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      本溪地區(qū)暴雨衰減指數(shù)分析

      2016-08-01 09:11:14孫巖遼寧省本溪水文局遼寧本溪117000
      東北水利水電 2016年2期

      孫巖(遼寧省本溪水文局,遼寧 本溪 117000)

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      本溪地區(qū)暴雨衰減指數(shù)分析

      孫巖
      (遼寧省本溪水文局,遼寧 本溪 117000)

      [摘 要]為了推算本溪地區(qū)太子河水系、渾江水系暴雨衰減指數(shù)n值的合理定量,提高設(shè)計(jì)洪水的精度。用本溪站、桓仁站50年自記降雨資料,推求暴雨衰減指數(shù)n值,以供小流域(100 km2以下)河流的設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算使用。

      [關(guān)鍵詞]本溪地區(qū);暴雨衰減指數(shù);暴雨強(qiáng)度

      本溪市位于遼寧省東南部,屬大陸性氣候。地區(qū)內(nèi)多為山地,河流縱橫,流域面積在100 km2以上河流30余條。流域面積在50~100 km2之間的中小河流600余條。對(duì)于中小河流,主汛期局地暴雨易發(fā),山洪多發(fā),且水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)嚴(yán)重不足,從而很容易成為防汛指揮決策的一個(gè)信息盲區(qū)。由此,中小河流暴雨、洪水的推算就顯得尤為重要,而中小河流洪水的推算精度又依賴于暴雨衰減指數(shù)n值的正確與否,通常采用的方法是應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,經(jīng)驗(yàn)數(shù)值由于受試驗(yàn)流域、降水等代表性的局限,推算的設(shè)計(jì)洪水誤差較大。文中以介紹一種暴雨衰減指數(shù)n值的推算方法,以太子河本溪站、渾江桓仁站的樣本資料來(lái)推算太子河水系、渾江水系的暴雨衰減指數(shù)n值,滿足設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的精度要求。

      1 本溪地區(qū)自然地理概況

      1.1太子河水系自然地理概況

      太子河屬遼河一級(jí)支流,是本溪境內(nèi)最大的河流,全長(zhǎng)464 km,流域而積13 720.70 km2,年平均徑流量26.86億mm3。太子河的水源有南北兩支。南支的源頭在本溪縣東營(yíng)坊鄉(xiāng)羊湖溝草帽頂子山麓,北支的源頭在新賓滿族自治縣平頂山鎮(zhèn)鴻雁溝,兩支流到本溪縣馬家崴子匯合成一股,蜿蜒西下。干流流經(jīng)本溪縣、本溪市區(qū),境內(nèi)河長(zhǎng)168 km,流域面積4 000 km2。在本溪境內(nèi)有大小支流70多條,流域面積大于100 km2有5條,較大的支流為細(xì)河、小湯河、三道河。流域內(nèi)河道大多狹窄,坡度較大,河床多數(shù)由卵石和砂礫組成,斷面比較穩(wěn)定,徑流來(lái)源主要靠降水補(bǔ)給。

      1.2渾江水系自然地理概況

      渾江是鴨綠江在中國(guó)一側(cè)最大支流,發(fā)源于吉林省境內(nèi)長(zhǎng)白山支脈龍崗山西老嶺西北岔等3條河流,在渾江市三岔子鎮(zhèn)匯合后稱渾江。全長(zhǎng)447 km,總流域面積15 381 km2。東北鄰第二松花江,北是輝發(fā)河,西為太子河,西南靠□河。干流流經(jīng)桓仁縣7個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)),境內(nèi)河長(zhǎng)162 km,流域面積3 547 km2。在桓仁境內(nèi)有大小支流70多條,流域面積大于100 km2有7條,較大的支流為富爾江、大二河、雅河。流域內(nèi)河道大多狹窄,坡度較大,河床多數(shù)由卵石和砂礫組成,斷面比較穩(wěn)定,徑流來(lái)源主要靠降水補(bǔ)給。

      2 資料的選用及統(tǒng)計(jì)

      利用本溪站、桓仁站的自記降雨資料選用獨(dú)立取樣法,推求不同頻率條件下的暴雨衰減指數(shù)n值。

      統(tǒng)計(jì)歷年各時(shí)段(10,30,1,3,6,12,24)年最大降雨量,每一個(gè)時(shí)段作為一個(gè)系列,進(jìn)行頻率分析計(jì)算,以本溪站為例,如附圖1。再將各時(shí)段頻率曲線點(diǎn)繪在同一張頻率格紙上進(jìn)行比較,取p=1% 和p=2%的頻率值在雙對(duì)數(shù)格紙上點(diǎn)繪~曲線,如附圖2,3。

      3 暴雨衰減指數(shù)n值計(jì)算

      圖1 本溪站特征時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨頻率圖

      圖2 桓仁站雨強(qiáng)關(guān)系圖

      圖3 本溪站雨強(qiáng)關(guān)系圖

      暴雨衰減指數(shù)n值是反映該地區(qū)暴雨強(qiáng)度特性的參數(shù),隨著地形、氣候、海拔等條件不同,在地區(qū)上有一定的變化規(guī)律。由上圖可以看出,本溪站、桓仁站各時(shí)段頻率曲線的Sp~tc曲線其形狀、趨勢(shì)基本一致,而且有明顯的三個(gè)折點(diǎn)?;溉收炯礈喗?,在第三個(gè)時(shí)段(1 h)、在第五個(gè)時(shí)段(6 h)、在第六個(gè)時(shí)段(12 h)處,本溪站即太子河水系,在第三個(gè)時(shí)段(1 h)、在第四個(gè)時(shí)段(3 h)、在第五個(gè)時(shí)段(6 h)處。由此可見(jiàn):暴雨衰減指數(shù)n值分四段計(jì)算?;溉收炯礈喗担涸O(shè)t≤1 h為n1,1 h≥t≥6 h為n2,6 h≥t≥12 h為n3,12 h≥t≥24 h為n4。本溪站即太子河水系,設(shè)t≤1 h為n1,1 h≥t≥3 h為n2,3 h≥t≥6 h為n3,6 h≥t≥24 h為n4,以暴雨計(jì)算公式推求不同時(shí)段的n值。

      暴雨計(jì)算公式為:

      公式反映了時(shí)段平均雨強(qiáng)i、歷時(shí)t和頻率間的關(guān)系。

      式中:pt——時(shí)段降雨量,mm;Sp——暴雨平均強(qiáng)度,mm/h;i——時(shí)段平均雨強(qiáng),mm/h;t——暴雨歷時(shí),h;n——暴雨衰減指數(shù)。求得的n1,n2,n3,n4值見(jiàn)下表。

      渾江 桓仁各歷時(shí)最大樣法n值成果表

      太子河 本溪各歷時(shí)最大樣法n值成果表

      由上圖可知:本溪地區(qū)的渾江水系,雨強(qiáng)基本呈隨歷時(shí)增大而遞減的趨勢(shì)。即n1<n2,n2>n3,n3<n4。太子河水系,雨強(qiáng)基本呈隨歷時(shí)增大而遞減的趨勢(shì)。即n1<n2,n2>n3,n3<n4。具體反映了渾江水系,當(dāng)暴雨歷時(shí)t≤6 h時(shí),雨強(qiáng)遞減快,當(dāng)暴雨歷時(shí)t≥6 h時(shí)雨強(qiáng)遞減慢。太子河水系,當(dāng)暴雨歷時(shí)t≤3 h時(shí),雨強(qiáng)遞減快,當(dāng)暴雨歷時(shí)3 h≥t≥6 h時(shí)雨強(qiáng)遞減慢,當(dāng)暴雨歷時(shí)t≥6 h時(shí),雨強(qiáng)遞減快。

      4 結(jié)語(yǔ)

      文中只計(jì)算了頻率為p=1%,p=2%的設(shè)計(jì)暴雨。桓仁地區(qū)(渾江水系)暴雨衰減指數(shù),當(dāng)暴雨歷時(shí)t≤1 h時(shí)為n1=0.688;1 h≥t≥6 h時(shí),為n2= 0.772;6 h≥t≥12 h時(shí),為n3=0.037,12 h≥t≥24 h時(shí),為n4=0.110。本溪地區(qū)(太子河水系)暴雨衰減指數(shù),t≤1 h時(shí),為n1=0.335;1 h≥t≥3 h時(shí),為n2=0.425;3 h≥t≥6 h時(shí),為n3=0.069;6 h≥t≥24 h時(shí),為n4=0.337。其他頻率的暴雨衰減指數(shù)采用同樣方法可計(jì)算。n值大小渾江流域和太子河流域有明顯的差異,應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算使用。

      [中圖分類號(hào)]TV12

      [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

      [文章編號(hào)]1002-0624(2016)02-0035-02

      [收稿日期]#2015-08-04

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