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user: 2. 雨洪系数分析 2.1. 研究区域概况 罗汉坪水库位于金沙江一级支流大汶溪河的上游，坝址位于板栗乡罗汉坪村附近，从县城到水库坝址有39 km的公路相通，交通较为方便。罗汉坪水库以上流域位于东经104˚00'40''~104˚05'00''，北纬28˚21'12''~28˚23'00''之间。罗汉坪水库坝址海拔高程1265 m，坝址以上径流面积为15.3 km 2 ，河长5.90 km，河道平均比降64.9‰ [ 2 ] 。 罗汉坪水库流域呈南东–北西的矩形状，水系发育呈枝状，流域内山峦起伏，沟壑纵横，地势陡峻，南高北低，属中低山构造侵蚀地貌。地层以三叠系沙页岩、白云岩、灰岩夹石膏岩、沙页岩夹泥灰岩为主。该地区属季风型气候，流域径流来源于降水，本流域从上游往下游降水量随高程的降低而减小，在1600.0~1300.0 mm之间。径流与降水相应，从上往下径流模数在100~80万m 3 /km 2 之间。洪水由暴雨形成，大洪水多发生于7、8月份。本流域洪水具有明显的山区性河流的特点，过程陡涨陡落，一次洪水一般历时30小时；而罗汉坪水库流域面积、流域形状系数及河道平均比降均不算大。故其洪水过程在涨水段较陡，而退水段相对较缓。罗汉坪水库流域植被茂密，上游以针叶林为主；中下游以阔叶林、 灌木林、杂草为主。主要土壤有红壤、水稻土等，罗汉坪、中村、良姜三个坝子为农作物主要种植区。流域内社会经济较落后，几乎无水利工程设施，人类活动影响较小。 2.2. 场次洪水的选取 在修建罗汉坪水库之前的2001~2003年建立了专用水文站，进行了三年的水文观测，获得了共计11场洪水以及对应的降水资料，本次将其全部进行分析 [ 3 ] ，详见图1。对所摘录资料均进行了认真的复核，确保数据的准确可靠，对2001年第4场洪水由于起涨段观测资料的缺失，为了还原洪水过程的完整性，根据洪水过程趋势进行了插补，其它场次洪水资料保护原始数据，未作认何改动。 2.3. 雨洪系数分析和使用范围 根据摘录数据进行时段洪量及洪水特征值计算，得出降雨量时段所对应的径流深以及径流系数，并点绘降雨量—径流深关系图，详图2。从表1和图2中可看出，前期降雨量大于90 mm的第1，2场洪水，降雨量在10 mm左右就开始产流；第3~8场洪水前期降雨量5.2~41.1 mm，雨强2.8~8.1 mm/h，降雨量在35 mm左右开始才流；第9，10场洪水前期降雨量小甚至无前期降雨量，但雨强大8.9~8.1 mm/h，降雨量在35 mm左右开始才流；第11场洪水前期降雨量小17.9 mm，但雨强较大达11.9 mm/h，降雨量在35 mm左右开始产流。 根据流域产流特性及场次降雨量大小，可将罗汉坪2001~2003年共11场降雨，拟定为4条降雨量—径流深关系曲线(如图2)，即表1中第1，2场降雨拟做第①线，主要可用干前期降雨量影响较大，但场次雨量小于30 mm；的降水径流预报；第3~8场降雨拟做第②线，可用于前期降雨量影响不太明显且场次雨量小于70 mm的降水径流预报；第9~10场降雨拟做第③线，虽前期降雨量影响较小，但场次雨强及降雨量均较大；可用于降水强度8~10 mm/h，降水量小于110 mm的降水径流预报；第11场降雨拟做第④线，可用于虽前期降雨量影响较小， 图1. 2001~2003年罗汉坪场次洪水过程线 图2. 罗汉坪降雨量–径流深关系图 Table 1 Luohan Ping rainfall characteristic value tabl 序号 降雨时段 降雨量(mm) 雨强(mm/h) 前期降雨时段 前期降雨量(mm) 前期降雨历时(h) 前期降雨强度(mm/h) 1 2001 9.2 20:00-9.3 15:00 28.9 1.3 2001 8.18 3:00-9.2 20:00 103.5 392.0 0.3 2 2002 7.30 22:00-7.31 5:00 26.2 4.4 2002 7.13 14:00-7.30 11:00 94.8 403.0 0.2 3 2001 8.16 21:00-8.17 17:00 46.7 2.8 2001 8.8 12:00-8.16 21:00 37.9 201.0 0.2 4 2003 7.19 2:00-7.19 15:00 47.1 4.1 2003 7.18 19:00-7.19 2:00 6.1 7.0 0.9 5 2003 8.30 8:00-8.30 19:00 52.6 6.4 2003 8.25 0:00-8.30 8:00 25.7 128.0 0.2 6 2001 9.19 23:00-9.20 23:00 57.6 4.8 2001 9.3 15:00-9.19 23:00 33.6 392.0 0.1 7 2003 8.9 23:00-8.10 4:00 59.3 8.1 2003 8.9 0:35-8.9 23:00 41.1 22.3 1.8 8 2003 7.2 2:00-7.2 14:00 69.8 7.3 2003 6.29 15:00-7.2 2:00 20.4 242.0 0.1 9 2001 8.7 19:00-8.8 8:00 79.2 8.8 2001 8.3 10:00-8.7 19:00 5.2 105.0 0.1 10 2002 7.31 20:00-8.1 13:00 108.9 9.1 2002 7.31 05:00-7.31 20:00 0 11 2002 8.8 19:00-8.9 20:00 156.8 11.9 2002 8.1 13:00-8.8 19:00 17.9 174.0 0.1 表1. 罗汉坪降雨量特征值表 但场次雨强及降雨量均大的降水径流预报。 2.4. 成果合理性分析 通过点群中心画降雨量–径流深关系曲线，以±20%作为曲线的外包线，第①线共9个点，只有56.6%的点子在外包线以内，虽点子较为离散，但由于是短历时降雨，且降雨量较小，对水库防洪不够成威胁，所以在实际工作中应用价值不大；第②线共29个点，有78%的点子在外包线以内；第③线共17个点，有94.1%的点子在外包线以内；第④线共15个点，有93.3%的点子在外包线以内；根据《水文资料整编规范》(SL247-2012)有≥75%的点子在外包线内，说明点群关系较好 [ 4 ] ，所以，除第①外，其余3线群关系较好，符合规范规定精度要求。 降雨量–径流深曲线在45˚直线的左上侧，前期降雨量大的，越靠近45˚直线，每一根降雨量–径流深都存在一个转折点，转折点以上近似与45˚直线平行 [ 4 ] 因实际点绘出的降雨量—径流深曲线基本符合以上理论要求，所以，降雨量–径流深曲线成果基本合理的。 2.5. 雨洪系数的确定 根据图2降雨量–径流深关系曲线，用径流深除以对应降雨量得雨洪系数，也就是我们常说的径流系数，各种条件下雨洪系数如表2所示。在应用过程中已知降雨量乘以对应的雨洪系数即得相应的径流深，当实际降雨量在表中所列数据之间时，可用直线内查法近似求得雨洪系数。 2.6. 应用举例 根据我市水库管理人员的业务水平一般较为偏低的实际情况，釆用比较直观的图解法的预报方式进行罗汉坪水库水位预报，如图3。 图3中，笫I象限纵座标为降水量(单位：mm)，由观测人员现场观测而得，横座标为时段内降水所产生的径流深(单位：mm)，即时段降水量乘以雨洪系数而得，选用2001~2003年中的11场洪水经分析计算点绘而成，分别代表了不同前期降水量、强雨强度、降雨总量的降雨量–径流深关系曲线，在实际工作中根据前期降雨量、 Table 2 Luohan Ping rainfall and flood coefficient tabl 降雨量(mm) 径流深(mm) 雨洪系数 1 2 3 4 1 2 3 4 10 1.2 0.12 20 2.6 0.13 30 11.4 0.38 35 18.5 1.8 1.0 1.0 0.53 0.05 0.03 0.03 40 26.5 4.4 2.0 1.9 0.66 0.11 0.05 0.05 50 14.4 5.0 2.9 0.29 0.10 0.06 60 28 14.1 5.7 0.47 0.24 0.10 70 42.9 26.5 12.7 0.61 0.38 0.18 80 59.5 40.5 23.5 0.74 0.51 0.29 90 55.0 35.8 0.61 0.40 100 40.0 49.6 0.40 0.50 110 85.5 63.4 0.78 0.58 120 77.6 0.65 130 92.3 0.71 140 107.0 0.76 150 122.8 0.82 表2. 罗汉坪雨洪系数表 图3. 罗汉坪水库雨洪系数水库防洪预报图 强雨强度、降雨总量选用不同的降雨量–径流深关系曲线，同时要用观测预报成果作必要的俢正，以提高预报精度。笫II象限纵座标为库水位(单位：m)，横座标为库容量(单位：10 4 m 3 )资料为经上级主管部门审批成果。第IV象限纵座标为时段暴雨所产生的洪水总量或库容变量(单位：10 4 m 3 )，洪水总量即时段径流深乘以流域面积(单位：km 2 )经换算而得，库容变量即时段洪水总量减去溢洪道和输水道的出流量，如溢洪道和输水道均不出流，库容变量就等于时段内洪水总量。第III象限纵标为洪水总量或库容变量，横标为库容量，此时的库容量为观测到的库容量加上库容变量，用这个库容量插笫II象限库容水位关系图就得到未来的库水位。