柴河水库流域前期影响雨量的计算方法
柴河水库“05.8”暴雨洪水及调度
间隔 １ 个４ ｎ ，但各 自主峰雨 的时间分 布特别 ８ ，， － Ｊ ＂
集中 ， 发生在 ２ 时段 内（ 时段＝ 小 时 ） 均 个 Ｉ ３ 。
第１ 个降雨过程 流域平 均降雨量 １０２Ｉｎ ２． Ｔ ， ｌ ｌ
降雨 的空间分配不均匀 。暴雨中心在中游南侧黄 旗寨站 。 降雨量 １３Ｉ ｎ 降雨 量最大的黄旗 站 点 ４ ｌ ， Ｔ ｌ 和降雨量 最小的小孤家站相 差 ４ ｌ ， ９Ｉ ｌ最大点雨 Ｔ ｎ 量 与流域平均降雨量之 比为 １１ 。第 ２ 降雨 过 ． ９ 个 程流域平均降雨量 ５ ． ＩＴ。降雨中心仍然位 于 ２３ Ｔ Ｉ Ｕ 中游黄旗寨站 。第二个降雨过程的空间分布更 不 均匀 ，最 大点雨 量 和最小 点雨量之差 为 ４ ｌ ， １Ｉ ｎ Ｔ ｌ 最大点雨量与流域平均降雨量之 比为 １ ５ ．。 ４
２０ 年第 ６ （ ２ 卷 ２ ３ ） ０６ 期 第 ４ ６期
（ 洪水 过程。 ３） 洪量特别集 中。 ３日洪量 占洪 水 总量 的 ７ ．％， ７９ 洪水 涨率大 ， 峰持续 时间 短 ， 洪
ｍ 由于前期 降雨多为 短历时 的阵雨 天气 ， ｍ， 上层
土 壤 含水 量 为 ３， ｍｍ （ 层 蓄 水 容 量 为 ４ ６ ０ 上 ０ ａ ） 形成 了大量超 渗地表 径流 ， ｒ １， ｎ 因此 ， Ｏ ．” “ ５ 洪 ８ 水 第 １ 洪水 过程 涨水 段 的洪水 以地表 超渗 径 个 流为主 ， 一个 洪水 过 程 的涨水段 较 陡 ， 第 从起 涨 开始 ， 到洪峰 出现 ， 经历 了 １． ， ３８ ｈ 流量由 ４ ３ ３ ０ｍ ／ ｓ
造 峰核 心雨 集 中 ， １ 第 个过 程 中 ， 峰 时段 雨集 造 中在 ２ 时段 ； ２个 过程 中 ， 个 第 造峰 时段 雨 集 中
关于水库洪水预报方法的探究
关于水库洪水预报方法的探究摘要：莱西市境内有大型水库一座，中型水库两座，汛期能否进行正确的洪水调度，关系到我市的工农业生产和人民群众的生命财产安全，及时准确的洪水预报，是进行洪水调度的前提和基础。
分析降雨径流，提出水库洪水预报，要探讨两大问题，一是产流，二是汇流。
产流是解决由毛雨过程求净雨过程的问题，其中确定前期影响雨量Pa为主要前提；汇流是解决由净雨过程求入库流量过程的问题，精度较高的计算方法是经验单位线法。
本文结合我市洪水预报的实际情况，对前期影响雨量Pa、净雨R、经验单位线法进行分析探究。
1前期影响雨量Pa前期影响雨量Pa是反映雨前土壤蓄水量变化的参数，即雨前土壤蓄水量。
其主要影响因素是表层土壤的组成成分和厚度、降雨量的大小、蒸发量的多少、土壤入渗量的快慢等，较适用的计算方法大致分两种：1.1扣损法无雨日：Pa(t+1)=Pa(t)-E；有雨不产流日：Pa(t+1)=Pa(t)+P-E；有雨产流日：Pa(t+1)=Pa(t)+P-R-E≤Im；Pa(t)，Pa(t+1)—第t天，第(t+1)天的Pa值。
P—流域平均降雨；R—净雨量；E—第t日的陆面蒸发量，Im—土壤最大持水量。
我市大型水库水文站有E601蒸发皿观测资料，就是陆面蒸发量。
在汛期，蒸发量变化范围1—7毫米，高温天气5—7毫米，晴天3—5毫米，阴天2—3毫米，雨天1—2毫米，据统计，6月份平均日蒸发量为4.7毫米，7月份为4.5毫米,8月份为3.9毫米，9月份为3.6毫米，逐月呈递减趋势。
有雨产流日公式中P—R—E指土壤入渗的部分降雨量。
严格的讲P—R—E 的部分降雨量不能全部入渗土壤，总有一部分降雨量被坑、洼、库、塘拦蓄，但计入拦蓄部分，使Pa的计算更接近实际，当土壤达到饱和，即土壤含水量达到Im，可以认为后期降雨量不再入渗土壤，全为产流净雨，这时的Pa就达到最大值Im。
扣损法看起来较麻烦，实际运用还是可行的，关键在于确定土壤的最大持水量Im，Im的计算可选用流域久旱之后发生的一场大暴雨，用公式Im=P-R-E计算，久旱指Pa=0，大暴雨是指土壤含水量能够达到饱和，R取实际的径流深，选择实际发生的若干次暴雨资料，即可确定Im的值。
柴河水库采用防洪预报调度方式后灌溉效益计算
拦河坝将有一道被冲毁 ， 一道受损 ， 下游５ 万亩水 ｒ的灌溉将得 日
不 到保证 。 按新 的调度方式运行 ， 水库不必泄流 ， 可保证下游水
田灌溉达到设计标准。 不实施预 蓄方 案水 稻作 物的损失值就是
实施预蓄方案的效益值 ， 下面计算其效益 ：
计算公式为： Ｉ． ＸＹＸ 。 Ａ Ｂ＝ ＝ Ｐ Ｘ ｓ （） ３
一
４ ．将 亏缺水量及其它数值 代入式 （ — ）可求 得在设计 保 ８２ ，
亩， 旱作物增产２ 公斤／ Ｏ 亩。
益分摊 系数法 和实际发生 年两种方 法来进 行水库采 用 防洪 预 证率下 ，柴河水库预蓄增加 的水量可使水 稻作物增产３ 公斤／ ５
年法 实
水库采 用防洪 预报调度方 式后 的灌溉效益 通常可 以得到 标 ， 频 率计算 中的统计参数Ｃ为参数 ， 以 绘制亏水频率 曲线 ； 大大提高 ， 而这种效益是 指采用该方式与未采用该方式 相 比所 ３ ．柴河 水库农业供 水 的设计 保证 率为７ ％， ５ 亏水 统计参 增加 的农产 品的产值。由于农作物提高的产量是水和其它因素 数 Ｃ ．，据此 可在 亏水频率 曲线 上查 得相 应的 亏缺水 量为 产Ｏ７ 的综合结果 ， 溉仅是手段之 一 ， 以在计算增产 效益时 ， 考 ３ ０ 万 立 方 米 ： 灌 所 要 ００ 虑多种成分 ， ］ ｌ 此本文在计算 时采用多年调节方式——灌 溉 效 大 报调度方式后 的灌溉效益计算 。
：
朋
１ ．进行 亏水频 率计算 ， 经验频率依据实 际资料计 算 ， 理论 频率采用 皮尔逊 Ⅲ型 Ｉ线 。 ｌ 【 ｌ
Ｂ＝ ＝ －Ｘｌ ×６ ０ ￣ ｌ ０３ 元 Ｓ ０ Ｊ 斤庙 × 万亩＝ ０ 万元 。 ｚ ５ ９０
人工神经网络技术在柴河水库洪水分类预报中的应用
人工神经网络技术在柴河水库洪水分类预报中的应用朴维军【摘要】The article used flood data in the history of Caihe reservoir as the basis, took the method of artificial neural network to clas-sify, used genetic algorithm to do the optimization of different types flood parameters, scheduled the flood according to flood features of different model parameters and rules, in order to provide a reference for improving flood forecast accuracy of Caihe reservoir and similar reservoirs.%以柴河水库历史洪水资料为依据，采用人工神经网络方法进行分类，利用遗传算法进行不同类别洪水参数优选，根据洪水特征选择不同的模型参数和规则进行洪水调度，为提高柴河水库及与其类似水库的洪水预报精度提供参考。
【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P54-55,58)【关键词】人工神经网络;洪水分类预报;柴河水库;洪水预报;水库管理【作者】朴维军【作者单位】辽宁省柴河水库管理局，辽宁铁岭 112000【正文语种】中文【中图分类】TV122;TP183柴河水库位于辽宁省铁岭市柴河下游铁岭东部12 km处，控制河道长度 123．5 km，控制流域面积1 355 km2，占柴河流域面积的90%以上，河道比降1．5‰，坝址附近河道比降1．2‰，多年平均含沙量0．579 kg／m3，按100年一遇洪水设计可能最大洪水校核。
柴河水库流域前期影响雨量的计算方法
一场降雨前,流域土壤的干湿状况对此次降雨产生径流的多少影响很大。
因此,在流域产流计算中一般都要考虑这一因素。
流域的干湿程度常用流域蓄水量W 或其定量指标———前期影响雨量P a 表示。
流域蓄水量的计算结果,直接关系到水文预报的精度[1-4]。
1柴河水库产流模型流域蓄水量的计算公式为:W t+1=W t +P t -R pt -E t(1)式(1)中:W t +1为第t +1天开始时刻的流域蓄水量(mm );W t 为第t 天开始时刻的流域蓄水量(mm );P t 为第t 天的流域降雨量(mm );R pt 为P t 产生的总径流深(mm );E t 为第t 天的蒸发量(mm )。
柴河水库地处辽宁省北部,柴河流域位于东经123°54′~124°55′,北纬42°08′~42°21′,采用辽宁省水文总站提出的蓄满产流模型。
产流计算公式为:R=(P-E )-(I m -P a )×(1-e-k /I m ×(P-E ))(2)式(2)中:R 为降雨形成的径流深(mm );P 为降雨量(mm );E 为降雨期间的蒸发量(mm );I m 为流域最大蓄水容量(mm );P a 为前期土壤含水量(mm );K 为系数,经资料分析验证,柴河水库K =1.4。
参数的确定:流域平均降水量采用加权平均方法计算;流域内蒸发量采用清源、铁岭气象站资料,折算系数采用营盘站资料,经分析研究,硬性定义,当日降水量大于8.0mm 时为雨天,当日降雨小于或等于8.0mm 时定义为晴天,各月日蒸发能力见表1,前期土壤含水量P a 采用双层计算。
经分析采用I m 上=40mm ,I m 下=110mm ,上层按蒸发能力计算,下层按E 下=(E -E 上)×P a 下/I m 计算。
当P t +P a 上,t ≥E m ,t 时:E 上,t =E m ,tP a 上,t +1=P a 上,t +P t -E 上,t-R tP a 下,t +1=P a 下,t当P a 上,t +1≥I m 上时,P a 上,t +1=I m 上,P a 下,t +1=P a 下,t +P a 上,t +1-I m 上当P t +P a 上,t <E m ,t 时:E 上,t =P t +P a 上,tE 下,t =(E m ,t -E 上,t )×P a 下,t /I m 下P a 上,t +1=0P a 下,t +1=P a 下,t -E 下,t P a ,t +1=P a 上,t +1+P a 下,t +1(3)式(3)中,X上(下),t +1为第t +1天上(下)层参数值,X上(下),t为第t 天上(下)层参数值。
洪水预报方案
4产流方式
4.1蓄满产流
“蓄满产流”是指土壤缺水量未满足以前不产生径 流，而在土壤缺水量满足以后则全不产生径流。湿 润地区因年雨量充沛，地下水位较高，包气带不厚， 上层虽因蒸发有时含水量很低，但下层常达到田间 持水量，包气带缺水量不大。而且，在湿润地区或 非湿润地区的多雨季节，植物茂盛，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，只 有待土壤完全达到饱和状态，才开始产生径流，这 种产流方式，称为蓄满产流。
4.2超渗产流
下渗强度f（或下渗率）：单位时间内单位面积上 渗入土壤中的水量，通常以mm/h表示。
判断降雨是否产流的标准是雨强i是否超过下渗率f。
如i＜f就不产流 如i＞f则产流
这种产流方式为超渗产流。
陡河流域属半山区，平原占40%，山区占40%， 丘陵占20%，流域产流，既有超渗产流特性，又 有蓄满产流特性。要根据当时降雨情况和流域下垫 面情况判断。
在天气预报用语中，不同的说法有不同的含 义。比如，“零星小雨”指降水时间很短， 降水量不超过0.1mm；“有时有小雨”意即 天气阴沉，有时会有短时降水出现；“阵雨” 指的是在夏季降水开始和终止都很突然，一 阵大，一阵小，雨量较大；“雷阵雨”则是 指下阵雨时伴着雷鸣电闪；“局部地区有雨” 指小范围地区有降水发生，分布没有规律。
陡河水库上游有两座小（Ⅰ）型、五座小（Ⅱ）型水库， 控制流域总面积为71.91 km2，累计库容1558.6万m3。当 流域平均降雨量小于400mm做洪水预报时，流域面积按 450 km2计算，当流域平均降雨量大于400mm，或流域平 均降雨量小于400mm，上游小水库发生垮坝时，流域面 积按530 km2计算。
2种初期雨水计算方式
2种初期雨水计算方式初期雨水计算是指对降雨进行估算和计算的方法。
它是城市雨水管理的重要环节，可以用于确定雨水的产生量、径流系数和产流时间等指标，为城市雨水管理的规划和设计提供依据。
下面将介绍两种常用的初期雨水计算方式，分别是经验公式法和单站频率分析法。
一、经验公式法：经验公式法是一种简化计算初期雨水的方法，主要根据历史观测数据和实测资料得出的经验公式进行计算。
该方法适用于雨水量较少且强度较小的区域，例如农村地区和小型城市。
经验公式法的优点是简便快捷、不需要大量的数据和复杂的计算过程，但它的缺点是不适用于雨水量大、强度大的情况。
经验公式法的计算公式通常根据历史观测数据进行拟合得出。
其中，常用的经验公式有霍伊特公式、亚历山大公式和帕顿公式等。
这些公式通常基于降水量和降雨时长的关系，通过给定的降水量和降雨时长，可以得到对应的雨水量。
以霍伊特公式为例，该公式通常用于计算短时大雨的情况。
它的计算公式为：Q=K*I^n*T^m其中，Q表示雨水量，K为常数，I为雨强，T为降水时长，n和m为经验系数。
这些系数可以根据历史资料进行确定。
通过该公式，可以计算出给定降水条件下的雨水量。
二、单站频率分析法：单站频率分析法是一种更为精确的初期雨水计算方法。
它通过统计降雨事件的频率和强度，得出不同重现期下的降水量，进而计算雨水的总量。
该方法适用于较大规模的城市和工业区域，以及对雨水管理要求更高的地区。
单站频率分析法的计算步骤通常包括以下几个步骤：1.数据收集：收集历史气象观测数据和降雨记录，包括降雨量和降雨时长等数据。
2.构建频率统计表：根据降雨记录计算出不同重现期下的频率因子，构建频率统计表。
3.曲线拟合：根据频率统计表，采用数理统计方法进行曲线拟合，得到频率分布曲线。
4.雨水量计算：根据频率分布曲线，在给定的重现期下，通过插值或曲线积分等方法计算出对应的雨水量。
单站频率分析法的优点是精确可靠，可以考虑更多的因素和参数，适用于多样性和复杂性的城市环境。
前期影响雨量计算
前期影响雨量Pa的计算式为：
Pa[t+1] = Ka * ( Pa[t] + P[t] )
同时必须控制Pa[t+1]≤Wm
式中Pa[t],Pa[t+1]分别为第t天和第t+1天开始时刻的前期影响雨量(mm)；
P[t]为第t天的流域降雨量(mm)；
Ka为流域蓄水的日消退系数，每个月可近似取一个平均值，等于(1-Em/Wm)，其中Em为流域月平均日蒸散发能力；
Wm为流域最大蓄水量，是反映该流域蓄水能力的基本特征。
前期影响雨量Pa的常规计算方法及修正方法
使用上面的方式计算Pa时，一般日分隔点为第天上午8时，而每次预报时使用的也是使用8时的Pa值，而对于预报时刻
不在8时的预报方案，这显然是有误差的，特别是8时之后还有降雨的情况下，因此一般可以有下面两种方法修正：
(1)8时之后的降雨以1个小时的单位进行再计算，当然此时的Ka要改用1个小时的消退系数。
(2)以当前预报时刻为起始为日分隔点，重新计算Pa。
多站流域前期影响雨量Pa的计算
具有多个测站的流域的Pa计算，一般人认为是分别统计各站的降雨量P，然后通过加权求得整个流域的降雨量P，接着再计算流域的Pa，在降雨均匀的情况下这种方法是可行的，而且较为简便。
但是在降雨不均匀时，如一个有3个测站且权重相同的流域，只有一个站降雨并且达到3倍的Wm，如果用上面的计算方法，流域的Pa将达到Wm，即流域达到饱和，这显然不合理。
因此应该先分别计算各测站的Pa，然后通过加权求得整个流域的降雨量Pa，这样就算某个测站降雨很大并且达到饱和，也仅是这个站达到Wm而已，经过加权计算，流域并未达到饱和，这样对反映流域蓄水情况更为合理。
临界雨量计算方法
临界雨量计算方法临界雨量计算方法临界雨量计算方法临界雨量计算方法1、水位/流量反推法假定降雨与洪水同频率，根据河道控制断面警戒水位、保证水位和最高水位指标，由水位流量关系计算对应的流量，由流量频率曲线关系，确定特征水位流量洪水频率，由降雨频率曲线确定临界雨量，但此方法没有考虑前期影响雨量。
2、暴雨临界曲线法暴雨临界曲线法从河道安全泄洪流量出发，由水量平衡方程，当某时段降雨量达到某一量级时，所形成的山洪刚好为河道的安全泄洪能力，如果大于这一降雨量将可能引发山洪灾害，该降雨量称为临界雨量。
位于曲线下方的降雨引发的山洪流量在河道安全泄洪能力以内，为非预警区，位于曲线上或上方的降雨引发的山洪流量超出河道的安全泄洪能力，为山洪预警区。
3、比拟法比拟法的基本思路为，对无资料区域或山洪沟，当这些区域的降雨条件、地质条件（地质构造、地形、地貌、植被情况等）、气象条件（地理位置、气候特征、年均雨量等）、水文条件（流域面积、年均流量、河道长度、河道比降等）等条件与典型区域某山洪沟较相似时，可视为二者的临界雨量基本相同。
4、水动力学计算方法水动力学计算方法具有较强的物理机制，基于二维浅水方程，并考虑降雨和下渗，对山洪的形成与演化过程进行更细致的描述，具有理论先进性和实际可操作性的特点，为防御山洪灾害提供了临界雨量计算方法新技术。
但由于计算参数，如阻力系数和下渗变量等，增加了模型的不确定性因素；此外，流域地质、地貌等数据以及典型山洪观测资料等也是此计算方法中必不可少的。
5、实测雨量统计法根据区域内历次山洪灾害发生的时间表，基于大量实际资料，统计区域及周边邻近地区各雨量站对应的雨量资料，取各站点各次山洪过程最大值的最小值为各站的单站临界雨量初值，计算各次山洪过程各个站点的各时间段最大值的面平均值，取面平均值的最小值为区域临界雨量初值。
在初值的基础上，确定单站和区域临界雨量的变幅，取该变幅的取值区间为临界雨量。
上述各种方法的局限性在于所针对的流域面积大小不等，大部分方法是基于大于 200 km2 的流域建立的；有的方法要求有较为详细和配套的水文资料，这对于我国山区水文资料非常匮乏的实际情况，应用非常有限，难以大面积推广到其他流域；此外，这些方法大部分是基于统计分析的，没有相应的数理基础。
柴河水库流域前期影响雨量的计算方法
（ｍ） ｍ
方 法 二 ： 据 本 次 大 洪 水 计 算 Ｐ 值 ， 算 公 式 由式 根 ｄ 计
域降 雨量 （ ） 为 产 生 的 总径流 深 （ 硼 ； ｍｍ） 为第 ｔ ； 天
的 蒸 发 量 （ ｍ） ｍ 。
预报 时 ， 常遇 到如下 情况 ： 一般 中 、 洪水 和年 内第 １ 小 场大 洪 水 的预 报精 度较 低 ， １场 大洪 水 以后 ， 第 即便 与 前期 同样 大 小 的 洪水 ， 报精 度 也 会较 高 。 者对 此进 行 了长 期 分析 、 预 笔 研究， 既然 在 多数情 况 下预报 精度 较 高 ， 说明 选 用 的产 流模 型 是合 适 的 。 产流 计 算公 式 （ ） ， 响净 雨 尺 的 因素很 从 ２看 影
（） 得： ２推
－
ｋ Ｉ ｘ Ｐ Ｅ） ／ （ －
一
（Ｐ Ｅ）Ｒ）（－ 。 （ － 一 ／１ ｅ
（ｍ Ｌ） ， ／
）
（） ４
Ｐ ± Ｐｘ ， ±Ｌ） Ⅱ ＝ ａ （ｍ ／
＝
以 此为计 算起 点 ， 算 计
和 Ｐ ， 到冬 季封 冻 后 第 ｄ 直
多 ， 中又 以 尸 和 Ｅ 的影 响最 大 。 就 某一 次洪 水 来说 ， 其 ｄ 单 蒸
柴河水库地 处辽 宁省北 部 ， 柴河 流域 位于 东经 １３ ５ ２ 。４～ １４ ５ 北 纬 ４ 。８ ～ ２ ２ 采 用 辽 宁 省水 文 总 站 提 出 的 ２ｏ５。 ２ Ｏ ４ 。 １ ，
流域平均降雨量计算
2.3.3 流域平均降雨量计算由雨量站观测到的降雨量,只代表该雨量站所在处或较小范围的降雨情况,而实际工作中往往需要推求全流域或某一区域的平均降雨量,常用的计算方法有以下几种。
1.算术平均法当流域内地形起伏变化不大,雨量站分布比较均匀时,可根据各站同一时段内的降雨量用算术平均法推求。
其计算式为: ∑==+++=ni inx n n x x x x 1211 （2-10） 2.泰森多边形法（垂直平分法）首先在流域地形图上将各雨量站（可包括流域外的邻近站）用直线连接成若干个三角形,且尽可能连成锐角三角形,然后作三角形各条边的垂直平分线,如图2-9,这些垂直平分线组成若干个不规则的多边形,如图中实线所示。
每个多边形内必然会有一个雨量站,它们的降雨量以i x 表示,如量得流域范围内各多边形的面积为i f ，则流域平均降雨量可按下式计算:∑∑====++++++=n i ni ii i i nnn x A x f F f f f x f x f x f x 112122111 （2-11）此法能考虑雨量站或降雨量分布不均匀的情况,工作量也不大,故在生产实践中应用比较广泛。
3.等雨量线法在较大流域或区域内,如地形起伏较大,对降水影响显著,且有足够的雨量站,则宜用等雨量线法推求流域平均雨量。
如图2-10所示,先量算相邻两雨量线间的面积if ,再根据各雨量线的数值ix ,就可以按下式计算: ini i i f x x F x )2(111∑=++= （2-12） 此法比较精确,但对资料条件要求较高,且工作量大,因此应用上受到一定的限制。
主要用于典型大暴雨的分析。
临界雨量计算方法
1、水位/流量反推法假定降雨与洪水同频率，根据河道控制断面警戒水位、保证水位和最高水位指标，由水位流量关系计算对应的流量，由流量频率曲线关系，确定特征水位流量洪水频率，由降雨频率曲线确定临界雨量，但此方法没有考虑前期影响雨量。
2、暴雨临界曲线法暴雨临界曲线法从河道安全泄洪流量出发，由水量平衡方程，当某时段降雨量达到某一量级时，所形成的山洪刚好为河道的安全泄洪能力，如果大于这一降雨量将可能引发山洪灾害，该降雨量称为临界雨量。
位于曲线下方的降雨引发的山洪流量在河道安全泄洪能力以内，为非预警区，位于曲线上或上方的降雨引发的山洪流量超出河道的安全泄洪能力，为山洪预警区。
3、比拟法比拟法的基本思路为，对无资料区域或山洪沟，当这些区域的降雨条件、地质条件（地质构造、地形、地貌、植被情况等）、气象条件（地理位置、气候特征、年均雨量等）、水文条件（流域面积、年均流量、河道长度、河道比降等）等条件与典型区域某山洪沟较相似时，可视为二者的临界雨量基本相同。
4、水动力学计算方法水动力学计算方法具有较强的物理机制，基于二维浅水方程，并考虑降雨和下渗，对山洪的形成与演化过程进行更细致的描述，具有理论先进性和实际可操作性的特点，为防御山洪灾害提供了新技术。
但由于计算参数，如阻力系数和下渗变量等，增加了模型的不确定性因素；此外，流域地质、地貌等数据以及典型山洪观测资料等也是此计算方法中必不可少的。
5、实测雨量统计法根据区域内历次山洪灾害发生的时间表，基于大量实际资料，统计区域及周边邻近地区各雨量站对应的雨量资料，取各站点各次山洪过程最大值的最小值为各站的单站临界雨量初值，计算各次山洪过程各个站点的各时间段最大值的面平均值，取面平均值的最小值为区域临界雨量初值。
在初值的基础上，确定单站和区域临界雨量的变幅，取该变幅的取值区间为临界雨量。
上述各种方法的局限性在于所针对的流域面积大小不等，大部分方法是基于大于200 km2的流域建立的；有的方法要求有较为详细和配套的水文资料，这对于我国山区水文资料非常匮乏的实际情况，应用非常有限，难以大面积推广到其他流域；此外，这些方法大部分是基于统计分析的，没有相应的数理基础。
流域降雨量的计算
流域降雨量的计算一、雨量观测方法1.点雨量观测法：即在流域内选择若干个点位进行雨量观测，通过点位降水量和其所覆盖的面积进行计算。
该方法简单易行，但不能全面反映流域降水分布的空间差异。
2.线雨量观测法：即在流域内设置一定数量的雨量观测点，通过对流域内的雨量点位进行插值或外推，得到整个流域的降雨分布图。
该方法可以较好地反映流域降水的空间差异。
3.面雨量观测法：即在流域内设置一定数量的雨量观测站，通过对观测站降水量的加权平均或插值求和，得到整个流域的降雨量。
该方法较好地反映了流域降水的空间分布和大小。
二、流域平均降雨量计算方法在进行流域降雨量计算时，可采用以下常用方法：1.等值站法：即将流域内的所有降水观测站的降水量进行加权平均。
对于不同雨量站的权重可以根据站点的面积、海拔、距离等因素进行确定。
2.图解法：即在流域范围内绘制等值降雨图，通过等值线和面积计算方法得出流域降雨量。
该方法适用于数据较少的情况，但由于需进行手绘等值线，一般适用于小流域。
3.插值法：即通过已有降水观测站点的数据，利用插值算法推算出空间上未观测到的点位的降水量。
常用的插值方法有反距离权重插值、克里金插值等。
4.遥感法：即利用遥感技术获取流域范围内的降水信息，并进行空间插值和统计分析得到流域降雨量。
遥感法可提供较大流域的降水信息，但对于小流域可能存在一定误差。
三、时段降雨量计算方法除了流域平均降雨量，还需要计算不同时间段的降雨量，以便进行洪水预报和水文模型的建立。
常用的时段降雨量计算方法有以下几种：1.连续雨量法：即将观测到的雨量数据按照时间顺序进行累加。
该方法简单易行，适用于流域面积较小的情况。
2.球面平均法：即将流域面积划分为若干网格，计算每个网格的降水量，然后进行累加。
该方法适用于流域面积较大的情况，可以更好地反映降水的空间差异。
3.构造单位雨量法：即将单位面积单位时间内的平均降水量作为单位雨量，通过单位雨量与实际降水量的比值进行计算。
柴河水库汛期预蓄水量上限值求解
柴河水库汛期预蓄水量上限值求解
宋榜科
【期刊名称】《东北水利水电》
【年(卷),期】2009(027)005
【摘要】柴河水库控制流域内径流的年内和年际分配差异较大,年径流量的75%集中在汛期和主汛期,因此水库在汛期实施预蓄预泄调度方式可充分利用洪水资源,发挥水库综合效益,而科学合理的预蓄水量计算是预蓄预泄调度方式成功与否的关键.文中简要介绍了柴河水库汛期预蓄水量上限值求解的3种方法.
【总页数】3页(P22-24)
【作者】宋榜科
【作者单位】辽宁省柴河水库管理局,辽宁,铁岭,112000
【正文语种】中文
【中图分类】P338
【相关文献】
1.柴河水库汛期可能遭遇的极端和突发水文事件的初始识别及对应的初步预案 [J], 张伟夫
2.浅析岗南水库汛期预蓄预泄的可行性 [J], 张波子
3.柴河水库水质水量耦合调度模型及求解 [J], 宓永宁;王鑫;张玉清;刘清石
4.小浪底水库2018年主汛期防洪预泄排沙效果分析 [J], 李晓宇; 李焯; 郭银
5.基于分级预降回蓄法的两河口水库汛期发电调度方案研究 [J], 金新
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前期影响雨量经验公式的改进
前期影响雨量经验公式的改进
龚致斌;王丽雅
【期刊名称】《南水北调与水利科技》
【年(卷),期】1994(000)002
【摘要】本文在分析了以往P式的基础上,推导出了如下的公式:P=(P+P-kR)·K该式既简化了计算工作,又达到了预期的精度。
同时对修正系数k也给出了确切的定量方法。
【总页数】4页(P23-26)
【作者】龚致斌;王丽雅
【作者单位】沧州水文水资源勘测局;沧州水文水资源勘测局沧州 061000;沧州061000
【正文语种】中文
【中图分类】P426.6
【相关文献】
1.柴河水库流域前期影响雨量的计算方法 [J], 姜志文;刘树春
2.考虑前期影响雨量的NLPM-AMN模型 [J], 庞博;郭生练;林凯荣;刘攀
3.抚顺地区前期影响雨量Pa值的特性浅析 [J], 薛丽
4.基于前期有效降雨量推求山洪灾害临界雨量 [J], 刘业伟;许小华;韩会明
5.基于前期雨量和降雨历时的SCS-CN模型改进 [J], 吴艾璞;王晓燕;黄洁钰;黄静宇;王俊;李泽琪
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流域降雨量的计算
线法等。在面积较大的 流域，最好用泰森多边形法，计算流域的平均降水量； 小流域常用加权平均法；在平地上可用算术平均法和等 雨量线法。
1
算术平均法
对于地形起伏不大，降水分布均匀，测站 布设合理或较多的情况下，算术平均法计算简 单、而且也能获得满意的结果。
P＝（p1＋p2……＋pn）/n 式中： p1,p2,pn —— 为各测站点同期降水量（mm） P ——流域平均降水量（mm） n ——测站数
2
加权平均法
在对流域基本情况如面积、地类、坡度、坡向、海拔等 进行勘察基础上，在每个地类上选择有代表性的地点作为降 水观测点，把每个测点控制的地类面积作为各测点降水量的 权重。
P——流域平均降水量（mm）
4
P＝a1p1/A+ a2p2/A .....+anpn/A 式中 P——流域平均降水量（mm） A——流域面积（hm2或km2） a1 ,a2.... an——每个测点控制的面积（hm2或km2） p1 ,p2.... pn——每个测点观测的降水量
3
泰森多边形法
如果流域内的观测点分布不均匀，且有的站 偏于一角，此时采用泰森多边形法计算平均 降水量较算术平均法更为合理。
在地图上将降水观测点两两相连，形成三角形网，对每个 三角形各边作直平分线，用这些垂直平分线构成以每个测 站为核心的多边形。假定每个雨量站的控制面积即为此多 边形面积（流域边界内）。
P= (a1p1 + a2p2 .....+anpn)/A 式中：a1 ,a2.... an——各测站控制面积 p1 ,p2.... pn——为各观测站同期降水量 A——流域总面积（hm2或km2）
暴雨强度及初期雨水量计算
暴雨强度及初期雨水量计较之五兆芳芳创作
1、项目一般采取历年最大暴雨的前15分钟雨量为初期雨水量.某地区历年小时最大暴雨量取1991年最大日降水量的10%，生产装置区总面积约为1000m2,故初期雨水量为：1000×19.62×10-3×1/4=/次
2、查一下当地的气象资料，暴雨强度**m3/(m2.s)，年平均暴雨次数*次/年，结合生产装置区的面积，可以预算出该项目的初期雨水量.该办法复杂一点，但不是很准确！
3、初期污染雨水按下式进行预算：q=3841(1+0.85lgP)/(t+17)0.85
q——暴雨强度(升/秒•公顷). P——重现期，取一年；t——地面集水时间与管内流行时间之和（取1）；计较结果q=329升/秒•公顷Q= qFψT Q——初期雨水排放量F——汇水面积(公顷)，Ψ——为径流系数（0.4-0.9，取0.7）T——为收水时间，一般取15分钟. 本项目焦点装置区占地面积0.4公顷，前15分钟初期雨水量为85m3.。
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柴河水库流域前期影响雨量的计算方法
摘要分析了柴河水库产流模型的影响因素,提出了改进流域前期影响雨量的计算方法,以提高水文预报的精度。
关键词产流模型;计算方法;水文预报;柴河水库
一场降雨前,流域土壤的干湿状况对此次降雨产生径流的多少影响很大。
因此,在流域产流计算中一般都要考虑这一因素。
流域的干湿程度常用流域蓄水量W或其定量指标——前期影响雨量Pa表示。
流域蓄水量的计算结果,直接关系到水文预报的精度[1-4]。
1柴河水库产流模型
流域蓄水量的计算公式为:
Wt+1=Wt+Pt-Rpt-Et(1)
式(1)中:Wt+1为第t+1天开始时刻的流域蓄水量(mm);Wt为第t天开始时刻的流域蓄水量(mm);Pt为第t天的流域降雨量(mm);Rpt为Pt产生的总径流深(mm);Et为第t天的蒸发量(mm)。
柴河水库地处辽宁省北部,柴河流域位于东经123°54′～124°55′,北纬42°08′～42°21′,采用辽宁省水文总站提出的蓄满产流模型。
产流计算公式为:
R=(P-E)-(Im-Pa)×(1-e)(2)
式(2)中:R为降雨形成的径流深(mm);P为降雨量(mm);E为降雨期间的蒸发量(mm);Im为流域最大蓄水容量(mm);Pa为前期土壤含水量(mm);K为系数,经资料分析验证,柴河水库K=1.4。
参数的确定:流域平均降水量采用加权平均方法计算;流域内蒸发量采用清源、铁岭气象站资料,折算系数采用营盘站资料,经分析研究,硬性定义,当日降水量大于8.0 mm时为雨天,当日降雨小于或等于8.0 mm时定义为晴天,各月日蒸发能力见表1,前期土壤含水量Pa采用双层计算。
经分析采用Im上=40 mm,Im下=110 mm,上层按蒸发能力计算,下层按E下=(E-E上)×Pa下/Im计算。
当Pt+Pa上,t≥Em,t时:
E上,t=Em,t
Pa上,t+1=Pa上,t+Pt-E上,t-Rt
Pa下,t+1=Pa下,t
当Pa上,t+1≥Im上时,Pa上,t+1=Im上,Pa下,t+1= Pa下,t+Pa上,t+1-Im上
当Pt+Pa上,t<Em,t时:
E上,t=Pt+Pa上,t
E下,t=(Em,t-E上,t)×Pa下,t/Im下
Pa上,t+1=0
Pa下,t+1=Pa下,t-E下,t
Pa,t+1=Pa上,t+1+Pa下,t+1(3)
式(3)中,X上(下),t+1为第t+1天上(下)层参数值,X上(下),t为第t天上(下)层参数值。
每年从5月1日开始计算,并规定,Pa上,5月1日= 0.0 mm,Pa下,5月1日=60.0 mm。
笔者在20多年的工作中发现,利用上述方法进行洪水预报时,常遇到如下情况:一般中、小洪水和年内第1场大洪水的预报精度较低,第1场大洪水以后,即便与前期同样大小的洪水,预报精度也会较高。
笔者对此进行了长期分析、研究,既然在多数情况下预报精度较高,说明选用的产流模型是合适的。
从产流计算公式(2)看,影响净雨R的因素很多,其中又以Pa和E的影响最大。
单就某一次洪水来说,蒸发E的影响远远小于Pa的影响。
可见准确计算Pa值是洪水预报准确与否的关键。
2Pa值计算方法
为了获得合理的计算方法,笔者探讨了多年连续计算Pa值的方法。
即,从某年发生的最大一次洪水开始计算,相应的有2种计算方法。
方法一:按柴河水库产流模型的规定,取Im上=40 mm,Im下=110 mm。
当流域内发生大洪水时,认为流域已蓄满,则Pa上=Im上=40 mm,Pa下=Im下=110 mm。
方法二:根据本次大洪水计算Pa值,计算公式由式(2)推得:
Pa=Im-((P-E)-R)/(1-e)(4)
Pa上=Pa×(Im上/Im)
Pa下=Pa×(Im下/Im)
以此为计算起点,计算Pa上和Pa下,直到冬季封冻后第1场形成雪盖的大雪(冬季无雪时,一直计算下去)。
每次雪盖融尽,再开始计算Pa值,至下一场形成雪盖的大雪。
当冬季地面雪盖融尽,再开始计算Pa值,直至本年发生足以使流域蓄满的第1场大洪水为止,并以此开始新一轮Pa值的计算。
Pa融=Pa封+(∑P-∑E雪)-∑E陆-R(5)
式(5)中:Pa融为雪盖融化后流域土壤含水量(mm);Pa封为雪盖封冻时流域土壤含水量(mm);∑P为从封冻至雪盖融化流域平均降雨量总和(mm);∑E雪为冰雪覆盖期间流域雪面总蒸发量(mm);∑E陆为冰雪覆盖期间流域陆面总蒸发量;R为融雪径流深(mm)。
∑E雪=∑(E20×α)(6)
式(6)中:E20为20 cm口径蒸发皿观测值;α为蒸发皿与大面积冰雪蒸发量的折算系数。
∑E陆=∑(E20×α×β)(7)
式(7)中:β为大面积冰雪换成陆面蒸发的系数。
3水文预报
笔者发现,按方法一和方法二作洪水预报,一般比原模型精度高。
特别是用方法二计算的Pa值作预报,精度比方法一更高些。
人类活动对土壤含水量影响很大,如植被的改变、水旱田比例的改变、田间铲犁的次数、表面土松散程度等。
封冻前地表面土颗粒含水量大(如:雨夹雪后,水没有蓄满下层,立即降温,并下大雪形成雪盖),雪盖融化期间深入土壤下层的要少。
反之,封冻前地表土颗粒含水量小(如:秋末、冬初连续无降水,天气骤冷并直接降大雪),地表封冻时因表层干没有冻实,呈松散状态,则融雪补充深层的要多。
采用前述土壤前期影响雨量的计算方法作洪水预报,精度有很大提高,但还有较大的误差。
笔者通过多年分析,发现方法一和方法二计算的Pa值多偏大,通过研究分析,得出修复公式如下:
Pa=Pa计×γ(8)
式(8)中:Pa计为通过方法一和方法二计算的Pa值(mm);γ为修正系数,与耕作方式、秋末降雨、融雪期温度等有关,当采用方法一时,则γ为0.73～0.95;当采用方法二时,则γ为0.81～1.05。
以2009年某次洪水为例,分别按原方法和改进的方法一、方法二作净雨预报,计算结果见表2。
由表2可知,采用方法一和方法二计算的前期土壤含水量比用水库原方法计算的结果更接近实际,据此作出的净雨预报,误差明显减小。
4结语
采用改进的前期土壤含水量计算方法,不需要修改流域产、汇流模型,计算方法简单、概念明确、结果更接近实际,能够提高实时洪水预报的精度。
5参考文献
[1] 詹道江,叶守泽.工程水文学[M].三版.北京:中国水利水电出版社,2000.
[2] KRAIJENHOFF D A,MOLL J R.河川径流模拟与预报[M].水电部南京水文水资源研究所治淮委员会,译.南京:水电部南京水文水资源研究所,1987.
[3] 华东水利学院水文系.径流实验研究译文集:第三期[M].南京:华东水利科学院,1982.
[4] 陈光舟,张晓红.淮河流域面雨量计算方法的比较分析[J].安徽农业科学,2009,37(24):11637-11640.。