洛南县高耀水文相关数据计算分析

洛南县高耀水文相关数据计算分析
摘要：本文通过外业测量，对李塬、古城、灵口等站降雨及暴雨、洪水资料抄录选用，运用水文专业知识和相关资料分析计算得出洛南县高耀年最大24小时暴雨量均值、暴雨强度衰减指数、降雨历时为24小时的径流系数等数据，为高耀河段水利工程设计提供可靠依据。

关键词：高耀暴雨分析推算
1．流域概况
东沙河发源于洛南县高耀镇李塬文显山（海拔1709.5米）和龙骨岩山（海拔1577.9米），由西南向东北方向经灵口镇代川和木厂中间流入南洛河，最大高差330多米，岩石主要有花岗、石英、片岩等，山部以板岩、页岩等为主。

流域走向自西南向东北方向逐渐降低。

年平均降雨量689.6毫米，主要降水集中在7～9月。

流域植被良好，树木以松柏为多，覆盖率约为40～50%，山坡以草皮覆盖。

沙河位置在东经110°22′～110°36′，北纬33°50′～34°58′之间。

流域呈手掌状，左岸村庄，右岸有部分田地，四周均为高山峻岭。

高耀河段选定分析点流域面积0.536平方公里，河长1.60公里，河宽在28～45米之间，河流平均比降50.0‰。

2．年最大24小时暴雨量均值24及其变差系数Cv、偏差系数Cs，暴雨强度衰减指数n1、n2
2.1最大24小时雨量均值推求
选用灵口、李塬、古城雨量站1960～2010年51年资料进行频率计算，其中李塬、古城雨量站是1973～1975年没有年鉴，用灵口站的资料运用相关法进行查补，最后得出24小时雨量24均值为63.4mm。

用商洛水文手册差得24均值为70mm,工程设计选用对工程不利的，请设计部门选用。

2.2变差系数Cv，偏差系数Cs
运用李塬51年资料，运用频率计算程序，进行适线，经过计算Cv=0.39，Cs=3.5Cv；用商洛水文手册查得Cv=0.50，Cs=3.5Cv: 计算成果详见表3.2、图，
表3.2李塬雨量站频率成果
李塬24小时雨量频率曲线
2.3暴雨强度衰减指数n1、n2
2.3.1图解法：
参数n反映暴雨平均强度随暴雨历时增加而衰减的程度。

我们选用李塬、古城雨量站，灵口水文站1960～2010年51年资料进行频率计算，其中李塬、古城雨量站是1973～1975年没有年鉴，用灵口站的资料运用相关法进行插补延长资料系列，然后将不同历时不同频率的暴雨值代入公式得不同历时不同频率的暴雨平均强度αt。

在双对数坐标纸上点绘各个频率时段暴雨平均强度αt与历时t关系点，在关系上以1小时为分界定出两条直线的斜率即分别为小于1小时和大于1小时的暴雨衰减系数n1,和n2。

各频率暴雨衰减指数n1,和n2详见下表。

李塬站各种历时不同频率n1、n2统计表
各频率平均暴雨衰减指数n1=0.50、n2=0.75，与全国n1和n2值分别在0.5和0.7左右的成果相符合。

2.3.2公式法：用公式
（t≥1h）
（t<1h）
代入各历时各频率暴雨值推求得n1=0.51 、n2=0.73，与图解法计算结果接近。

通过上述分析可以确定本次计算结果合理可靠。

3．汇流参数m
在一个特定的流域影响汇流参数m的因素主要有流域形状、河长L、河流平均坡度J等，且关系复杂，目前还不能用函数关系确切的加以描述，通常只能用数理统计和经验的方法来概述。

在此仅用推理公式法对李塬选矿厂尾矿坝所在地汇流参数m分析。

3.1资料选用情况
利用推理公式计算汇流参数m= 0.278L/（τJ1/3Qm1/4）适用于土壤含水量较大、出现蓄满产流时的情形，所以在分析计算汇流参数m值时，所选资料必须是降雨及洪水量级均较大的水文资料。

对于超渗产流洪水不论洪峰流量Qm 大小，只要形成径流（径流深在5mm以下），计算出来的m值一般都在 3.0以上，而且也极不稳定，所以对于纯超渗产流形成尖瘦型超渗洪水不宜计算汇流参数m值，即使计算出来m值也是毫无意义的。

因此利用推理公式计算汇流参数必须选择降雨量、雨前土壤湿润，特别是净峰流量较大的雨洪资料。

由于尾矿坝所在位置缺乏暴雨洪水资料，此次计算所选的洪水是蓄满产流模式，选用洛南灵口、石门峪水文站共15次洪水。

3.2计算方法
采用推理公式法：m=0.278L/(τJ1/3Qm1/4)
式中：τ为汇流历时，单位为小时，L为河长，单位为公里。

J为流域坡度，Qm为净峰流量。

3.2.1判别汇流方式：
当Rs/tc＞Qm /0.278F时，流域为部分汇流。

当Rs/tc≤Qm /0.278F时，流域为全面汇流。

3.2.2 m值计算
当部分汇流时：τ=0.278RsF/Qm，直接用公式计算τ值，然后代入m计算公式,求得m值。

当全面汇流时：τ=0.278RsτF/ Qm，因Rsτ未知，需试算或图解求τ值，然后代入m计算公式求得m值。

试算法：假设汇流历时为τ，用求出的稳定下渗率&#402;c分割地下径流，将τ历时内的地表径流Rsτ累加（从降雨柱状图的最大降雨产流往两边计算，求出Rsτ），计算ΣRsτ/τ。

若ΣRsτ/τ= Qm /0.278F，则Rsτ即为所求，否则重新试算。

将Rsτ值代入公式即可求得τ值。

汇流参数m的综合分析，其目的是在设计条件下向外延长或移用于短缺和无资料地区。

m参数是一个具有流域汇流特点的综合性参数，它与雨强的大小，降雨历时长短，雨强时空分布的不均匀性，暴雨中心的移动以及下垫面等情况有关。

由于以上原因从而是同一流域各次洪水的m值变化比较大。

但从资料分析，m值又与本次洪水的净雨深h有关，即m随净雨深的增大而减小，并逐渐趋于稳定。

因此，单站m值的确定，系建立净雨深h与汇流参数m的关系，采用以净雨深h较大的对应的m值,作为该站相对稳定的m值。

m的地区综合，系根据各站的相对稳定m值与流域特征参数θ=建立关系。

商洛各流域公式如下：
洛河m=0.166θ0.575
长江流域m=0.190θ0.575
洛南县高耀萤石浮选厂尾矿坝所在位置为黄河流域，经分析高洛南县高耀萤石浮选厂尾矿坝地域汇流参数取值为0.70～0.85，对于特小流域，因坡面汇流所占比重较大，糙率对流速影响较大，m参数明显减小，计算时应予以重视。

4．降雨历时为24小时的径流系数a24
径流系数同一流域面积、同一时段内径流量与降水量的比值，以小数或百分数表示。

计算式为：α＝R/P，式中α为径流系数，R为径流深度，P为降水深度。

α值变化于0～1之间，湿润地区α值大，干旱地区α值小。

商洛市河流年平均径流系数＞0.7，表明径流十分丰富；根据计算时段的不同，可分为多年平均径流系数、年平均径流系数和洪水径流系数等。

径流系数综合反映流域内自然地理要素对降水─径流关系的影响。

洛南县高耀所在位置沙河为黄河流域，选用洛南“2003.8”暴雨洪水进行分析，伊洛河灵口水文站流域面积2476km2, 24小时2003年8月28日降雨143mm，出现洪峰流量2970m3/s，相当于50年一遇洪水，次峰径流深85.7mm，径流系数为0.60；1965年7月7月21日出现洪峰流量2370 m3/s，流域平均降雨为37.6mm,径流深为31.5mm,径流系数为0.84；1984年9月21日，降雨121.5mm,径流深70.6mm,径流系数为0.58。

与其相邻的板桥水文站2003年8月28日发生50年一遇洪水。

径流系数为0.58。

经过综合分析运用实际资料推算，黄河流域局部暴雨产流，径流系数一般为0.75～0.85之间，全流域降水产流径流系数为0.60～0.75之间。

洛南县高耀萤石浮选厂尾矿坝属小流域径流系数选用0.85比较合适。

5.产流历时内流域平均入渗率μ
5.1 资料选用：分析建设区域水文特性与下游设立灵口水文站在一个流域内，水文特性相近，经从灵口水文站1980年至尽实测水文资料进行分析。

5.1 计算方法
按照蓄满产流概念，次洪径流中地下径流部分即为稳定下渗量，常用方法是，从地下流量起涨点到地表径流终点之间的斜线分割法。

在流量过程线的退水段（无雨期），存在着一个比较明显的退水速度由快变慢的转折点，依据灵口水文站多次洪水比较分析，地表径流最长汇流时间约25小时左右。

在斜线上部分为地表径流R上，次洪水径流减去地表径流既得地下径流R下。

求稳定下渗率考虑产流面积的处理，这次应用试错法，步骤如下：
（1）、要选择易于分割的单一洪水，起涨点地下径流不受地表径流干扰，退
水段又不受下雨影响，分割后不致使地表径流和地下径流出入过大。

（2）、W0可用逐日计算值，这样求得的时段径流要用实测径流加以改正，也可以用下列计算式：
当
当计算可用试错法，这样求得的时段径流与实测值是一致的。

（3）、假定一个，按式计算各时段的地下径流R下.i ,若=R下，则假定的即为所求。

若R下，则另行假定,重新计算。

经初步计算分析灵口水文站16次洪水的值，其变幅在0.78～1.34（毫米/小时）之间，尚属稳定。

均值为1.06（毫米/小时），经综合考虑取1.0（毫米/小时）作为该流域稳定入渗率。

（作者简介：郭文智，男，1976年7月生，陕西洛南人，水利工程师，
陶秋霞，女，1974年3月生，陕西洛南人，水利工程师。

二位作者长期在基层一线从事水利工程勘测、分析工作；。