长潭水库最大暴雨及短时暴雨计算分析

何圣贤

(黄岩区长潭水库管理局，浙江台州 318024)

1 工程及流域概况

长潭水库位于浙江省台州市黄岩区境内，1958年10月动工兴建，1964年底完工，水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪洞、发电洞、供水洞及电站等组成，是一座以灌溉、供水为主，结合防洪、发电的多年调节的大(Ⅱ)型水库.2002年，水利部大坝安全管理中心认定为“三类坝”，2002年10月开始水库实施了除险加固工程，内容包括对水库大坝进行防渗加固、溢洪道改造以及配套管理设施建设等.竣工验收后水库工程规模真正达到了100 a一遇洪水设计，1 000 a一遇洪水校核的设计标准，相应库容从6.91亿 m3提升到7.32亿 m3，水库灌溉农田6.9万 hm2，防洪保护人口87万，农田1.7 万 hm2，以及甬台温高速公路、104国道和路桥机场，城镇日供水量85万t，多年平均发电量1 800万kW·h.

水库位于永宁江流域上游，坝址位于潮济以上3.5 km，应家坑附近，集水面积 441.3 km2，多年平均降雨量，平均径流量 5.56亿 m3，主河道长34.2 km，河道平均比降 8.363‰，流域内山地植被尚好，水土流失较少.

2 水库流域暴雨分析

2.1 面雨量权重的确定

水库坝下水文站为国家级水文站，始建于20世纪50年代，上游宁溪水文站和白石水文站自水库修筑完成后设立，一直延续至今，1992年，水库管理局委托水利部南京水利水文研究所对库区进行了实地调查，进行科学论证后，建立了雨量自动测报系统，增设了王家店、上洋、屿头、马鞍山、同里岙等站点.

水库工程于1964年完工时，当年分析分期设计暴雨时，因为流域内降水量站实测雨量资料时间短、站点疏、资料少，故在面雨量统计是按无条件统计进行频率计算.[1］随着历史车轮的转动，当前水库雨量站点的资料年限增长了40多年，因此，本次设计暴雨易采用面雨量频率计算法.

库区流域内的面雨量针对性地选择宁溪、长潭、白石、上垟和垟头五个降水量站，资料起迄年限分别为1952－2010年、1956－2010年、1962－1995年、1962－2010年和1968－1995年.其中1962－1995年资料较齐全，唯垟头站缺1962－1967年，但附近下余、白岩岗站有早期观测资料，用此两站代替，衔接成连续系列.在这些资料的基础上，就能全面统计出1962－1995年台汛期、梅汛期及非汛期的1日、3日、7日流域面雨量.

流域面雨量采用泰森多边形面积权重法计算，根据测算，各站点面积权重分别为:宁溪0.163、长潭 0.144、白石 0.264、上垟 0.205、垟头 0.224.

2.2 流域历史暴雨统计

宁溪站位于流域中心，代表性较好，经单站与流域面雨量同期资料相关，相关系数均在0.87以上，相关系数见表1.据此可插补展延1952－1961年与1996－2010年面雨量资料.经插补后，长潭水库流域台汛期与梅汛期暴雨系列为1952－2010年共59年(非汛期暴雨系列为1962－2010年共49年).其中，较大暴雨统计成果见表2.该表中的大暴雨全都发生在台汛期.

表1 宁溪站与长潭水库面雨量相关系数表

表2 水库流域较大暴雨统计成果表

2.3 面雨量频率计算

暴雨经验频率一般采用下式[2］计算:

式中:P—经验频率;

m—各项样本在系列中的位次;

n—系列项数.

本次计算中采用矩法计算统计资料的均值H、变差系数Cv及偏态系数Cs.采用皮尔逊Ⅲ型曲线适线的方法来确定Cv、Cs值.

通过频率分析所求得的设计暴雨成果见表3.

由于流域大暴雨大多发生在台汛期，台汛期的暴雨统计参数明显大于梅汛期及非汛期.由表3可见，台汛期设计暴雨与年最大甚为接近，梅汛期设计暴雨要小得多，而非汛期则更小.台汛期暴雨起到控制性作用，故推荐采用台汛期设计暴雨分析成果.

表3 长潭水库设计暴雨成果表

2.4 暴雨日程分配

设计暴雨的日程分配，选择位于水库流域中心的宁溪雨量站作统计雨型的代表站.在1952－2010年中台汛期3日雨量大于150 mm，7日雨量大于300 mm的15场暴雨，梅汛期3日雨量大于75 mm，7日雨量大于160 mm的16场暴雨，进行统计分析，结合扩初时所采用的日程分配，推荐见表4所列的日程分配百分数.

表4 设计暴雨日程分配百分数表

2.5 暴雨时程分配

设计暴雨的时程分配:最大1日暴雨时程分配运用暴雨衰减指数代入暴雨强度公式求得时段雨量分配系数，各时段的雨量按《浙江省可能最大暴雨图集》中的规则排列[3］.其余几日时程分配仍采用扩大初设时统计结果.暴雨衰减指数np本次分析了各时段雨量均为年最大的多场暴雨，其结果与扩大初设所用值较接近.np值取用如下.

台汛期:重现期N＞100a，np=0.55;

梅汛期:各重现期np均为 0.55.[4］

不同暴雨衰减指数np的暴雨时程分配百分数见表5.

表5 设计暴雨时程分配百分数表

3 结语

本文以长潭水库流域的历史暴雨作为研究对象，运用数理统计方法，分析了长潭水库库内宁溪、白石等雨量站及临海等周边雨量或者气象站的日降雨记录资料短时降雨资料，建立了长潭水库设计暴雨时程分配雨型和设计暴雨面分布雨型.

从长潭水库水文的实际过程来看，最大暴雨和短时暴雨的推求，应充分考虑库区面雨量的权重和雨形成的气象特征，并根据选择典型的水文测站和不同的暴雨入流方向，针对性地确定不同的站点，按照实测短时雨量资料率定出暴雨公式中100 a一遇的暴雨衰减参数，从而求出短历时的可能最大暴雨.从计算结果看，成果稳定合理，方法行之有效.

[1]邓培德.暴雨选样与频率分布模型及其应用[J］.给水排水，1996(6):26－28.

[2]霍勇峰.山西省设计暴雨雨型分析[J］.水资源与水工程学报，2011(6):158－161.

[3]李涛涛，董聪丽.罗田水库分期设计暴雨推求[J］.水电能源科，2008(4):39－42.

[4]徐林福.采用暴雨资料计算小流域设计洪水过程线的两种方法探讨[J］.甘肃水利水电技术，2009(9):20－21.