新安水文站长历时暴雨量频率分析

郑长陵 史桂菊

摘 要:本文将新安水文站1950年至2011年不同长历时时段最大降水量资料组成五组资料样本,采用P-Ⅲ型适线法分别进行频率分析计算,设计暴雨成果满足新沂市及苏北鲁南气象条件相似地区防汛设计需要。

关键词:新安暴雨频率分析

中图分类号:TV697 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0224-01

1 概况

新沂市地处江苏北部苏鲁交界处,属淮河流域沂沭泗水系,气候温和,光照充足,交通发达,具有得天独厚的区位优势,地方经济发展迅速。

新安水文站位于新沂市新老城区结合部老沭河左岸,1918年建站,目前是新沂仅有的一个国家重要水文站,多年平均降水量848.5mm。

经济社会的快速发展尤其是城市化水平的不断提高对防汛工作提出新的要求,防洪设计在基础设施建设和各项防洪规划中的地位越来越重要,而暴雨频率分析则是各项防洪设计的基础。本文的宗旨就是通过频率分析解决新沂以及苏北鲁南气象条件相似地区的暴雨量设计问题,为防洪规划设计和各级防汛防旱部门进行防洪决策提供技术支撑。

2 资料审查

新安水文站1931年～1949年间有不连续降水量观测记录,1950年至今有连续62年降水量观测资料,资料系列长,以此进行频率分析计算满足资料样本具有较高代表性的要求。

新安水文站有史以来气象观测场迁移不超过200m,始终使用20cm口径雨量器观测,满足降水量观测资料具有较高一致性的要求。

新安水文站是国家重要水文站,观测场地规范,观测仪器标准,人员素质较高,全部资料均经过正规整编并刊印成册,满足降水量观测资料具有较高可靠性的要求。

3 频率分析计算

本文选取新安水文站1950年～2011年间62年资料系列,摘录其最大一日、最大三日、最大七日、最大十五日、最大三十日降水量资料,组成五个资料样本,用P-Ⅲ型适线法分别进行频率分析。

3.1 P—Ⅲ型适线[1]

对五组资料样本分别按从大到小顺序排列,用经验频率期望公式P=m/(n+1)计算经验频率,用矩法公式分别计算各组资料的均值XC、离差系数Cv值、偏态系数Cs值,以此作初估参数计算并绘制P—Ⅲ型曲线,根据XC值增加频率曲线向上平移、Cv值增加频率曲线变陡、Cs值增加频率曲线曲度增大且底部趋于水平的规律,结合沂沭泗水系降雨量频率计算一般取Cs=3.5～ 4.0Cv的经验,分别调整各组频率曲线参数反复进行适线,直至各组经验频率点与P—Ⅲ型理论曲线拟合最好为止,最终得到的P—Ⅲ型曲线即为所求的理论频率曲线,不同历时最大降水量频率曲线参数统计如表1。

3.2 适线合理性分析[2]

(1)各频率曲线适线效果理想,不会出现较大人为因素误差。较长时段设计值大于同频率较短时段设计值,符合常理。

(2)各频率曲线均值均采用各实测资料系列均值,不会造成各设计成果的系统误差。

(3)各频率曲线的Cv值在0.38～0.50之间,属于长历时暴雨频率分析的正常取值范围。不同历时频率曲线的Cv值总体上满足随统计时段的增长而有减小趋势的一般原则。

(4)各频率曲线Cs=3.5～4.0Cv,符合我国一般地区和沂沭泗水系暴雨设计的取值原则。

3.3 不同频率暴雨量设计方法[2]

根据表1所列各长历时时段理论频率曲线采用的参数值Cv、Cs/Cv,查《水文计算》或其它相关参考资料中的P—Ⅲ型曲线模比系数Kp值表,可得到各种时段各种设计频率下的模比系数Kp值,根据查得的Kp值和表1所列各时段理论频率曲线的均值XCP,用公式Xp=Kp*XCP分别计算各时段各种设计频率下的设计暴雨量。

4 结语

(1)本分析成果采用的实测降水量资料系列较长,计算方法正确、参数选用合理,分析过程完整,成果质量可靠,各部门在做新沂有关项目防洪设计时均可使用。

(2)苏北鲁南气象条件相似地区可参考使用本成果,亦可结合当地不同降水时段的降水量均值按公式Xp=Kp*XCP进行计算。

(3)各部门在使用本成果时,可根据工程的重要性,确定是否需要增加安全保证值,如果设计工程或防洪对象非常重要,一般可取安全保证值ΔXp≦20%Xp[2]。

(4)各使用部门可根据江苏省水文手册提供的地区典型暴雨分配过程,按典型分配比例进行分配,得出不同设计时段的设计暴雨过程。

参考文献

[1] 黄振平.水文统计原理.河海大学出版社,2002.

[2] 蔡文祥,许大明.水文计算,河海大学出版社,1989.