降雨径流关系检验法在唐山崖口水文站设站年限分析中的应用

李海楠

(河北省唐山水文水资源勘测局，河北 唐山 063000)

布设小河站的主要目的是收集小面积的暴雨洪水资料，探求产汇流参数在地区上和随下垫面变化的规律。通过设站年限检验，可以及时调整站网，对于已达设站目的的水文站可以撤消，或转移到其它地方发展水文站网，扩大资料收集范围。因此，进行小河站检验具有重要意义。本文采用降雨径流关系检验法对唐山局崖口站设站年限进行分析，求得唐山局崖口站设站年限为15 a。

1 崖口水文站概况

崖口水文站位于唐山市丰润区崖口乡柴家湾子村，始建于1960年，为邱庄水库入库站。控制面积199 km2，属浅山区小面积代表站。崖口以上流域内耕地较少，约占15%，主要农作物有高粱、玉米、红薯等。土壤基层以石灰岩为主，覆盖有黄土、沙壤土。山地植被较差。上游建有小型水库9座，控制面积36 km2，占崖口水文站总控制面积的18.1%。河道纵坡较大，洪水暴涨暴落，属山溪性河流。本站测验断面位于柴家湾子村东。1984年修建引滦入还工程，测验河段进行人工开挖修整，顺直河段长300 m。右岸为人工砌石护坡，左、右岸均有滩地，水位达82.70 m时右岸开始漫滩，水位达83.00 m时，左岸开始漫滩，最大水面宽300 m。基上250 m右岸有小草河汇入、基下500 m处有牵马岭沟汇入。测验河段拆石坝，清树障，河道裁弯取直，使测验河段规整，顺直河长达600 m。

2 降雨径流关系检验

以唐山局崖口站从建站开始到2004年间各场洪水的降雨径流统计资料为基础，绘制降雨～径流关系图，计算其合格率，并以此作为标准，计算不同检验年限的降雨～径流关系图的合格率，当合格率为60%以上或接近时，所求年限即为设站年限。

2.1 资料选用情况

2.1.1 雨量站分布情况介绍

崖口以上流域共设配套雨量站5个，其分布位置见崖口流域图，各雨量站所占权重不同。

2.1.2 洪水过程、时段降雨量及日降雨量的选用

洪水过程：选用建站以来具有代表性的实测各级洪水过程，包括大、中、小洪水，为方便地下水分割，应尽量选择峰后无雨的单峰型洪水。

时段降雨量：选择流域内与所选洪水资料对应且代表性较高的单站降雨资料。

日降雨量：选择自6月1日开始至所选雨洪资料之间的单站日降雨量。

为了在汇流参数检验时不再重复选择雨洪资料，并且使计算结果具有代表性，根据推理公式的基本形式及产生的环境，对选用的雨洪资料再加以界定，条件如下：(1)径流深大于1 mm的雨洪配套资料；(2)降水及洪水过程为单峰的资料；(3)降水量大、持续时间长、洪峰流量及径流量级比较大的资料。

2.2 次洪降雨量计算

选择降雨时段为1 h，根据每个雨量站所占流域权重，采用加权法计算流域时段面降雨量。

2.3 次洪产流量计算

为减少工作量，不再制作退水曲线，用目估法确定退水分割点，根据起涨点、退水拐点及洪水过程线包围的面积计算次洪径流深。计算公式为：

地面径流深Rs、地下径流深Rg的计算同次洪径流深R。

2.4 流域前期影响雨量计算

2.4.1 日雨量计算

根据崖口、新集、夹河、下寺、大峪五个单站日雨量资料及各站所占权重，采用加权法计算面平均降雨量。

2.4.2 Pa值计算

流域前期影响雨量(Pa值)采用Pa,t+1=K×(Pt+Pa,t-Rt)递推公式计算，Pa,t+1=K×(Pt+Pa,t-Rt)是对Pa，t+1= K×(Pa，t+Pt)计算公式的改进，引进了由于降水形成径流而减少的土壤含水量，并以流域土壤最大损失量(Im值)作控制。

其中，Pa,t+1为t+1日的土壤含水量(mm)；Pa,t为t日开始时的土壤含水量(mm)；

Pt为t日降水量(mm)；Rt为t日径流深(mm)；K为日折减系数，取经验值0.85；Im为流域最大损失量，Im取值100 mm。

流域前期影响雨量(Pa值)的使用也有区别，洪峰形成在下午3点以后，Pa值计算至下午3点前较计算至8点更为合理。

图1 崖口站长系列P+Pa～R关系图

图2 崖口站20年长系列P+Pa～R关系图

图3 崖口站15年长系列P+Pa～R关系图

2.5 检验结果

2.5.1 建立(P+Pa)～R关系图

选取1961年～2004年间的实测洪水28次，计算其(P+Pa)及R值，分别点绘长系列、5个20 a系列及5个15 a系列样本的(P+Pa)～R关系图，并通过点群中心定线，作为(P+Pa)～R关系图的标准线。图1～图3为长短系列(P+Pa)～R关系图。

2.5.2 精度评定

单点评定：图中次洪径流深与实测次洪径流深比较，并计算误差和，当满足

(1)|ΔR/R实|≤20%且|ΔR|≤20 mm；或

(2)|ΔR|≤3 mm时；

精度评定为合格。

综合评定：合格率=合格点据/总点据×100%。

3 结语

通过建立(P+Pa)～R关系图得出，长系列降雨径流合格率为65.0%；20 a系列4个样本降雨径流平均合格率为61.5%；15 a系列5个样本降雨径流平均合格率为63.1 %。根据相关检验评定标准，短系列合格率与长系列合格率相比，当短系列合格率也达到60%以上时，即达设站目的。因此，降雨径流关系检验的设站年限为15年。

[1]胡凤彬,杨侃,罗嗣林.高水延长对小河站网规划的精度影响[J]. 水文. 1997(S1).

[2]王成建,刘向楠.特大值处理方法在小河站设站年限分析中的应用[J]. 河北水利. 2015(04).

[3]丘汀萌,胡凤彬,廖劲红，等.流量测次精简对现有小河站网精度的检验[J]. 水文.1997(S1).

[4]王洪斌,王明亮.辽宁省区域代表站和小河站设站年限分析[J]. 东北水利水电.2010(06).

[5]曲永和,周玛莉.初探小河站显著性水平α值的选用[J].九江师专学报. 2003(06).