浅谈山丘区流域汇流单位线使用经验

刘桂桂 巩轶欧 刘丙贺

摘 要：山丘区中小流域目前以降雨径流型预报方法为主，该方法属经验性较强的一种传统洪水预报方法，其预报分降雨产流和汇流两个部分，文中以汇流部分为重点对实例流域在以汇流单位线法为主的预报流域对其使用经验进行了分析论述，提出了特定流域在应用汇流单位线进行洪水预报时需注意的事项和应用技巧。文中所述结论具有一定的区域局限性，可为相关区域降雨径流预报工作提供参考借鉴。

关键词：山丘区流域；降雨径流；影响因素；研究分析

前言

在山丘区一些中小流域，流域面积一般小于5000km2，在流域出口仅有一处流量控制站，上游干流无水文控制站。这样的流域在夏汛期间发生较大洪水时仅有流域上游降雨为已知因素，这种以降雨为主要因素来预报流域出口断面径流过程的预报方法简称为降雨径流型洪水预报。该预报方法主要分为计算降雨产流和降雨在流域汇流两个部分。

1 降雨径流的产生和影响产流的主要因素

在一个闭合流域内，自降雨开始至流域出口断面出现径流过程，一般经过流域蓄渗、坡地漫流和河槽汇流三个阶段。降雨到达流域表面后，最初除少量降落在河、湖水面上的雨量直接成为径流外，部分雨水被流域蓄渗、蒸发，若降雨持续且降雨强度大于下渗强度，超渗的雨水成为地面径流，并呈细沟状沿流域坡面流动，渗入地下的雨水会形成地下径流过程，但该过程与对应该次降雨实测到的洪水过程一般无关。若降雨强度进一步加大则会形成片状流进入河网，然后再汇聚于河道干流，形成一次径流过程，在地面径流形成过程中同时存在流域蓄渗和蒸发现象。

影响产流的主要因素可分为两大类：一是流域自然地理和水文地质因素，也称下垫面因素，包括流域面积、地形、土壤种类、土壤结构、植被情况、水利农业措施、地下水或不透水岩层埋深；二是气象及土壤湿润情况因素，包括降雨量、降雨强度或历时、降雨在时间及空间的分布、土壤含水量、气温、湿度、风向风力等与流域蒸发能力有关的因素。

2 降雨汇入河网过程及影响因素介绍

前面介绍了降雨在经过流域蓄渗、蒸发、洼地截留等损失后，剩余雨量会通过坡地漫流和河网汇流最终通过流域出口断面，先出现坡地漫流，此时雨水沿流域坡地向流域内各网状细流汇集，各分支细流又逐渐汇入干流，随后自流域干流上游向下游传递，最终形成流域出口断面从起涨到洪峰最终又回落的径流过程。降雨自汇入河网并最终形成出口断面径流一般受以下几种因素影响，即：降雨分布情况、雨型、降雨强度、流域前期土壤含水量等因素，至于水工建筑物等人为因素影响本次暂不考虑。

（1）降雨分布情况：全流域均匀降雨时雨量在整个流域内均匀分布、均匀下渗、损失量相比同样量级的降雨降在局部地区要大，因此其产生的径流总量要小。

（2）雨型：雨型可概括分为先大后小和先小后大两种，先小后大型降雨因前期小雨会导致土壤颗粒膨胀致使下渗量减小，径流增大；相反如果前期降雨较大，会有大量雨水在土壤颗粒膨胀到极限前下渗损失，导致径流减小。

（3）降雨强度：降雨强度是指一定时段内的降雨量与降雨历时的比值，同样量级的降雨，若降雨历时短，即雨强大，其提供给流域下渗的时间就较短，下渗损失就较小，其比同样量级降雨但雨强小的降雨产流量要大。

（4）流域前期土壤含水量：流域前期土壤含水量对降雨损失影响十分明显，前期干旱，土壤下渗量就大，产流则小，反之产流则大。

3 流域汇流单位线简介

流域汇流单位线的定义是：在单位时段内，由均匀分布在流域上的一个单位径流深形成的流域出口断面径流过程线。目前常用10mm径流深来代表一个单位时段。实际使用时实现用某次降雨总量，在产流方案相关图中查出该降雨对应的径流深，也就是净雨深（扣除损失后的雨量），再用该次净雨量与10mm的比值来逐段乘单位线上的流量，既得预报径流过程。单位线的推求就是该过程的反算，由实例洪水反推而得。

4 实例分析

4.1 流域概况

永翠河是西南岔河上游左岸较大支流之一，地貌属小兴安岭山地，流域控制站带岭水文站位于黑龙江省伊春市带岭区，集水面积677km2，断面以上河长61km，至河口的距离5.7km。该流域为我省暴雨中心之一，永翠河洪水多发生在七、八月集中暴雨期。

4.2 流域已有汇流单位线分析

该站预报方案中共有30次洪峰分析出的24条单位线，含13种类型。各类型单位线差别较大，因此，选择的单位线是否合适，是预报成果准确与否的关键。在作业预报时，可参照单位线选型表进行。选择时主要考虑：（1）一次降雨总量；（2）时段最大降雨量；（3）降雨历时及强度；（4）雨型；（5）前期影响雨量；（6）径流深；（7）暴雨中心位置。

4.3 流域汇流单位线使用说明

在作业预报时，按以下步骤进行：

（1）计算流域平均雨量P。（2）计算流域前期影响雨量Pa。（3）用暴雨开始时刻的Pa，在P+Pa～R相关图上查出各时段径流深（即净雨量）。当初始时段面雨量较小，Pa值偏高查相关图时，容易造成初始时段径流深大于面雨量的结果，在作业预报时应采取降雨增量对应的径流深值（即查P+Pa～R值减去Pa～R值）。（4）选单位线类型。（5）计算各时段净雨所产生的部分径流量。（6）累加各部分径流量，再加上退水过程，即得预报的地面径流过程。

4.4 实例流域预报分析

以2013年带岭站6次洪水预报过程为例总结如下，实例预报情况见表1。（1）流域前期土壤含水量不同时，相近的流域平均雨量和降雨历时，其各自洪峰流量差异较大，如表1中7.31和8.9场次洪水。（2）降雨历时不同时，相近的流域平均雨量和流域土壤含水量，其各自洪峰流量差异也较大，如表1中7.5和7.31场次洪水。（3）降雨中心分布不同时，相近的流域平均雨量和流域土壤含水量，其各自洪峰流量差异也较大，如表1中8.9和7.31场次洪水。

5 结束语

流域汇流单位线法是降雨径流型流域洪水预报的常用方法，但因流域洪水影响因素众多且成因复杂，目前还难以利用定量的数学模型关系来预报暴雨洪水，因此流域汇流单位线法仍是目前主要预报手段。如前所述，相同的单位线类型在流域前期水文要素的差异情况影响下，其预报结果会存在明显差异，因此分析和总结流域汇流单位线的使用经验和具体流域的预报特点，对指导和改进预报精度将会起到非常重要的作用。

参考文献

[1]长江水利委员会.水文预报方法[M].（第二版）.北京：水利电力出版社，1993.

[2]葛守西.现代洪水预报技术[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

[3]水利部.水文情报预报规范[S].北京：中国水利水电出版社，2000.

作者简介：刘桂桂（1979-），女，黑龙江伊春市人，工程师。

巩轶欧（1982-），女，黑龙江伊春市人，工程师。

刘丙贺（1982-），男，黑龙江伊春市人，工程师。