南四湖洪水地區組成與洪峰遭遇分析

李玥璿,陳立峰（.濟寧市洙趙新河管理處，山東 濟寧 7000；.山東省淮河流域水利管理局規劃設計院，山東 濟南 5000）

南四湖洪水地區組成與洪峰遭遇分析

李玥璿1,陳立峰2
（1.濟寧市洙趙新河管理處，山東 濟寧 272000；2.山東省淮河流域水利管理局規劃設計院，山東 濟南 250100）

【摘要】詳細介紹了南四湖洪水地區組成，分析了南四湖洪峰地區遭遇，對該區域新建、改擴建水利工程等提供參考。

【關鍵詞】南四湖；洪水地區；洪水遭遇；洪峰流量

南四湖是我國北方最大的淡水湖，流域面積3.17萬km2，其流域降水主要受季風環流影響，隨季節變化明顯，夏季太平洋高壓暖流向北擴展，降水顯著增多。降雨量地區分布很不均勻，且年際變化大，年內分布亦很不均勻，汛期6～9月降雨量占全年降雨量的72%，因此，在汛期常常形成流域洪水。本文著重分析南四湖的洪水地區組成以及遭遇情況，以期為流域相關水利工程的建設提供參考。

1　洪水地區組成

1960年修建二級壩將南四湖分成上、下兩部分，壩北為上級湖，壩南為下級湖，其中上級湖匯水面積2.75萬km2，占總流域面積的87%。由于所獲取的逐日流量資料有限，有很多年份僅僅只有汛期部分，且流域入湖河流主要集中在上級湖控制地區，結合以上因素，在分析流域的地區洪水組成時，主要把上級湖控制的汛期地區洪水組成作為研究對象。

入湖洪水主要由湖西、湖面、湖東3部分組成，入湖洪水過程按湖西、湖區、湖東3片分別計算，以三者之和作為南四湖天然洪水過程。湖東、湖西地區各主要河流均有流量觀測資料，但各測站未能控制相應各河的全部面積，需要經面積比修正后計算各河入湖洪量；湖面采用降雨扣除蒸發推求洪量，負值時作零處理。

1.1峰現時間分析

統計上級湖主要河流入湖控制站的汛期最大洪峰，分析其出現時間分布規律。可以看出，上級湖各主要入湖河流的汛期最大洪峰出現時間一般在7月中旬至9月上旬。

此外，統計分析了有流量年份的二級壩處開閘泄洪的汛期最大流量的量級及時間分布規律，對于泄洪流量為0的年份，將不作統計。可知：二級壩的泄洪流量量級在0～2 000m3/s之間，其中400～1 200 m3/s量級的泄洪流量出現次數較多，而大于2 000 m3/s量級的泄洪流量也出現過2次，分別發生在2004年和2005年。從最大泄洪流量在時間上的分布來看，主要分布在8月上旬至9月下旬，而且比較均勻，比入湖河流的汛期最大洪峰出現時間滯后20 d左右，說明上級湖在攔蓄滯洪方面起到了積極的作用。對于最大泄洪流量為0的年份，可能是因為這些年份屬于偏枯年份，上級湖的主要作用是在保證防洪的要求下，以興利為主要目的。

1.2汛期徑流量組成分析

南四湖流域洪水主要由湖東湖西入湖徑流量和湖區凈雨量疊加而成，而又以上級湖控制地區的洪水組成為主要部分。統計了上級湖各主要河流入湖控制站的汛期徑流量和湖區汛期凈雨量的多年平均值可知，從汛期地區洪水組成比例來看，梁濟運河后營站最大，為20.4%；洙趙新河梁山閘站其次，為19.2%；而湖區貢獻率為15.8%，排第三。此外，東魚河魚城站和泗河書院站的貢獻率也分別達到了15.2%和12.0%，而白馬河馬樓站的貢獻率最小，為1.9%。說明，南四湖流域上級湖地區的洪水主要是由湖西地區的梁齊運河、洙趙新河、東魚河和湖東地區泗河的來水量以及湖區本身的凈雨量組成。

1.3各歷時洪量的地區組成分析

本部分通過統計上級湖各主要河流入湖控制站和湖區相應的汛期最大3 d、7 d、15 d的最大洪量的多年平均值，分析其不同歷時下洪量的地區組成。通過計算分析可以看出：不同歷時各個控制站及分區的洪量對相應總洪量的貢獻大小除了比例上稍有區別外，跟汛期徑流量是大致一樣的。在各時段洪量地區組成中，最大3 d、7 d、15 d洪量處于前5位的始終是梁濟運河后營站、洙趙新河梁山閘站、東魚河魚城站、泗河書院站和湖區凈雨量，只是比例大小稍有不同。從各時段洪量占總洪量的比例來分析，梁濟運河后營站、洸府河黃莊站、城河滕縣站汛期最大3 d、7 d、15 d洪量占總洪量的比例隨統計時段的增長呈現逐漸增大的趨勢，但由于洸府河和城河來水相對較小，影響有限，說明梁濟運河來水對形成南四湖上級湖洪水的底水作用較大；湖區自身、白馬河馬樓站年最大3 d、7 d、15 d洪量占總水量的比例隨統計時段的增長呈現逐漸減小的趨勢，說明湖區降雨來水對三峽洪水洪峰影響作用明顯，而白馬河相對影響較小；其余各主要河流控制站各時段洪量占比變化不大。

另外，需要指出的是，對于從各控制站至湖區的那部分水量和未能控制的上級湖地區其他部分的水量，在此做了簡化計算。實際計算過程中，不應當忽視，應充分考慮其水量對入湖洪水的影響。

2　洪峰地區遭遇分析

洪水遭遇是指干流與支流或支流與支流的洪峰在相差較短的時間內到達同一河段的水文現象。為了為南四湖流域的防洪規劃設計提供依據，需統計分析其入湖洪水遭遇規律。洪水遭遇分為洪峰遭遇和洪水過程遭遇兩種情況：若各洪源洪峰（日平均流量）同日出現，即為洪峰遭遇；所謂過程遭遇，是指各洪源時段洪量中部分時段有不同程度地重疊現象，重疊部分即為洪量遭遇。這里所謂的洪水遭遇只針對入湖控制站洪水遭遇而言，沒有考慮入湖控制站至上級湖區間的河道洪水演進，因為洪水波在控制站以下河道的傳播時間一般不長，故這種簡化不會影響分析計算的精度。由于過程遭遇計算復雜，本文只分析洪峰遭遇情況。

對于部分站點汛期出現斷流的年份，將其從系列當中移除，只計算汛期具有洪峰流量的年份。根據這一原則，各控制站之間的統計年份系列長度不一，為此，只計算洪峰遭遇次數占統計系列長度的比例，即洪峰遭遇的可能性，用Pij表示。計算公式如下：

式中：tij為第i個控制站和第j個控制站的洪峰遭遇次數；Nij為第i個控制站和第j個控制站的系列重合年份的統計數。

通過統計，可得到各控制站所在河流相互之間的洪峰遭遇可能性，其中白馬河和泗河的洪峰遭遇的可能性最大，達到了33.33%，梁濟運河和洙趙新河、萬福河和東魚河的洪峰遭遇可能性緊隨其后，均為30.56%；而洙趙新河和洸府河、洙趙新河和城河、梁濟運河和城河、梁濟運河和白馬河、東魚河和白馬河的洪水遭遇可能性均不足5%。但應當指出的是：梁濟運河、洙趙新河和東魚河的集水面積較大，他們相互之間的洪峰遭遇可能性雖然較小，但對上級湖的入湖洪水影響更大。從河流的地區分布來看，兩者皆處于湖西或者湖東地區的河流洪峰遭遇可能性較大，而當兩者處于不同分區時，遭遇概率相對較小。

3　結語

本文依據長系列水文實測序列資料，以南四湖為研究對象，從峰現時間、汛期徑流量組成、各歷時洪量的地區組成3個方面分別定量分析了南四湖的洪水地區組成情況；運用定量公式法分析計算了南四湖流域內主要河流的洪峰遭遇概率。所采用的數據資料可靠性、代表性較好，計算結果可以為南四湖湖區及流域內新建、擴建水利工程等提供參考。

（責任編輯崔春梅）

【中圖分類號】TV122

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-09-0047-02

收稿日期：2015-04-28

作者簡介：李玥璿（1982—），女，助理工程師