長(zhǎng)歷時(shí)致災(zāi)暴雨分析

【摘要】近年來(lái)城市大型洪澇災(zāi)害頻發(fā)帶來(lái)的損失不可估量。促使我們開展對(duì)洪水成因、洪水特性、致災(zāi)要素的研究。長(zhǎng)歷時(shí)暴雨是大流域洪水的主要控制因素，本文以花馬湖流域?yàn)槔治霰┯曛聻?zāi)歷時(shí)并以歷史洪水過(guò)程驗(yàn)證模型，為大流域洪水研究及預(yù)警提供了參考思路。

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)歷時(shí)暴雨；致災(zāi)暴雨；致災(zāi)暴雨歷時(shí)

1、研究背景

洪水是一種復(fù)雜的自然現(xiàn)象，它的發(fā)生與發(fā)展取決于氣象因素和地理因素，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。降雨量和降雨結(jié)構(gòu)是降雨歷時(shí)、強(qiáng)度在空間分布的特征參數(shù)。

本文提出致災(zāi)暴雨歷時(shí)的概念：是對(duì)于某類具有相近暴雨成因特性以及下墊面情況的尺寸相近的特定流域而言直接導(dǎo)致該流域受災(zāi)的暴雨稱為致災(zāi)暴雨，而該場(chǎng)暴雨的歷時(shí)稱為致災(zāi)暴雨歷時(shí)。長(zhǎng)歷時(shí)降雨極易導(dǎo)致排水管道受河道水位抬升帶來(lái)的頂托作用，使得管道正常排水受到影響引起城市內(nèi)澇災(zāi)害。

2、 致災(zāi)暴雨歷時(shí)的分析

為了更明確的分析對(duì)于洪災(zāi)起關(guān)鍵作用的暴雨歷時(shí)，本文以湖北鄂州花馬湖流域?yàn)槔M(jìn)行模型計(jì)算。分析采用本流域內(nèi)白龍雨量站1961～2013年的逐日雨量資料、花馬湖泵站1980～2012年的逐日站前水位資料及花馬湖泵站附近的黃石港水文站（長(zhǎng)江）1951～2012年水位資料。

2.1 計(jì)算邊界條件

花馬湖位于鄂州市東部，流域面積291km2?；R湖共有入湖河港14條，汛期主要排水通道是外江水位低時(shí)通過(guò)上港閘自排，外江水位高時(shí)通過(guò)花馬湖泵站（32m3/s）提排。

2.2 致災(zāi)暴雨歷時(shí)的確定

根據(jù)花馬湖流域歷史洪澇災(zāi)害情況記載，花馬湖內(nèi)湖水位達(dá)到19.0m左右時(shí)，流域內(nèi)開始漬澇成災(zāi)。災(zāi)情最為嚴(yán)重的年份為1983年、1991年、1996年、1998年、1999年，暴雨期間外江水位受長(zhǎng)江高水位頂托，洪水均無(wú)法自排。選取以上年份作為花馬湖流域成災(zāi)典型年份，對(duì)典型年各歷時(shí)暴雨及洪水位排位對(duì)比情況如表1。

分析暴雨發(fā)生時(shí)間和最高水位出現(xiàn)時(shí)間可知，1日、5日等短歷時(shí)暴雨不能造成花馬湖水位持續(xù)上升至最高水位?；R湖水位較高年份的最大15日暴雨和30日暴雨排序較為靠前，都可導(dǎo)致水位達(dá)到最高水位，除1998年外其余年份基本吻合。綜合分析1998年花馬湖水位過(guò)程可發(fā)現(xiàn)湖水位第一次上漲由該年最大30日暴雨引起，但其時(shí)尚未達(dá)到該年的最高水位，此后間隔3日接連發(fā)生小規(guī)模連續(xù)暴雨后才出現(xiàn)該年最高水位，因此1998年最高水位主要是由于雨前水位較高及連續(xù)小型暴雨引起。

從流域雨洪成因上分析可知，1991及1999年的暴雨、洪水位關(guān)系最為直接。對(duì)比這兩年的各歷時(shí)暴雨排位，可發(fā)現(xiàn)這兩年的15日暴雨排位均更接近于年最高水位排位。綜上所述，可以認(rèn)為15日暴雨是花馬湖流域最為直接的致災(zāi)暴雨歷時(shí)。

2.3 模型驗(yàn)證

考慮1991年的暴雨洪水位相關(guān)效果最好，采用1991年作為設(shè)計(jì)典型年。通過(guò)泰森多邊形法計(jì)算白龍雨量站的點(diǎn)面雨量折算系數(shù)并分別選出1日、3日、7日、15日、30日的典型過(guò)程，按照各歷時(shí)設(shè)計(jì)雨量進(jìn)行分配得到15日典型雨量過(guò)程。

凈雨采用降雨徑流關(guān)系（P+Pa～R）推求。對(duì)花馬湖流域進(jìn)行合理概化后可根據(jù)瞬時(shí)單位線法推算入湖的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程。

根據(jù)花馬湖實(shí)測(cè)地形圖得到水位湖容曲線、花馬湖泵站的工作曲線、歷年實(shí)測(cè)黃石港水位（外江水位）及花馬湖泵站站前水位（內(nèi)湖水位），對(duì)花馬湖進(jìn)行排蓄演算?？筛鶕?jù)1991年大洪水實(shí)測(cè)水位過(guò)程反推實(shí)際入湖洪水過(guò)程，即反推入湖過(guò)程。將兩個(gè)洪水過(guò)程進(jìn)行對(duì)比如下，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)洪水的合理性。

從上圖可知兩者洪峰過(guò)程在量級(jí)和形狀上擬合較好，反推入湖（即實(shí)際入湖）洪量與設(shè)計(jì)洪水洪量?jī)H相差5%。說(shuō)明本次采用的暴雨推求洪水的方法能較好的反映花馬湖流域的實(shí)際情況，所設(shè)洪水模型及計(jì)算成果合理。

3、結(jié)論分析

（1）本文提出了致災(zāi)暴雨及致災(zāi)暴雨歷時(shí)的概念，為城市雨洪以及大尺度洪澇災(zāi)害研究提出了一個(gè)新思路。

（2）平原湖泊型流域具有相近特征，在沒(méi)有詳盡實(shí)測(cè)分析資料時(shí)可以本文分析結(jié)果15日作為致災(zāi)暴雨歷時(shí)做初步分析。有資料的情況下可進(jìn)一步驗(yàn)證。

（3）長(zhǎng)歷時(shí)暴雨分析是大流域及城市雨洪的重要影響因素。本文以花馬湖流域?yàn)槔哂幸欢ǖ膹V泛性，可以作為一種雨洪分析的計(jì)算方法及思路。

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