黃碧波，鄧 懿，鐘 波

（四川省成都水文水資源勘測局，四川 成都 611130）

1 流域概況

干五里河屬長江流域岷江水系支流,總河長22 km，落差1874 m，河道平均比降5.8‰，流域面積108 km2。干五里河流經(jīng)四川省崇州市三郎鎮(zhèn)，有和平水文站控制流域面積78.7 km2。干五里河流域是典型的山區(qū)型暴漲暴落洪水特性，以暴雨洪水為主，河道調(diào)蓄能力小，坡降較陡，沿途接納來自眾多山溪洪流，匯流快，洪水持續(xù)時間短，但漲幅大，洪峰高，洪水過程呈多峰尖瘦型。災(zāi)害特征以汛期多發(fā)山洪災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害為主，對沿河低凹地帶的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及居民生命財產(chǎn)安全造成重大威脅。

2 水文分析計算

2.1 設(shè)計暴雨計算2.1.1 等值線法

暴雨歷時分析根據(jù)流域大小和產(chǎn)匯流特性，確定小流域設(shè)計暴雨所需要考慮的最長暴雨歷時及其典型歷時。常規(guī)設(shè)計暴雨時段有10分鐘、1小時、6小時、24小時4種標準歷時，根據(jù)干五里河流域暴雨特征，本次暴雨歷時采用前3種標準歷時計算，計算暴雨的頻率為5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇5種。根據(jù)《四川省暴雨等值線圖集》中干五里河流域等值線分布情況，可查得小流域 4個時段（10min、1h、6 h和 24 h）暴雨量和變差系數(shù)[1]。

根據(jù)流域設(shè)計暴雨參數(shù)，分別求出10 min、1 h、6 h、24 h的面暴雨，計算結(jié)果見表1。

表1 干五里河流域設(shè)計暴雨成果表（mm）

2.1.2 P-Ⅲ頻率曲線法

根據(jù)干五里河實測降雨資料，采用P-Ⅲ頻率曲線進行適線得到結(jié)果，與干五里河流域和平站實測降水資料排頻對比，設(shè)計頻率差值見表2。

表2 干五里河流域設(shè)計暴雨成果表（mm）

由表2可知，10分鐘設(shè)計暴雨的成果誤差最大，依次到24 h的設(shè)計暴雨成果誤差最小。

2.2 設(shè)計洪水計算

設(shè)計洪水計算包括設(shè)計暴雨計算、產(chǎn)流（凈雨）計算、匯流計算3個環(huán)節(jié)。中小流域設(shè)計洪水計算方法采用以下兩種計算方法[2]：

（2）在有實測洪水資料的地區(qū)，可采用頻率適線法推求出洪水特征值（均值、變差系數(shù)CV、偏差系數(shù)CS后，計算出不同設(shè)計標準的洪峰流量、時段流量，其洪水設(shè)計過程線采用典型洪水過程放大法。

2.2.1 推理公式法

采用《四川省中小流域暴雨洪水手冊》（下簡稱“手冊”）推薦的推理公式法計算小流域的設(shè)計洪水，其公式如下：

式中：Q為最大流量（m3/s）；Ψ為洪峰徑流系數(shù)；S為暴雨雨力，即最大1 h暴雨量（mm/h）；τ為流域匯流時間(h)；n為暴雨公式指數(shù)；F 為集水面積（km2）。

2.2.2 瞬時單位線法

根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中有關(guān)綜合瞬時單位線的分區(qū)，結(jié)合各小流域的地理分布情況，分別確定各小流域的各類分區(qū)，按各分區(qū)的參數(shù)進行洪水分析計算。設(shè)計洪水流量過程由用綜合瞬時單位線推求的設(shè)計地面徑流過程再加上由穩(wěn)定入滲量形成的地下徑流過程和深層地下水補給的基流量組成。

2.2.3 實測資料計算法

和平水文站共有35年（1981-2015年）實測系列洪水資料，加入調(diào)查到的歷史洪水資料組成一個不連續(xù)洪峰流量系列采用P—Ⅲ型理論頻率曲線進行適線，目估適線法確定統(tǒng)計參數(shù)并推求設(shè)計值。和平水文站設(shè)計洪水成果詳見表3。

夏日里，蔣海峰回老家，帶水仙芝一起游雙峰山，放飛心情，向山谷大聲呼喚，向藍天白云傾吐了愛意。他倆手牽著手，穿過茂密的竹林，并肩躺在青山之上。

表3 和平水文站設(shè)計洪水成果表

通過3種方法計算結(jié)果比較分析：推理公式法和綜合瞬時單位線計算成果與實測均有一定的差異，其中推理公式法成果較實測值成果偏小11.9%～18.9%；綜合瞬時單位線計算成果較實測值成果偏大26.7%～33.9%。以實測資料為真值，綜合分析來看，小流域分析計算設(shè)計洪水時，推理公式相比瞬時單位線法計算結(jié)果更接近實測值，因此在無資料小流域建議采用暴雨洪水推理公式計算方法及成果。

3 洪水預(yù)報方案及精度評定

3.1 預(yù)報模型原理

API（前期雨量指數(shù)）是一種傳統(tǒng)的用于流域產(chǎn)流預(yù)報的方法。由于方法主要針對獨立的次洪水產(chǎn)流量計算，故稱其為次洪API模型（配合單位線法預(yù)報匯流）。1969年，美國天氣局西納（Sittner）等在“用API型水文模型綜合連續(xù)過程線法”一文中，將API方法與單位線法結(jié)合，發(fā)展成為一個完整地模擬降雨徑流過程的流域模型，稱其為連續(xù)的API流域模型。

3.2 資料選擇

根據(jù)干五里河流域水情站點資料系列情況?；贏PI預(yù)報模型原理主要選取鉆洞水文站和和平水文站36年（1981～2016年）的水文資料。

3.3 主要基礎(chǔ)參數(shù)分析

API模型主要有4個基礎(chǔ)參數(shù)：基流、土壤最大含水量Im、Em和K值、P-Pa-R曲線。

（1）基流：取和平水文站年最小流量多年均值作為干五里河基流值，值為0.278 m3/s。

（2）土壤最大含水量Im：選取資料時按照前期久旱不雨，突然發(fā)生大暴雨的資料，計算該流域平均雨量P及其所產(chǎn)生的徑流深R，依據(jù)流域水量平衡方程式求得最大初損Im=70 mm。

（3）Em和K值詳見表4。

表4 Em和K值

（4）P-Pa-R曲線如圖1。

圖1 P-Pa-R曲線

和平水文站控制流域面積78.7 km2，單位線時段長取1小時，單位線凈流深 R=10 mm，單位線為：0、0.5、28.5、7、0.14、0.15、0.1、0。

3.4 預(yù)報方案成果精度評定

根據(jù)干五里河小流域前期資料統(tǒng)計情況，利用API模型，采用和平站1989～2009年的資料進行率定，2010年至2016年共7年的資料用于評定檢驗。采用API模型對2010～2016年共20次洪水樣本進行評定，結(jié)果為：洪峰流量的合格率為60%，洪峰出現(xiàn)時間的合格率為80.0%。

4 結(jié)論及建議

利用和平水文站以上小流域設(shè)計洪水資料，采用推理公式法、綜合瞬時單位線法與和平站實測洪水法進行計算，對所得成果進行比對可知，小流域分析計算設(shè)計洪水時，推理公式相比瞬時單位線法計算結(jié)果更接近實測值。干五里河流域產(chǎn)流預(yù)報采用API流域模型，主要參數(shù)是基流、土壤最大含水量Im、Em和K值、P-Pa-R曲線，對其進行精度評定，通過20次洪水樣本確定洪峰流量的合格率為60%，洪峰出現(xiàn)時間的合格率為80%。

隨著中小河流站點建設(shè)，建議優(yōu)化合理的布置上游的雨量站點，逐步補充資料，完善預(yù)報方案，有助于實現(xiàn)中小河流流域的水情自動預(yù)報，為產(chǎn)流預(yù)報提供有效的數(shù)據(jù)監(jiān)測依據(jù)。