遼寧中東部中小流域洪水過程全要素特征規律分析研究

秦曉磊

(遼寧省沈陽水文局，遼寧 沈陽 110043)

流域洪水要素的規律對于區域防洪規劃十分重要，是防洪規劃設計的重要依據也是防汛決策的關鍵支撐數據。當前對于區域洪水要素規律的分析成果較多[1-9]，但都是基于對大江大河流域的洪水要素進行分析的研究，而針對中小流域洪水的研究還較少，近些年來中小河流已逐步成為防洪規劃的重點區域，也急需對中小河流的洪水要素的規律進行分析。為此本文以遼寧中東部為研究區域，結合區域內35個水文站近409場洪水數據，統計分析了遼寧中東部中小流域洪水過程全要素的變化規律。研究成果對于遼寧中東部的防洪規劃具有十分重要的參考價值。

1 分析方法及資料選取

1.1 分析方法

1.1.1 洪水歷時時空分布特性分析

洪水歷時是分析洪水特性的主要要素之一，分別統計遼寧中東部水文站3個特征時段的時空分布特性，如圖1所示。3個時段分別為T1：降水開始到場次洪水起漲點時間，T2：起漲點到洪峰點時間，T3：洪峰到地表徑流結束點時間。對選定的各場洪水按照中等流域(300～1000km2)以及小流域(東部300km2以下，中部600km2以下)進行了以上3個時段的分析。然后按照各水文站所在二級分區，統計各二級不同洪水歷時，并在此基礎上，按東部、中部2個區域統計分析區域不同時段空間分布特性。

1.1.2 洪量時空分布特性分析

采用滑動平均的方法，對各二級分區水文站不同場次洪水最大24h、48h、72h、5d以及場次徑流深進行了統計，選定的各場洪水按照中等流域(300～1000km2)以及小流域(東部300km2以下，中部600km2以下)進行了不同時段洪量的分析。然后按照各水文站所在二級分區，統計各二級不同時段洪量，并在此基礎上統計分析各分區最大24h、48h、72h、5d洪量在場次洪量的百分比，用于分析各二級區不同時段洪量的分布特性。在二級區不同時段洪量分析的基礎上，按東部、中部2個區域統計分析區域不同時段洪量的時空分布特性。

1.2 資料選取

為分析中等流域洪水特性，選取遼寧省集水面積在300～1000km2的水文站用于洪水特性分析，按照峰高、洪量較大的原則對水文站洪水進行選樣挑選，每個水文站挑選的洪水場次數見表1，其中在水文II區中由于缺少流域面積在300～1000km2的水文站，選用流域面積大于1000km2的小荒地、公主屯以及彭家堡分析II區洪水特性。

圖1 各時段統計點說明

表1 水文站選用數據情況

2 分析成果

2.1 洪水歷時分析成果

2.1.1 中等流域

按照各水文分區選取站點漲洪歷時、落水歷時、漲落歷時以及洪水總歷時值，統計各分區不同特征時段的均值，結果見表2，并對遼寧省不同時段洪水歷時進行總結，按照東部(III1、III2、III3、III4、III5、III6、Ⅳ區)、中部(I2、I3、II、III7區)不同時段的洪水歷時進行統計，結果見表3。

表2 各水文分區不同時段洪水歷時統計(300～1000km2)

表3 中等流域(300～1000km2)各區域不同時段洪水歷時統計

從表2中可以看出，在I3區的洪水歷時特點表現為漲洪歷時平均為51.6h，落水歷時平均為75.3h，整個洪水漲落歷時均值達到126.9h，基本在5d內完成洪水的漲落過程;I2區洪水歷時的特點表現為漲洪歷時為31.6h，落水歷時平均為42.2h，漲水和落水歷時都要短于I3區;III1區洪水歷時的特點表現為漲洪歷時的均值達到26.9h，落水歷時的均值達到32.9h，整個漲落水歷時均值達到59.8h。III3、III5、III6 3個分區漲落歷時較為接近，漲水水歷時均值19h左右，而落水歷時在30h左右，整個漲落歷時均在49h左右，這些分區漲落基本在2d內完成。III7洪水起漲歷時都要高于III分區的其他二級分區，III7區起漲歷均值達到42.6h，而落水歷時平均值達到57.7h，整個洪水漲落歷時均值達到100.3h，洪水漲落歷時大于3d。IV區漲洪歷時為11.7h，而落水歷時達到13.3h，IV區洪水漲落均值基本在25h內完成。從表3中可以看出，東部和中部洪水歷時差異性較大，東部從起漲點到峰值點歷時為18.1h，從起漲點到地表徑流結束點歷時均值44.1h，中部漲水歷時均值為39.9h，從起漲點到地表徑流結束點歷時均值為93.9h。

2.1.2 小流域

按照各水文分區選取站點漲洪歷時、落水歷時、漲落歷時以及洪水總歷時值，統計各分區不同特征時段的均值，結果見表4，并對遼寧省小流域不同時段洪水歷時進行總結，按照東部(III1、III2、III4、III5、IV)、中部(I2、I3區、III7區)的不同時段的洪水歷時進行統計，統計結果見表5。

表5 小流域(300km2以下)各區域不同時段洪水歷時統計

從表4中可以看出，在各水文分區中，從洪水起漲點到峰值均值最大為I3區，漲洪歷時為39.0h，V1區漲水歷時最短，為2.1h。I3區從峰值到地表徑流結束點的落水歷時在各分區也是最長的，為67.8h，V2區落水歷時最短，為3.7h。I3區由于漲水平均時間較長，使得區洪水漲落歷時在各分區最長，為106.8h，總體來看，各分區漲水歷時均基本小于48h。除I2、I3區外，落水歷時均值均小于55h。從表5中可以看出，中部平均需要39.3h才能從起漲點到峰值點，東部漲水歷時的均值為11.0h；中部區域平均需43.8h洪水地表徑流結束。從各區域洪水漲落歷時來看，中部區域平均需要73.6h完成一次洪水漲落過程，東部小流域平均需要28.8h完成一次洪水漲落過程。

2.2 洪量組成分布分析結果

為分析洪水洪量特性，分別對選取的水文站不同場次洪水最大24、48、72以及120h的時段徑流深，此外還統計不同場次洪水從起漲點到峰值點歷時內徑流深(峰前量)以及峰值點到地表徑流結束點歷時內徑流深(峰后量)。在各時段洪量統計的基礎上，按照分區統計不同時段洪量占場次洪水洪量的百分比，結果見表6，并對遼寧省不同時段洪水歷時進行總結，按照東部(III1、III2、III3、III4、III5、III6)、中部(I2、I3區、Ⅲ7、II區)不同時段的洪量進行統計，統計結果見表7。

表6 各水文分區不同時段洪量統計(300～1000km2) %

表7 各區域不同時段洪量歷時統計(300～1000km2) %

2.2.1 中等流域

從表6中可以看出，I、II、III1、III2、III3、III4、III5、III6區65%～75%的洪量發生在48h內，在48～120h內產生的洪量占總洪量的25%～35%之間，III7區60%的洪量分布在48h，48～120h產生的洪量所占的比例為40%，Ⅳ區85%的水量發生在48h內，平均15%的水量發生在48～120h內。V區、VI1區、VI2區、VI3區平均85%的洪量發生在48h以內完成。從表7中可以看出，東部80%的水量發生在最大72h內。中部峰前量為29.3%，東部峰前量為22.1%；東部峰后量為77.9%，中部峰后量為70.7%。

2.2.2 小流域

統計了300km2以下，中部600km2以下不同分區水文站時段洪量統計結果，結果見表8，并對遼寧省不同時段洪水歷時進行總結，按照東部(III1、III2、III4、III5)、中部(I3區、III7區)的不同時段的洪量進行統計，統計了各區域不同時段洪水占場次洪量的比例，統計結果見表9。

表8 小流域各水文分區不同時段洪量統計 %

表9 小流域各區域不同時段洪量歷時統計 %

從表8、9可以看出東部區域80%的水量在72h內完成，中部區域80%的水量發生在120h內。

3 主要結論

遼寧中東部中等流域一次洪水過程基本在3d內結束，防汛關鍵期在降水開始后30～50h以內，峰后量(從峰值到洪水結束段)從東部-中部逐漸遞減的規律，區域峰前和峰后量所占比例較為接近；遼寧中東部小流域一次洪水過程基本在2d內結束，防汛關鍵期在降水開始后20～40h以內，洪量主要集中在前24h內；本文未對主峰雨時間進行分析，而主峰雨也是防汛決策的關鍵信息，在以后的研究中需要進一步深入研究主峰雨的時間。