白沙河嶗山水庫流域雨洪特性分析

王 霞 鄭志國 李曉培

一、概況

白沙河源于嶗山嶗頂西麓，自東向西流經嶗山區、城陽區后在城陽區西后樓村注入膠州灣。嶗山水庫位于白沙河中游，流域面積99.6km2，屬中緯度暖溫帶季風氣候區，多年平均降水量895.9mm，降水年際變化較大，降水年內分配嚴重不均衡。

二、暴雨分析

1.強降雨成因

嶗山水庫上游強降雨主要因素一是天氣，二是地形。上游暴雨天氣成因以氣旋和冷鋒最多，其次是臺風倒槽，暖切變和靜止鋒造成的暴雨極小。水庫上游流域處于嶗山東部山區，海拔高度在100～1100m之間。這種地勢具有迎風坡地形抬升作用，加之臺風、氣旋等天氣系統影響，易發生強降雨。

表1 典型年最大24h雨量統計表（單位：mm）

表2 各站24h暴雨頻率計算成果表（單位：mm）

圖1 典型洪水過程線圖

2.暴雨特性

（1）暴雨空間分布

選取流域由上到下5處雨量站點同場暴雨長系列資料進行分析，可知嶗山水庫上游流域降雨極值中心與地形狀況有很大關系，極大值多發生在在位于嶗山頂附近的北九水雨量站，極小值多發生在位于丘陵區的嶗山水庫雨量站，強降雨趨勢多為由上游向下游并呈南北兩側遞減。最大24 h雨量值分布是暴雨分布的代表，選取典型年份同場暴雨最大24 h降水比較，見表1。最大24 h暴雨頻率計算見表2。

從資料分析可得，嶗山水庫暴雨的中心位置相對比較穩定，主雨區一般在北九水，不會出現移動，總體上呈現局地大暴雨的特點。同時也可看出站點之間降雨梯度較大，特別體現在北九水和烏衣巷2處雨量站，兩站直線距離5km，發生暴雨時，最大暴雨梯度達46.3mm/km。

（2）暴雨時間分布

白沙河上游流域暴雨基本發生在汛期（6～9月），其中87%以上發生在7、8月份。有些年份，降水量主要集中在一、二次特大暴雨中，如北九水站，1997年8月18～20日發生的特大暴雨，最大3d降水量達573.1mm，占該年年降水量914.4mm的62.7%，占該年8月份降水量609.8mm的94.0%。

對多年同場暴雨進行時段降水分析，可得嶗山水庫上游暴雨歷時一般都在24 h 以上，主要降水量的時間分布大多呈單峰型，主雨峰降雨比例很大，占總量水量的60%以上，并且上游各站強降雨時段分布比較一致。

（3）暴雨集中程度分析

降水的連續、暴雨的時程分布情況是影響洪水特性的主要原因。通過對各站一、三、七日最大降水量進行統計分析，可以得出，一日降水量占七日降水量的60%～63%，三日降水量占七日降水量的78%～84%，降水量主要集中在一日。

一日降水量在24h內的分配情況對洪水特性影響很大。對各站多年最大24 h降水量進行分配統計，可以得出1h降水量占最大24h降水量的29%～43%，2h降水量占最大24h降水量的41%～56%，6h降水量占最大24h降水量的67%～78%，12h降水量占最大24h降水量的84%～88%。

三、洪水過程特性

分析嶗山水庫多場洪水過程可知，上游流域洪水漲落急劇，峰形多為尖瘦型單峰，漲洪一般歷時2～6 h，一次洪水過程歷時一般在20～30h左右。近年典型洪水過程線見圖1。

嶗山水庫上游流域東高西低，其中深山區占15%，淺山區占66%，丘陵區占19%。流域內山坡自然坡角30°～50°，地形坡度大，源短流急，匯流歷時較短。嶗山水庫上游流域很少發生連續暴雨，單次暴雨雨量多數集中在6h以內，歷時較短，單點暴雨突出，洪水過程多為單峰型。

洪水歷時的長短與流域的調蓄能力也有一定關系。上游流域集水面積小，流域洪水調蓄能力較差，洪水匯流較快，洪水過程歷時短。對比分析流域多場洪水過程和降水過程可以看出 ，降雨強度較大時，最大2h暴雨后1～2h出現入庫洪峰，洪峰的大小及出現時間跟后面的降雨沒有關系，且暴雨強度越大，峰現時距越小。

四、結語

流域上下游測站洪峰流量之間存在一定關系，可由上游洪峰流量采用水文比擬法，根據經驗公式推求嶗山水庫入庫洪峰流量，但應綜合考慮區間下墊面、區間降水及區間支流匯入等情況，以提高推求數據的準確性