曹娥江花山流域产汇流计算浅析

盛慧英

【摘 要】本文按照流域产汇流的基本理论，对曹娥江花山流域的产汇流参数及降雨径流相关关系进行了分析，为上虞区的防汛决策提供科学依据，对类似流域产汇流参数计算及应用方面具有重要的参考价值。

【关键词】降雨径流；洪水预报；产汇流计算

【中图分类号】TV122

【文献标识码】B

[文章编号]1619-2737（2016）05-10-399

【Abstract】In this paper， according to the basic theory of river basin runoff， we analyzed the runoff parameters and the correlation between rainfall and runoff in Huashan Basin. This can provide a scientific basis for flood control in shangyu， and also can provide a reference for similar projects.

【Key words】Rainfall runoff；Flood forecasting；Runoff calculation

1. 流域概况

曹娥江发源于磐安县尚湖镇王村的大盘山脉长坞，自南而北流经新昌县、嵊州市、上虞区、柯桥区，于绍兴三江口以下在新三江闸下游经曹娥江大闸注入杭州湾。干流全长193公里，流域面积5099.15平方公里。

曹娥江为常年性河流，上游属山溪性河流，下游属潮汐河道。无结冰期，河床宽100～600米，中游河段平均水深4～5，下游水深1～2米。据上虞东沙埠水文站测得，最大径流量6420米/秒，最高水位13.42米（1962年9月6日）；最低水位，1967年8月19日河干（东沙埠水文站）。多年来上虞年平均出境水量31.05亿立方米。曹娥江上游比降大，水流湍急，具有溪流性河流特征。进入上虞后，江面开阔，水流平缓，并受潮汐影响，海潮上溯至上浦闸。江水流量受季节性雨量分配的影响，江水暴涨暴落。一般年景，年最高水位与年最低水位差大于9米。

曹娥浇灌干流上游源短流急，山林破坏严重，自然蓄水能力减弱，加上扇状地形具有汇集洪峰的作用，一遇暴雨，山洪倾泻；中游河道弯曲，又受清风峡挟制，行洪不畅；下游河口淤积，江水受潮水顶托，泄洪不畅，因此，洪涝灾害频繁，成为浙江省4条洪涝灾害最严重的河流之一。

花山流域位于曹娥江上游，由黄泽江、新昌江、澄潭江、长乐江汇合而成，流域面积3043Km2，设有溪西等12个水文站。流域内较大的如长昭水库，积水面积276 Km2，南山水库集水面积110 Km2。该流域是对上虞区防洪影响最大的流域，故对该流域进行产汇流计算以供上虞区防汛决策系统参考。

2. 洪水预警预报

2.1 资料选用。

方案选用花山水文站自1985年建站至1994年的17场洪水资料。方案根据站网布设情况，选用具有代表性的溪西、回山、花山等12个站的雨量观测资料。以上选用资料系资料整编刊印成果，经对比分析，资料系列完整、可靠，具有良好的代表性。

2.2 方案原理。

2.2.1 产流部分。

降雨到达地面后，部分雨水被流域表面植物截流，部分直接填充高低不平的洼地，还有部分雨水入渗地下，填充土壤空隙，最后剩下的部分降雨形成地面径流，沿坡面和大小沟道汇入河槽，形成洪水流量。

对于一次洪水，径流深R可用下式表示：

R=P-I

式中，P表示流域平均雨量，I表示因植物枝叶截流、填充洼地、入渗地下、蒸发损失的那部分。一般植物截流和蒸发量甚小，主要为填充洼地和入渗地下，其大小与前期土壤含水量大小关系很大，降雨前久旱不雨、土壤干燥、洼地干枯，则降雨损失量较大；前期降雨较多，土壤含水量接近饱和、洼地需水多，则降雨损失量就小。利用降雨量、前期影响雨量（Pa）和径流深的相关关系可预报径流深。

2.2.2 汇流部分。

利用洪峰流量与径流深的相关关系，建立净峰流量和地表径流深相关图，预报出净峰流量后加上起涨流量即得到洪峰流量。

2.3 参数计算。

2.3.1 平均雨量P的计算。

流域平均雨量采用加权法计算。各站所代表的流域面积用泰森多边形法分割量算，量出的各代表站面积Fi除以流域总面积F总，得出权重Wi，各雨量站Pi乘以权重得权重雨量，权雨量相加即得流域平均雨量P，即

2.3.2 径流深R的计算。

根据洪水资料，绘制洪水流量过程线，以本次洪水起涨点为起点，再用斜线（或水平）切割基流，过程前、后有复式峰的用退水曲线退到最低，峰后退水部分以流量趋于正常流量时为计算径流深终止点，用面积包围法计算各次洪水径流总量及径流深。

2.3.3 最大初损值Imax的计算。

把流域达到饱和以前的降雨损失量称为初损，以I0表示。初损值I0因前期降雨情况不同而变化，前期降雨多，则土壤含水量大，I0就小；前期干旱，I0就大。所谓最大初损值就是前期最干旱的情况下初损的最大值，采用下式计算：

2.3.5 前期影响雨量Pa的计算。

对一次洪水，只考虑该次降雨以前15日的降雨影响，令前次降雨日离该次降雨的天数为t，则：

2.3.6 净峰流量Q净的计算。

用洪峰流量Qm割去其对应的基流即可求得净峰流量Q净。

2.3.7 稳定下渗率fc的确定。

稳定下渗率是指土壤达到饱和后单位时间内的土壤稳定下渗量，所以稳定下渗率只存在于蓄满产流中。计算本流域fc时.选取降水量大、持续时间长的降水产流过程。可根据降雨量、降雨强度的大小、持续时间长短及前期土壤含水量等特性的不同，采用图解法或前推法计算稳定入渗率fc。对于降水量大，持续时间长，洪水起涨前土壤含水量达到土壤最大损失量（Imax）值）时，采用图解法。对于降水量大，持续时间长，但是洪水起涨前土壤含水量未达到土壤最大损失量（Imax）值）时，采用前推法。

2.3.8 降雨中心时间及洪峰滞时t的计算。

选择各站峰前雨量摘录时段中造峰雨开始至结束时间，用算术平均法计算出全流域降雨中心时间，降雨中心时间到洪峰出现时间差值为洪峰滞时。

2.3.9 汇流参数m的确定。

采用推理公式法：

2.4 相关图建立。

2.4.1 降雨径流相关图建立。

根据计算出的平均雨量P、径流深R和前期影响雨量Pa，点绘以Pa为参数建立P～R相关图，即径流深预报图。

2.4.2 径流深R与净峰流量Q净相关图的建立。

根据洪峰流量Qm减去起涨流量与落平流量的平均值所得的净峰流量，以流域平均降雨历时为参数，建立径流深R与洪峰流量Q净相关图。

2.4.3 洪峰流量Qm与洪峰滞时t相关图的建立。

洪峰出现的时间减去降雨中心时间即为洪峰滞时，降雨中心时间指的是降雨中心区各站最大12小时降雨的重心时间，取其算式平均值 。计算出17场洪水的洪峰滞时，点绘洪峰流量Qm与洪峰滞时t相关图。

3. 结语

产汇流计算在洪水预报中有着重大意义，本文按照流域产汇流的基本理论，对曹娥江花山流域的产汇流参数及降雨径流相关关系进行了分析，该成果可以在本流域洪水预报及工程建设中应用，制作洪水预警预报方案，为上虞区的防汛决策提供科学依据，对类似流域产汇流参数计算及应用方面具有重要的参考价值。

参考文献

[1] 李建柱. 流域产汇流过程的理论探讨及其应用[D].天津大学，2008.

[2] 李丽. 分布式水文模型的汇流演算研究[D].河海大学，2007.

[3] 张德伟. 中小流域通用型产汇流洪水预报软件[J]. 东北水利水电，1999，02：34～36.