浅析嘉陵江凤州水文站洪水预警预报

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1、浅析嘉陵江凤州水文站洪水预警预报摘要：文章按照流域产汇流的基本理论，对凤州水文站的降雨径流相关关系进行了分析计算，制作洪水预警预报方案，为下游采取防洪措施提供科学依据。关键词：降雨径流；洪水预报；重要性1流域概况嘉陵江发源于宝鸡市凤县黄牛铺镇东河桥村东峪沟凉水泉，自西北向西南斜贯凤县县境，支流众多，水量充沛。上游属陕南足水区，汉江北岸洪水径流较低，流域内山大沟深，植被良好，多年平均年降雨量在800mm左右，降雨一般集中在5～10月，占年降水量的70%～90%，径流深约在300mm左右，径流系数0.4。嘉陵江流域上游设有凤州水文站，系嘉陵江

2、源头站，地理位置为东经106°38′、北纬33°58′，集水面积688km2。凤州水文站控制流域为北秦岭中低山区，属暖温带半湿润山地气候，海拔高度多在1000～2000m之间，属秦岭褶皱带的一部分，为致密岩石山区，断裂发育岩石裸露，地貌区划中属秦岭大石山区，山势陡峭，坡度多在45°左右。流域内河道比降大，坡面陡峻，洪水特点多表现为暴涨陡落，水流湍急。流域内林木生长旺盛，植被覆率高。2洪水预警预报62.1资料选用方案选用凤州水文站自1984年建站至2013年共计30年的34场洪水资料。方案根据站网布设情况，选用具有代表性的凤州、黄牛铺、红花

3、铺3个站的雨量观测资料。以上选用资料系资料整编刊印成果，经对比分析，资料系列完整、可靠，具有良好的代表性。2.2方案原理2.2.1产流部分降雨到达地面后，部分雨水被流域表面植物截流，部分直接填充高低不平的洼地，还有部分雨水入渗地下，填充土壤空隙，最后剩下的部分降雨形成地面径流，沿坡面和大小沟道汇入河槽，形成洪水流量。对于一次洪水，径流深R可用下式表示：R=P-I式中，P表示流域平均雨量，I表示因植物枝叶截流、填充洼地、入渗地下、蒸发损失的那部分。一般植物截流和蒸发量甚小，主要为填充洼地和入渗地下，其大小与前期土壤含水量大小关系很大，降雨前

4、久旱不雨、土壤干燥、洼地干枯，则降雨损失量较大；前期降雨较多，土壤含水量接近饱和、洼地需水多，则降雨损失量就小。利用降雨量、前期影响雨量（Pa）和径流深的相关关系可预报径流深。2.2.2汇流部分6利用洪峰流量与径流深的相关关系，建立净峰流量和地表径流深相关图，预报出净峰流量后加上起涨流量即得到洪峰流量。2.3参数计算2.3.1平均雨量P的计算流域平均雨量采用加权法计算。各站所代表的流域面积用泰森多边形法分割量算，量出的各代表站面积Fi除以流域总面积F总，得出权重Wi，各雨量站Pi乘以权重得权重雨量，权雨量相加即得流域平均雨量P，即式中：P

5、i为某站雨量，Wi为某站权重。2.3.2径流深R的计算根据洪水资料，绘制洪水流量过程线，以本次洪水起涨点为起点，再用斜线（或水平）切割基流，过程前、后有复式峰的用退水曲线退到最低，峰后退水部分以流量趋于正常流量时为计算径流深终止点，用面积包围法计算各次洪水径流总量及径流深。2.3.3最大初损值Imax的计算把流域达到饱和以前的降雨损失量称为初损，以I0表示。初损值I0因前期降雨情况不同而变化，前期降雨多，则土壤含水量大，I0就小；前期干旱，I0就大。所谓最大初损值就是前期最干旱的情况下初损的最大值，采用下式计算：6Imax=P+Pa-R-

6、Tbfc式中：Tb为稳定入渗历时，采用明显起涨后的历时。先假定Imax值，然后计算出K值，再计算出Pa，由上式计算出Imax后，经过反复试算确定Imax值。经过分析，最终确定Imax=60mm。2.3.4折减系数K的计算K为前期降雨量经过一天后的折减比率，即：式中：Pa，t为t日的前期影响雨量；Pa，t+1为（t+1）日的前期影响雨量。前期影响雨量由t日的Pa，t变为（t+1）日的Pa，t+1，主要是由蒸发损失，令日蒸发量为E日。如果流域内达到饱和，即Pa=Imax，对蒸发来说供水充分，则蒸发量达到最大值，此值基本与蒸发皿所测得蒸发量接近

7、，则：根据凤州水文站蒸发观测资料，带入上式即可计算出K值。2.3.5前期影响雨量Pa的计算对一次洪水，只考虑该次降雨以前15日的降雨影响，令前次降雨日离该次降雨的天数为t，则：式中：Pt为第t天的平均降雨量，以算术平均值计算，计算出的Pa值如超过60mm，则以60mm为限。2.3.6净峰流量Q净的计算6用洪峰流量Qm割去其对应的基流即可求得净峰流量Q净。2.3.7降雨中心时间及洪峰滞时t的计算选择各站峰前雨量摘录时段中造峰雨开始至结束时间，用算术平均法计算出全流域降雨中心时间，降雨中心时间到洪峰出现时间差值为洪峰滞时。2.4相关图建立2.

8、4.1降雨径流相关图建立根据计算出的平均雨量P、径流深R和前期影响雨量Pa，点绘以Pa为参数建立P～R相关图，即径流深预报图（图1）。2.4.2径流深R与净峰流量Q净相关图的建立根据洪峰流量Q