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萍水河上游流域降水与城区河内洪峰关系的研究*
肖立炎，邬清元，邓学友，徐朝霞，李 菲，黄惠东
（萍乡市气象局，江西 萍乡 337055）
摘 要：根据３
a来的观测实验和部分地形资料，确定了雨量点，并在对观测点上游各时段降水量与城区河内涨水的关系、各点最大降雨量与城区河内洪峰到达时间进行分析的基础上，建立了萍水河上游流域降水与城区河内洪峰关系的方程，从而为萍乡市的防洪抢险工作提供科学的决策依据。
关键词：流域降水 洪峰 研究
中图分类号：P458.1+21 文献标识码：A 文章编号：1007－9033（2004）02－00177－03
1 萍水河流域的地形
根据制作出的萍水河流域的３Ｓ地形图可以发现，萍水河上游可分为2大部分，一是边塘小河—黄土开小河之间的小平原地带。边塘西北部是地形较高的山坡，而黄土开小河南部又是一长条形的小山脉。二是从彭泉而来的小河，其南北两面均为小山脉，中间较低，上游流域汇流情况较好。
２ 萍水河上游地形与汇流情况分析及雨量点的确定
经普查，萍水河上游流域主要是福田、东源、彭高、赤山、白源，还包括高坑镇、安源镇的一部分及安源经济开发区，共计面积４１２.59
km2。由于福田与长平之间的佛子岭及东源和杨岐之间的千拉岭天然分界，因此福田和东源的降水绝大部分都汇流到萍水河中，赤山、彭高和白源三地的水全部汇集到萍水河，高坑镇亦是东、西向两大水流的分界线，其泉江、泉田的水及安源镇十里等地的水均汇流到萍水河内。另外，城区与萍水河上游流域各乡、镇的海拔高度相差不是太大，整个上游的地形是北高南低、东高西低，有利于上游各地降水的汇流。
根据上述地形特点，可在上游选择４个点，再加上本站，共５个雨量点：
（１） 福田点：选在福田中部的边塘（代表福田镇５７.13 km2的面积）。
（２） 东源点：选在东源镇街口（代表东源镇87.39 km2的面积）。
（３） 赤山、彭高点：选在赤山与彭高边界部位—舟江（代表赤山、彭高１２6.53
km2的面积）。由于赤山面积较大，东西向拉得太长，可将其中部的黄土开水库的定时雨量与舟江的雨量作对照，加以订正，以作为该点的降水。
（４） 高坑点:选在高坑分水岭西面的彭泉村，作为其附近几个村的代表（代表其水流流向城区的几个村共47.87
km2的面积）。
（５） 萍乡点：以本站作为白源镇、安源区、开发区流经萍乡市气象局的河流沿线各乡、村的代表（面积为４1.2 km2）。
3 上游各时段降水量与城区河内涨水的关系分析
为了分析萍水河上游流域降水与城区河内洪峰的关系，先进行了详细的普查，弄清萍水河的源头，然后在各支流上设立雨量观测点，定时和不定时地测定上游各点24
h(20～20时)、12 h(20～08时)、任意6 h最大和任意1
h最大降水量以及降水强度。经2000～2002年的观测，并将资料进行整理、校对和技术处理，然后输入计算机，进行面雨量的计算，可建立1个有降水时的水位与上游各点各时段内流域面降水量的关系方程：
Ｈ峰＝Ｈ０＋ＨＲ
ＨＲ＝a(R·S)+a(R·S)+a(R·S)+a(R·S)
其中Ｈ峰为当日洪峰水位。Ｈ０为前一日水位（每天１９时定时观测水位）。ＨＲ为有降水当日所增水位。R24、R12、Rmax6、Rmax1分别为２４
h、１２ h和任意６ h、任意1 h最大降水量。经过2000年的资料试验，可将上述４个时段的降水量重新定义为：Rmax1为任意1
h最大降水量。Rmax6为任意６ h最大降水量减去任意１ h最大降水量所得到的降水量（经3 a来观测，任意１
h最大降水量基本上都在任意６ h最大内，如不在其内，则不减）。R12为以下3种情形：一是若Rmax6出现在20～08时，则R12为20~08时的降水量减去Rmax6再减Rmax1所得的降水量：二是若Rmax6出现在20~08时，则R12不减，而R24则要减去R12再减Rmax6再减Rmax1；三是若Rmax6出现在两时段之间（即08时前后都有），则R12为０，R24为20~08时降水量减去Rmax6再减Rmax１。a1、a2、a3、a4为相关系数。i为点序号，可选5个点，依次是萍乡、东源、高坑、福田、赤山（包括彭高）。Ｓi为各点的面积（指所选各点所代表的乡、镇、村面积）。
经过计算８个月的资料，可得出如下方程：
HＲ＝４.４３３３８８Ｅ－２＋１.０８８３２８Ｅ－８×Ｘ（１）＋３.２４５７５６E－８×Ｘ（２）＋１.５８４５２２Ｅ－７×Ｘ（３）＋１.９８０７8Ｅ－８×Ｘ（４）
其中Ｘ(１)＝［Ｒ萍２４·Ｓ萍＋Ｒ高２４·Ｓ高＋Ｒ东２４·Ｓ东＋Ｒ福２４·Ｓ福＋Ｒ赤２４·Ｓ赤］＝(R·S)，Ｘ（２）＝［Ｒ萍１２·Ｓ萍＋Ｒ高１２·Ｓ高＋Ｒ东１２·Ｓ东＋Ｒ福１２·Ｓ福＋Ｒ赤１２·Ｓ赤］＝(R·S)，Ｘ（３）＝［Ｒ萍max6·Ｓ萍＋Ｒ高max6·Ｓ高＋Ｒ东max6·Ｓ东＋Ｒ福max6·Ｓ福＋Ｒ赤max6·Ｓ赤］ ＝(Rmax6i·S)，Ｘ（4）＝［Ｒ萍max1·Ｓ萍＋Ｒ高max1·Ｓ高＋Ｒ东max1·Ｓ东＋Ｒ福max1·Ｓ福＋Ｒ赤max1·Ｓ赤］＝(Rmax1i·S)，F=0，S(Y)=0.625
653，R=0.732 802 9，S(Y)≈0.626(方差贡献），Ｒ≈０.73(方程的相关系数）。
从计算结果可以看出，各时段降水对洪峰贡献最大的是任意６
h最大雨量，它比其它３个时段大1个量级。因此，今后只要知道上游各点的任意6 h最大降水量，就可初步推算出城区河内的洪峰水位。
４ 各点最大降雨量与城区河内洪峰到达时间分析
根据长江水利委员会主编的《水文预报方法》可知，流域上洪水波的基本特点是波流量的补给来自流域面，是面源补给，它的生成与运动同时发生，在运动中沿程流量不断增大，同时又发生坦化而变形。因此，水流向出口断面汇流过程中具有4个方面的特点：一是各产流点的水体向河网的补给是不同步和不均匀的；二是各点水位离出口断面有远近之分，其到出口断面的传播时间不同；三是各点水流沿程汇流中所受的河网调蓄作用不同；四是流域汇流是高阻尼系统，具有高度衰减性。
根据上述科学分析，再考虑到各分支沿程的堤坝阻挡作用等因素，利用3
a来水位和降水资料进行统计分析，可得出各点降水量在大雨以上量级的最大６
h降水终止时间与城区河内洪峰到达时间的平均差值表（表1）。表1所得的各时差是根据各点２４ h自记降水和6
h降水最大时，且其它各点互有大降水时的平均时差。若只有单点存在大雨以上降水，时差还要相应延长。
５ 径流分析和地表滞数的处理
超渗坡面流是指当雨强超过土壤下渗能力时，便产生当地地面径流。考虑到萍水河上游流域的地形分布为东高西低、北高南低等特点，可在预报洪峰水位时，基本上用上游各点大雨以上的降水，且前期有一定的降水时段，其产生的地面径流全程（或绝大部分）能进入萍水河。
由于前期有一定的降水作基础，加上上游流域地表无大的起伏和阻挡，上游各支流内的堤坝等基础提水设备无新的变化，因此在预报中可将地表滞数作为１个常数而忽略不计。
６ 效果检验及最大洪峰水位和到达时间的修正预报
6.1 效果检验
将2002年６月的降水作为试报，则６月本站３次暴雨过程中洪峰预报结果如表２所示。经试报检验可以发现，水位预报３次平均相差０.27
m，洪峰到达时间３次平均时差为１～１.7
h（实际洪峰滞后）。之所以存在上述误差，主要是因为样本太少，再加上在观测方面可能也存在一些问题。因此从总体上来说，作为试报，水位误差不到30
cm，洪峰时间误差在１～２ h，且比实际洪峰时间滞后，说明该方法使用价值还是不错的。
6.2 最大洪峰水位和到达时间的修正预报
今后在上游流域雨量点撤消的情况下，可采用省台制作的网格点雨量预报资料来替代实测资料，提前作出城区的洪峰水位及其到达时间的中期预报，同时作好修正预报。经我们3
a来的观测实验可以发现，洪峰是逐渐增加的，首先到达的并不是最高洪峰，但它的水位增涨较快，随后它的增涨速度将放慢。只要我们加密观测，完全可以在最高洪峰到达前１～２
h报出最高洪峰水位和它到达的时间。
Research
On Relation Between Field Precipitation
In Upstream Of Pingshui River And The Flood Peak Inside City
XIAO Li-yan , WU Qing-yuan , DENG Xue-you ,XU Zhao-xia , LI Fei , HUANG
Hui-dong
(Pingxiang Meteorological Administration, Pingxiang 337055，China)
Abstract:Through analyzing the
successive 3-year monitoring data and part of local topographical data,
researchers of this paper located the rainfall position, and on the basis
of research on the relation between the different time-span rainfall in
upstream of monitoring position and floods inside city, the relation
between the maximum rainfall of every monitoring spot and arrival time of
flood peak inside city, they established equators based on the relation
between field precipitation in upstream of Pingshui river and the flood
peak inside city to help make scientific decisions for the flood
preventing and rescuing work in Pingxiang city.
Key words: Field Precipitation Flood Peak Research
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收稿日期：2004年02月12日
第一作者简介：肖立炎（1947－），男，工程师，主要从事天气预报工作。
＊本文受江西省气象局、
萍乡市委《萍乡河上游降水与城区河内洪峰关系的研究》项目资助。 |
