辽宁省无资料地区设计暴雨洪水计算方法的研究

辽宁省无资料地区设计暴雨洪水计算方法

的研究

辽宁省无资料地区设~1-

暴雨洪水~1-算75-法的研究

唐继业吴俊秀单丽

(辽宁省水文水资源勘测局)

江秋兰

(辽宁省水文水资源勘测局抚顺分局116000)

【摘要】本文针对辽宁省水工程设计中的实际情况,在认真总结经验的基础上,对流域特大暴雨重现期进行了探

讨;根据不同地区的产流特点,提出了分层扣损的饱卸产漉及非饱和流模型;建立了辽宁中部平厚区的三水”转

亿摸型;提出了综台经验单位线转换为瞬时单位线的流计算方法;在小流域设计洪永计算上,建立了推理公式辽

宁击和概化过程发法.形成一垂适合辽宁特点的无资料地区设计暴雨洪水计算方法.

【关键词】重现期模型单位巍

无资料地区暴雨洪水计算问题,一直是国内外水学科专

家学者在不断探索和研究的课题.《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》一书经过3年的工作编制完成.该书通过对大量水文气象资料分析.全面阐述了辽宁省暴雨,洪水时空变化规律,探人分析了暴雨洪水相关参数,提供出设计洪水计算的新理论,新方法和一系列新图件基础

资料详实可靠,计算方法先进,综合成果符合部颁档计洪水计算规范》要求.

l基本资料与系列代表性分析

1.1基本资料

车成果分析暴雨资料的选用时段为最大10rain,Ih,6h,

24h,3d等5个时段.资料系列取自有资料以来截止到1995 年,选用站数达306站,年限在25～9O年之间,共有12857 站年.系列最长的站是沈阳,大连,营口,均为91年,起讫时

间为1905—1995年.

1.2亲列代表性分析

首先从定性上开始,绘制各次实测大暴雨等值线图,了

解气象成因与天气系统组合;绘制3d,24h暴雨各站历年实测最高记录图;综合各次大暴雨等值线图,将历次笼罩范围

用不同颜色标在一张图上;综合各河洪水调查成果,绘制历史大洪水笼罩范围用不同颜色标在一张图上;通过绘制长系列站正倒累进均值,,∑(k一1)等分析图,识别丰枯水的交

替变化规律,判别代表性较好的时段和站别.在此基础上,又做了定量分析:长短系列对比分析,典型站改正以及暴雨重现期怙算.

1.3暴雨重现期估算

此方法基本假定:雨洪长系列中特大,次大的个数是相

应的;中小流域特大雨洪同次出现的机率基本一致;气候地形一致区的暴雨可以移置.

基于以上假定后基本做法为:选取某测站以上流域内有

特大暴雨和相应洪水的年份,根据洪水调查和历史文献的考证,先确定洪水的重现期,再作流域内均匀雨量点不考虑重现期的点雨量理论频率计算,求出各雨量点的均值及cv值的流域平均值.又在流域平均附近,假设一组cv值,在

频率格纸上点绘K一N线,用各点求出的K值.在图上

查出不同cv值相应该次暴雨各点值的重现期jv,将各个

值相应的重现期相加求算术平均值,取与同攻洪水重现

期相等或接近的值,则流域内暴雨中心点雨量的重现期即为所求.

2产流计算方法

在总结经验的基础上,应用填洼,下渗和水动力学原理,

分析全省东部湿润或半湿润,西部干旱或半干旱和中部平原区的产流特点,提出适应不同地区的产流模型.

2.1东部,北部饱和产流模型

辽宁省东部,北部地区属于湿润或半湿润地区,特别是

东部地区年降水量较大,植被好,土壤覆盖层的下渗能力较大,在流域内的大部分土地上,当土壤缺水量尚未满足时,所有降雨都被土壤所吸收,不宜超渗产流.这部分地区采用饱和产流模型,即辽宁饱和产流数学模型.蓄水容量曲线采用指数曲线型,产流面积公式为:

F

otz.0=l—e一(1)

,

式中——产流面积,k;

F——流域面积.k;

P_—一降雨量,mln;

._一流域特征参数.

产流计算公式为:

,1,

R=P—1一D}(1一e){2),口,

式中R——径流量,rain;

o——流域韧始蓄水量,mm.

根据已有资料,优选出参数.蒸发采用双层扣损法.

2.2西部非饱和产流模型

辽宁省西部为干旱半干早地区,年降水量偏少,土壤下

.,

43..

渗能力较差,降雨后产流与否与流域包气带缺水量无关.主要取决于雨强与下渗率的关系.根据霍顿下渗公式及其物理

意义,结合分析该地区的产流特点,模拟出非饱和产流模型: 下渗率在流域上分布是不均匀的,可用指数曲线来模拟下渗率在流域空间分布特征,产流面积公式为:

=l—e(3)

,

式中b——流域参数,它反映流域下渗率的分配特征;

产一下渗率,mm/h.

时段径流深计算公式为:一

R=AP—f(1一亨)zit(4)

f一=f—t+f—z=()(,m—P

+

【一()㈤

式中A一时段降雨量,mm;

,——时段平均下渗率,mm/h;

i——时段平均雨强.mm/h;

L——流域最大蓄水量,mm;

P.——蓄水量,mm.

设计情况下,辽宁经过分析采用P.t=20ram,P.T=

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经验数据;

,——稳定下渗率,mm/h.

根据已知资料.优选出参数

2.3中部平原区”三水”转化产漉模型

辽宁省中部平原区是辽宁省心脏地区.该地区地势平

坦,浅层土壤由亚沙土和亚粘土组成,土壤人渗能力较强,地表径流较小.地下水开采较频繁,地下水运动以垂直交换为主,水平运动微弱.该地区设有台安实验站,主要对天然流域和潜水动态进行实验研究,从平原区”三水转化的物理概念和转化规律出发,针对辽宁省平原区水资源特点,在实验研究的基础上,研制了适应于该区的”三水转化模型.这一模

型将包气带土壤计算层分为上下两层,两层各有土壤张力水的蓄水容量(田问持水量)WUM,fiLM作为各自土壤含水量