商洛市最大初損值分析

徐愛莉

（陜西商洛市水文水資源勘測局，陜西 商洛 726000）

在水文水利計(jì)算及洪水預(yù)警預(yù)報(bào)中，正確選用流域最大初損值，對(duì)計(jì)算分析成果精度將產(chǎn)生一定的影響。目前商洛市流域最大初損值選用的是1986年商洛水文手冊的分析成果，該成果只給出了商洛市長江黃河兩大流域的初損值。自1986年以來，隨著地理氣候、下墊面的變化，水文資料系列的增長，該值需要率定；另外，最近中小河流預(yù)警預(yù)報(bào)的建設(shè)項(xiàng)目對(duì)該值提出了流域范圍更小的需求。因此，計(jì)算分析商洛市流域最大初損值，提供可靠合理的水文參數(shù)值具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 概況

商洛市位于陜西省東南部，總面積19293 km2，耕地面積223萬畝，素有八山一水一分田之稱。境有秦嶺、蟒嶺、流嶺、鶻嶺和新開嶺和隕嶺六大山脈。主要河流有洛河、丹江、金錢河、乾佑河和旬河5大河流。其中流域面積在10 km2以上的有499條，流域面積在100 km2以上的65條。河流走向一般是西北至東南。山形結(jié)構(gòu)似掌狀，掌結(jié)是西北部的秦嶺山脈，其它山脈似掌指，漸向東南，由高到低，延展伸開。構(gòu)成了區(qū)內(nèi)群山起伏，河流密布，嶺谷相間，溝壑交織的復(fù)雜的掌狀嶺谷地貌。

2 流域最大初損計(jì)算方法和步驟

2.1 計(jì)算方法

在計(jì)算流域最大初損時(shí),可在歷年實(shí)測雨洪資料中選擇久旱未雨后降雨較大且產(chǎn)生徑流的資料，認(rèn)為該次降雨的前期土壤含水量Pa接近于0，降雨后可認(rèn)為流域已經(jīng)蓄滿，流域土壤含水量Pa趨于最大值, 即Pa≈Im,則本次洪水的總損失量Im用下列水量平衡方程式計(jì)算

式中：Im為流域最大初損（mm）；P為流域平均降雨量（mm）；R總為相應(yīng)于P所產(chǎn)生的總徑流深（mm）；E雨期為雨期總蒸發(fā)量（mm）。

2.2 計(jì)算步驟

（1）在1：50000的地形圖上勾畫出各個(gè)水文站斷面以上的流域邊界，再用泰森多邊形法計(jì)算水文站斷面以上代表雨量站的權(quán)重。

（2）對(duì)于各蒸發(fā)站在不同時(shí)期，所用的不同蒸發(fā)器類型，通過各測站實(shí)驗(yàn)分析的折算系數(shù)換算統(tǒng)一的E601型號(hào)的蒸發(fā)資料。

（3）按照流域最大初損計(jì)算方法，從水文年鑒資料挑選適合計(jì)算條件的降雨徑流資料，由日降雨資料計(jì)算次流域平均降雨量P及雨期蒸發(fā)量E總，再由次降雨量形成的流量過程計(jì)算其相應(yīng)的總徑流深R。

（4）由公式Im=P-R-E計(jì)算流域最大初損值Im。

3 計(jì)算分析過程出現(xiàn)的問題及解決的辦法

3.1 對(duì)于雨洪資料達(dá)不到計(jì)算方法要求的問題

由于久旱無雨，土壤含水量接近于0時(shí)又降大雨且全流域又產(chǎn)生徑流的雨洪資料不易得到，解決的辦法是用下面試算法求得Im。

方法是選擇前期雨量較小無產(chǎn)流的雨洪資料，用Im=P-RE式計(jì)算Im。因?yàn)榱饔蚯捌谕寥篮坎粸?，計(jì)算的Im是該次降雨的初損值I，它比實(shí)際的Im值要小。將I作為Im的第一次近似值Im，1，以Im,1及流域月平均日蒸散發(fā)力Em代入式K=1-Em/Im,確定K1，用公式Pa,1+1=K（Pt+Pa,t）計(jì)算Pa,1,則Pa,1+I=Im,2為Im的第二次近似值；以Im,2、Em用同上方法在求得K2和Pa,2，得Pa,2+I=Im,3；重復(fù)以上步驟，直至Im的近似值接近穩(wěn)定即為所求的流域最大初損值Im。

3.2 流域內(nèi)人類活動(dòng)影響了徑流深計(jì)算的問題

解決的辦法是，因?yàn)樗暨x的洪水資料，前期都比較干旱，河道產(chǎn)流量又較小，水庫在正常運(yùn)行時(shí)，遇到這種小洪水，認(rèn)為以水庫蓄水不泄流計(jì)，因此在計(jì)算產(chǎn)量R（R=W總/1000F）時(shí)，用流域總面積減去水庫壩址以上面積得實(shí)際集水區(qū)域面積F。

4 流域最大初損值成果合理性分析

通過對(duì)各站1986年以來歷史雨洪資料篩選，對(duì)每個(gè)斷面以上流域選取3~6場洪水資料進(jìn)行計(jì)算，得出各水文站斷面以上流域的最大初損。成果見表1。

表1 各水文站斷面以上流域最大初損統(tǒng)計(jì)表

4.1 最大初損值所使用的資料來源可靠，而且具有一定的代表性

本次計(jì)算所使用的水文資料均來源于水文年鑒，水文年鑒是水文職工按照規(guī)范進(jìn)行觀測、整編、會(huì)審和匯編等工序整理而成的水文資料成果，具有公認(rèn)的數(shù)據(jù)可靠性。在選用資料時(shí)考慮了兩方面的因素：一是盡量使用近年的水文資料，即2000年以后的水文資料，當(dāng)雨洪資料不足時(shí)才考慮1996、1997年的水文資料；二是盡量選用滿足分析要求的雨洪資料，即分析流域上久晴無雨，均勻降大雨而產(chǎn)流的雨洪資料。

4.2 流域1000 km2以上流域初損計(jì)算成果分析

從表1可以看出，商洛市各水文站斷面以上的長江流域面積接近1000 km2以上的最大初損在81.8～101.1 mm之間，這個(gè)成果與1986年商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊中的分析成果，長江流域Im=80 mm，黃河流域Im=75 mm數(shù)值均大。分析原因，主要是由于人類活動(dòng)影響的結(jié)果。據(jù)查，商洛市各地自1986年以來，都進(jìn)行過植樹造林，飛播造林，退耕還林等植樹造林工程，該項(xiàng)工程的實(shí)施，使流域森林覆蓋率逐年提升，目前商洛市森林覆蓋率由原來的41.6%增加到現(xiàn)在的62.3%。植被率的提高阻礙了坡面漫流，增加了下滲所致。長江流域除了柴坪Im=101.1 mm外其它在81.8~84.4之間，比1986年以前的Im略大，是合理的。柴坪水文站的最大初損較大的原因有：一是商洛市屬于濕潤和半濕潤的過渡帶，柴坪斷面以上流域處在商洛市西部，是濕潤的過渡帶，那里是商洛市年平均雨量較多的區(qū)域之一，植被和土壤發(fā)育都較好，流域蓄水性能較其它區(qū)域好些，表現(xiàn)在年徑流變幅的變差系數(shù)，全區(qū)大致在0.45~0.63范圍內(nèi)。西部變幅較小，在0.5左右，這也說明了西部由于植被較好，在同樣降水條件下，其攔蓄地表徑流及控制集流過程的程度都比較強(qiáng)，而柴坪以上流域正處于商洛西部；二是根據(jù)查閱商洛水文手冊，柴坪水文站斷面以上流域巖石大多以碎屑巖為主，碎屑巖石縫隙較大，透水性好，降雨后下滲多些。綜上所述，柴坪站以上流域植被的發(fā)育程度較好，巖石結(jié)構(gòu)也較容易使雨水滲漏。因此它的Im值偏大也是在合理之中。

4.3 長江流域小于1000 km2以下流域初損計(jì)算成果分析

從表1看，長江流域小于1000 km2以下流域初損值，除板橋Im=89.2 mm外，其它流域在69.3～72.9 mm之間，數(shù)值接近并符合商洛市地理氣候條件相似的條件下流域面積小時(shí)Im值也相應(yīng)變小的水文特性。

另外，板橋面積較小，而Im=89.2 mm，此值卻比有些長江流域1000 km2以上流域的初損值還要大，分析原因，這里除了流域植被變好的因素外，主要還是由于在這個(gè)流域上的地質(zhì)因素造成的。經(jīng)查閱商洛水文手冊，板橋水文站斷面以上，巖層主要由松散巖、變質(zhì)巖、土砂礫等組成，而且有兩個(gè)復(fù)合大斷裂和一個(gè)大斷裂穿過斷面上游。這種特殊的下墊面地質(zhì)因素導(dǎo)致了降雨通過包氣帶滲漏到了地下，成為地下徑流的成分較多，導(dǎo)致了凈雨的損失量相應(yīng)變大。

4.4 黃河流域靈口站初損計(jì)算成果分析

南洛河靈口站以上流域的Im=88 mm比歷史水文手冊黃河流域Im=75 mm數(shù)值偏大13%。經(jīng)分析有2個(gè)原因：一是上個(gè)世紀(jì)80年代以來，洛南縣就大力開展植樹造林，加上國家實(shí)施退耕還林政策，森林覆蓋率逐年提升，提高的幅度在各縣之首；二是靈口水文站處在南洛河的中下游，南洛河從西北流向東南，貫穿洛南縣全境。洛南縣城在水文站斷面上游，由于近年中國城市化建設(shè)，一方面增加了徑流，但同時(shí)建筑物的和小型蓄水設(shè)施的興建而攔蓄了徑流更加顯著，據(jù)統(tǒng)計(jì)1986年以后，測站斷面以上建有小型水壩、電站16座。

5 結(jié)語

商洛市最大初損值的合理分析確定，為分析計(jì)算其它相關(guān)項(xiàng)目成果趨于合理性提供了可能。在運(yùn)用本次的分析成果2年以來，尤其在本地中小河流預(yù)警預(yù)報(bào)工作中，預(yù)報(bào)精度得到顯著提高，達(dá)到了預(yù)期目的。