汾河水库控制流域暴雨洪水特征及分期划分研究.doc

ｓｕｎｓｈｉｎｅ

汾河水库控制流域暴雨洪水特征及分期划分研究
杨红秀
（山西省汾河水库管理局 太原 030006）

摘要：从两个方面全面分析了汾河水库控制流域的暴雨洪水时程分布及分期规律。分析结果表明，汾河水库控制流域的暴雨洪水时程分布具有比较明显的变化规律，其中一个时期暴雨洪水出现的次数多、量级大,主汛期特征显著，汛期可分为3各分期，即前汛期、主汛期、和后汛期。
关键词：暴雨洪水 汛期 分期 汾河水库
1 汾河水库概况
汾河水库位于山西省太原市西北娄烦县境内，控制流域面积5268km2，多年平均流量21.9m3/s，设计洪水流量3 670 m3/s，总库容7.2亿m3，设计灌溉面积10万hm2。汾河流域属大陆性半干旱季风气候，春冬两季常受蒙古高原干燥风的袭击，雨雪稀少，干旱而寒冷，夏季多雨而炎热。年平均气温自北向南相差较大，大致在6～13℃之间。年平均降水量也是北少南多，大致在300～700mm之间，平均约500mm。降雨年内分配不均，6～9月降雨占全年的60%以上；年际变化也大，最大年降水量为最小年降水量的3.5倍。
2 汾河水库暴雨洪水的时程分布统计特征分析
汾河水库洪水是由暴雨所致，研究水库控制暴雨洪水发生的时程变化规律，是进行水库汛期分期划分的基础。因此，为了分析汾河水库控制流域的暴雨洪水时程变化规律，在水库控制流域内选择了27个代表性雨量站（其中一区20个，二区7个）自1990-2004年的逐日降水量资料作为暴雨时程变化规律分析的基础资料。另外，选择水库洪水控制站静乐水文站和上静游水文站的天然洪水系列资料作为年最大洪峰流量和典型时段洪量时程变化特征分析的基础资料。
2．1暴雨日数的时程分布特征
在一般情况下，只有当水库控制流域的降水过程达到暴雨标准时，才有可能产生比较明显的入库洪水过程，因此，暴雨特征在一定程度上可以反映出水库的入库洪水特征。暴雨日数是反映暴雨特征的一个重要指标。暴雨日数是指一年内日降雨量达到和超过暴雨标准（50mm）的降水日数。根据暴雨日数统计可以分析暴雨在年内出现的频率程度和集中程度。通过对27个站（一区7个，二区20个）逐年逐日降水资料的统计分析，得到各雨量站暴雨日数的时程分布统计结果为：
（1） 暴雨发生的时间比较集中。7月至8月这两个月多站平均暴雨日数占全年的百分比一区为61%、二区为75%，其中7月上旬至8月中旬一区为45%、二区为66%。
（2） 多年平均暴雨日数相对较少，多站多年平均暴雨日数一区为0.65d，二区为0.8d。这就表明一区和二区每年平均不到一个暴雨日。
（3） 暴雨日数的地域分布有所不同：上述统计结果表明汾河水库控制流域二区暴雨发生的时间比一区集中，二区暴雨出现的频次大于一区流域。
2．2典型历时年最大降水量的时程分布特征
通常1～7ｄ的中长历时暴雨可以形成中等和大面积流域的大洪水，本文主要分析1ｄ和3ｄ的年最大降水量在各旬出现的频率，可以从一个方面来反映暴雨的时程变化特征。根据多站平均逐日降水资料分别统计1ｄ和3ｄ的年最大降水量在各旬出现的次数，然后计算其相应的频率，结果见表1。
在进行统计时，1d的年最大降水量分别取50mm和100mm两种暴雨强度作为计次标准，3d的分别取大于70mm和100mm作为计次标准。
表1 1ｄ和3ｄ的年最大降水量在各旬出现频率统计表
时间
1d降水量
3d降水量
大于50mm
大于100mm
大于70mm
大于100mm
出现频率／（％）
5下
7.20
—
13.60
2.70
6上
20.0
2.0
14.0
12.0
6中
6.0
—
7.0
—
6下
11.0
—
6.0
1.0
7上
12.0
—
9.0
—
7中
54.0
5.0
27.0
26.0
7下
32.7
0.9
22.7
10.0
8上
40.0
4.0
33.0
8.0
8中
28.0
4.0
12.0
5.0
8下
30.9
—
10.9
0.9
9上
21.0
3.0
18.0
12.0
9中
3.0
—
1.0
—
9下
4.0
—
1.0
1.0
从表中可以看出，1d和3d的年最大降水量大于50mm和70mm的主要出现在7月中旬和8月下旬，3d大于100mm的仅一次也发生在7月中旬，也就是说6月和9月发生暴雨的机率比较小。
2．3年最大洪峰流量和典型历时洪量的时程分布特征
汾河水库静乐站和上静游站在1995～2004年期间，有10年不连续年最大洪峰流量和5ｄ洪量系列，其中静乐站年最大洪峰流量和5ｄ洪量的多年平均值分别约为604.8m3/s和1 811万m3，在这十年的不连续系列中能确定年最大洪分流量和5ｄ洪量发生时间的有9年；上静游站年最大洪峰流量和5ｄ洪量的多年平均值分别约为68.8m3/s和166万m3，在这十年的不连续系列中能确定年最大洪分流量和5ｄ洪量发生时间的有10年。根据以上资料统计分析，年最大洪峰流量和5ｄ洪量在各旬出现的次数及相应的频率见表2。
表2: 年最大洪峰流量和5ｄ洪量在各旬出现的次数及相应的频率
时间
年最大洪峰流量
年最大5d洪量
上静游
静乐
上静游
静乐
次数
频率%
次数
频率%
次数
频率%
次数
频率%
6下
1
10
1
11
1
10
－
－
7上
－
－
1
11
－
－
2
22
7中
2
20
1
11
2
20
－
－
7下
1
10
1
11
1
10
2
22
8上
3
30
2
22
2
20
2
22
8中
1
10
2
22
3
30
2
22
8下
2
20
－
－
1
10
－
－
9上
－
－
1
11
－
－
1
11
由表可见，静乐站和上静游站年最大洪峰流量在7月上旬至8月中旬均共出现7次，分别占其整个洪峰系列的77.8%和70%；其中静乐站超过其多年平均值在7月上旬至8月中旬共出现2次，占超过多年平均值系列的50%。5ｄ洪量在7月上旬至8月中旬两站均共出现8次，分别占其整个洪峰系列的88.9%和80%；其中静乐站超过其多年平均值在7月上旬至8月中旬共出现2次，占超过多年平均值系列的66.7%。
3 暴雨形成的天气原因
前面对暴雨洪水统计特性进行了分析，从中可以看出暴雨洪水发生的时间是比较集中的，尤其是量级较大的暴雨洪水过程。这样一种统计特性与山西地区暴雨形成的气候条件是一致的。汾河流域地处中纬度大陆性季风带，受极地的大陆气团和副热带海洋气团的影响，属温带大陆性季风气候，为半干旱、半湿润型气候过渡区，干旱指数在2.0～2.5之间，四季变化明显。春季多风，干燥；夏季多雨，炎热；秋季少晴，早凉；冬季少雪，寒冷。雨热同季，降雨的年际变化较大，年内分配不均，全年70%的降雨量集中在6月至9月份，并且受夏季强对流天气影响易产生短历时局地性大暴雨多以暴雨形式出现；降水量总体分布趋势为南北两端和东西两侧山区高，中部盆地低，全流域多年平均降水量为504.8mm，近十年来降水呈减少趋势。
4 汛期分期划分方案
综合暴雨洪水统计特征分析结果和天气成因分析，可以看到汾河水库控制流域的暴雨洪水时程变化具有以下特点：
（1） 从暴雨日数的时程分布上看，峰值时间出现在8月上旬，全年的暴雨日数大部分出现在7月上旬至8月中旬，汾河流域比较明显。
（2） 典型历时年最大降水量出现时间主要集中在7月中旬至8月中旬1d＞50mm和3d＞100mm的几乎都出现在这个时段。
（3） 从年最大洪峰流量和5d洪量的时程分布上可以看出，在7月上旬至8月中旬洪峰流量出现超过多年平均值的次数占73.5,5d洪量出现超过多年平均值的次数占84%。
（4） 从暴雨的成因来看，7月和8月是汾河流域最容易发生暴雨的两个月。
基于上述特点，可以看出汾河水库控制流域汛期暴雨具有比较明显的时程变化特征和分期规律，特别是主汛期特征明显。因此，建议汾河书库的汛期可以划分为3个分期，前汛期、主汛期、后汛期。前汛期为6月份，主汛期为7月上旬至8月中旬，后汛期为8月下旬至9月。从8月中旬后降水明显减少，依次主汛期转向后汛期需要有一个过渡期，该过渡期安排在主汛期的最后一个旬是比较适宜的。

作者简介：杨红秀，女，1971年生，1993年毕业于太原理工大学水利系，工程师

［收稿日期：2008-06-05］

Research on the Storm-flood Characteristic of Basin controlled by Fenhe Reservoir ant its Dividing by Periods
YANG Hong-xiu
Abstract:In this article,the storm-flood time distribution and period-dividing law of the basin controlled by Fenhe Reservoir are analyzed all-sidedly from two aspects. The analysis result indicates,that there is obvious change law in this basin’s storm-flood time distribution and in a certain period the times that storm-flood appears are a large number,the orders of magnitude of storm-flood are big. The flood period can be divided into 3 sub-period:initial flood sub period,main flood subperiod and last flood sub-period.
Key words: storm-flood flood period period-dividing Fenhe Reservoir

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