云南省暴雨洪水查算实用手册92年版 - 图文(3)

云南省暴雨洪水查算实用手册1992年版 YNQJNYSJY

的洪水过程，不易分割。

4. 丰富的地下水。地下水量一般约占总径流量的30％以上，尤其在灰岩区、滇西及西南火成岩、花岗岩风化带，大者可达30～40％。地下退水历时可达2～3月之久。

5. 洪水空间分布的不平衡。因受地形和气候条件的影响，大面积的洪水并不多见，一般以单一河流出现的洪水为多。长历时的降雨易造成大范围的洪水，如1966年9月全省性的大洪水；而局地洪水则往往是历时短、强度大的局部暴雨所致，也是造成了相邻河流年最大流量出现日期并不一致的主要原因。如松华坝水库上游小河站与甸尾站位于相邻主支河流，直线距离仅数公里，1979年前的26年同步水文资料中，小河站出现年最大流量达11次，8月发生6次；甸尾站7月出现年最大流量仅7次，8月则为11次。 （二） 产流计算及参数地区综合

雨量降至地面，扣除了植物截流、填洼量及土壤中的持水量等损失后，经过坡地漫流，河网汇流，在流域出口断面形成了径流过程，这就是洪水部分中需要解决的2个问题：产流和汇流的分析计算。

产流计算的内容有：次洪径流量的计算、流域平均雨量及蓄水量的计算、降雨径流相关图建立和参数的地区综合。

1. 单站降雨径流相关图

我省属湿润、半湿润地区，由洪水特性，产流过程符合蓄满产流理论，因而采用建立降雨径流相关图计算次洪径流量。关系图形式为：

P+W0－E～R

式中：P——流域平均降雨量， W0——起涨前土壤蓄水量， E——雨期流域蒸散发量， R——本次降雨的径流量。

（1）资料的使用情况。在小河站点稀少和资料系列短缺的情况下，凡具有5年以上水文资料的中小河流水文站都被选用。本次产流计算共选择了49个代表站，分析了1008场洪水，水文资料使用至1979年。代表站面积统计如下表

表1 面积级（km2） 站数 4 <50 50~ 100 1 100~ 300 11 300~ 500 7 500~ 700 13 700~ 1000 10 1000~ 1807 3 49 总计 各代表站摘自3～5天大、中水年的水文资料，并点绘各汛期逐日平均流量过程线，按照尽可能挑选孤立洪峰和易于分割之复峰的原则，选择20场以上的

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洪水作为产流计算的依据。

当代表站上游受水利工程影响严重，还原计算有困难者，仅采用建库前的水文资料。

雨量资料的使用：受雨量站不配套的局限，只有123个水文站、气象站和雨量站的资料可供使用。摘录与洪水相对应的雨量资料，以计算流域平均雨量。

（2）次洪径流深R的计算

R是指本次降水所形成的径流总量。计算中必须坝不属于本次的前期径流和基流分割出来，首先就要寻找流域的退水规律，以便坝前期洪水分割掉。其次是探索基流的变化过程和流域最大基流值。

流域的总退水曲线是流域中已有水量的消退曲线，鉴于地下水曲线比较稳定的特点，采用的方法是：在历年实测流量资料中，选择退水期无雨或有小于蒸发量的小雨退水段，建立以月份M或洪峰流量Qm为参数的相邻时段流量相关图，见图（3）。有此关系，就可进行洪水分割，见图（4）

图3 前后时段流量相关图 图4 前期洪水基流分割示意图 b.基流的分割。基流是深层地下水的补给量，在湿润地区，地下水补给

丰沛，致使流量过程线退水延续时间很长，必须把不属于本次降雨所造成的基流扣除。

由实际资料，流域的基流虽是一个比较稳定的数值，在一年中，随着汛

期的来临、结束，基流呈现由小到大，又由大渐小的过程。针对这一特点，按水文年不同阶段退水趋势稳定最小值，连结成缓变的基流线。以此线即可把基流量分割出来，见图（5）。在进行了洪水过程和基流的分割后，就可以计算面积ABCD即本次径流量R。

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图5 XX站基流分割示意图

（3）流域平均雨量P

每代表站流域平均不足三个代表站，有部分站仅本站有雨量观测。只有尽其所有雨量站算术平均求流域平均雨量P。 （4）流域前期蓄水量Wt的计算

a.流域最大需水量的确定。Wt是反映流域前期湿润情况的指标，它对产流量有着直接的影响。Wm是指流域在十分干旱的情况下，降雨产流过程的坡地损失最大值。确定方法：在历年资料中选择久旱不雨（Wt≈0），一次降雨量较大且达到全流域产流的资料，由下式计算所得：Wm=P－R－E

分析多次雨洪资料，确定一个流域的Wm值。全省变化范围是100~200毫米。 b.K值的分析。K称为土壤蓄水量消退系数（又称折减系数），是一个与蒸发有关的系数。设土壤蒸发量与流域蓄水量成正比，计算公式：Ki=1－Emi/Wm 在我省，除滇西北外，大部分地区各月蒸发量有较明显的变化，因而采用分月计算K值。

Emi——为历年各月最大日蒸发量（借用E601观测资料）

全省计算之K值变幅为0.87～0.97，其规律如图（6）。共综合成四组。详见云南省产流分区表（三）。

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图6 K～M关系图

c.流域蓄水量的计算。 Wt+1=Ki(Pi+Wt)

式中：Wt、Wt+1——t日、t+1日初之流域蓄水量；

Pt——t日流域平均降水量。

当Wt>Wm时，取Wt＝Wm。

运用上式对各代表站摘取的3～5年水文资料，逐年自汛初逐日连续计算Wt值，直至汛末，由此可以查得各次洪水起涨时之土壤蓄水量。 （5）雨期蒸发量的计算。公式如下： Et＝Wt/Wm*Emt

在供水充分时，土壤蒸发量可达最大值，即达到在该气象条件下的蒸发能力Em（采用E601观测资料）。在无资料的流域是移用临近水文站或气象站蒸发资料。

（6）单站降雨径流经验相关图

完成了上述各要素的计算后，即可制作各站降雨径流相关图。

P+W0－E～R。如图（7）

图7 降雨径流相关图 2. 降雨径流相关图及参数的地区综合

由产流计算，反映出了产流参数具有较明显的地区性。为了便于无资料地区分析使用，必须结合下垫面情况分区综合参数。分区的主要原则是：

（1） 同一区内下垫面情况基本一致； （2） 同属一个气候类型； （3） 各产流参数相近。

根据上述原则，全省共分为6个产流区9个分区。

单站降雨径流相关图的评定标准：凡70％以上的场次洪水总量误差在±20%以内为合格站，或合格率虽在65～70％中间，而达洪水点距配合较好者也列入合格站，并参加地区综合。

具体做法：结合同一区内各代表站计算之产流参数，初定一组Wm、Ki值，然后对各次洪水重新计算有关要素，并绘制各站新的P+W－E～R相关线于同一张图上，使综合出的相关线与各站相关线的误差在±10%以内。否则，适当调整

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Wm、Ki值，重复上述工作，直至满足精度要求，于是便求得了该区共有的产流参数。逐区进行协调以确定本区参数，得附图8产流参数分区图和云南省产流参数分区表（三）。

（4） 设计洪水Wt的估算

对全省22个代表站的实测大洪水前期土壤蓄水量Wt作了分区归纳，范围约在（0.7～0.85）Wm之间，供中小型工程设计时参考使用。

（5） 问题讨论

由单站成果可看出，多数站点的P+W－E～R相关图上存在着一个△R值，即实测值比理论值偏小△R，一般为10mm左右。个别站可达50～60毫米，如太极村站△R＝60毫米，益谷坝站△R＝54毫米。究其原因为：

A. B. C.

计算次洪径流深R时，割去了基流部分，包含了由本次降雨所造成的基流的一小部分；

汛期降雨所储存在土壤和裂隙中的地下水在枯季源源不断地补给河流，是造成△R的主要原因。

复杂的地形条件，无法准确地勾绘地面、地下分水线，水账不清。

（三） 汇流计算及参数地区综合

由径流量R经过坡地漫流和河槽汇流两个阶段后，在流域出口断面形成的洪水过程，就是汇流计算的内容。

产流量是由不同的水源所组成，它们有各自的过程。因此，在分割基流后，进一步划分地表径流和潜流量。我省对地表径流的研究采用了纳西单位线法；潜流过程则简化为等腰三角形来处理。

汇流计算中，我省共挑选了81个代表站，分析了654场洪水（尽量与产流分析洪水相结合），最后有58站562场洪水参加地区综合。代表站流域面积级统计见下表：

表（3） 面积级（km2） 站数 占总站数的百分比％ 5 6.2 F<50 50～100 4 4.9 101～300 20 24.7 301～500 10 12.3 501～700 16 19.8 701～1000 16 19.8 1001～2000 10 12.3 81 100 总数 1. 瞬时单位线数学表达式

假设净雨过程相当于入流，经过一系列n个相同的“线型水库”的调蓄作用，形成出口断面径流过程。经推导得下式：

u（o，t）＝1/Kτ

n-1-t/K

(n)*(t/K)*e

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