的径流分割,退至基流后,把地面及壤中流合并计算出地面径流量。

3.2.2 单位线计算

单位线时段Δt 选取采用6 h,Δt=( 1/2 ~1/4) tP,能满足推算地面径流过程的要求,根据时段净雨及假定单位线,求出地面径流过程,并与实测径流过程拟合,着重于峰值及其附近过程的吻合,此假定的单位线即为所求的单位线。

4 结 语

由于乌斯浑河大盘道站以上流域面积较大,流域内雨量站点较少,部分年份站点变化较大,降雨时空分布不均,而采用固定的6 h单位线来推算流量过程和洪峰流量,不能反映流域内的实际产汇流过程,因而造成一定程度的误差。为了提高预报精度,应做到以下2 方面: ①必须增加流域内的雨量站网数量,真实反映流域内的平均降雨量; ②将推算单位线的时段要缩短,真实反映计算时段内的雨强,增加预报方案的预见期和精度。

[1]扬州水利学校. 水文预报[M]. 北京:水利电力出版社,1997.

[2]中华人民共和国水利部水文局. 水文年鉴:1960—2004[G].北京:中华人民共和国水利部,2004.

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