河道主要控制点降雨量与水位涨幅关系分析

张祖鹏，贺石良，范 晔，陆永娟

（1.长兴县水文站，浙江 长兴 130000；2.松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，吉林 长春 313100）

长兴县是浙江省暴雨中心之一，洪水发生频繁，沿西苕溪、泗安塘两岸经常受洪水灾害的威胁，据长兴历史资料记载：1912—1949年，共发生洪灾27次，建国后发生洪灾30余次。近年来长兴县发生较大洪水的年份有 1999，2006，2007，2009。从历来来的防洪经验证明，正确、及时的水雨情预测，可以有效地应对洪水对社会经济建设的破坏，减少社会经济和人员伤亡。

1 计算方法

目前长兴县骨干河道西苕溪、泗安塘、长兴港、夹浦港，都设立有常年水位观测站，采用1999年（统计分析990630洪水），2005-2011年的洪水要素摘录数据、降雨量摘录数据，进行控制点降雨量与水位涨幅关系的统计分析。

统计每次洪水的场次、起涨时间、峰现时间（控制点水位最高）、起涨水位、峰现水位、降雨量、水位涨幅等因素。为了分析降雨量与水位涨幅的变化趋势和相互关系，拟和该序列相互变化的线性趋势，采用线性回归方程：

其中：a，b为回归系数，ξ为残差，回归系数b表示降水量变化速率的大小；r为水位涨幅；i为降水量。

分别计算了不同场次洪水的变化速率和趋势系数。该次分析取显著性为0.05，相应的临界相关系数为0.15，当回归方程的复相关系数大于临界相关系数时，则认为趋势是显著的。降雨量与水位涨幅关系见图 1，2，3，4。

2 数据处理

天平桥站的降雨量与水位涨幅统计结果分析，发现偏离较多点所代表的洪水场所，降雨都出现较为明显的不均匀性。以港口站第21场次洪水分析，港口站控制点的2009-8-108：00至2009-8-11日13：00降雨量为25.9 mm，而港口站上游安吉地区 2009-8-108：00至 2009-8-11日 13：00的平均降雨量约为137.5 mm，经过对控制点港口站降雨量修正以后，点子呈现较为明显的线性相关关系。修正后的降雨量与水位涨幅关系见图5，图 6。

以上的示例实际显示，降雨量与水位涨幅之间存在极为复杂的相关特性，学术上统称这类数据特性为不确定性或者高复杂性。只有通过细微的分析，筛选和修正以后的统计序列才能用于分析，计算。

图1 港口站降雨量与水位涨幅关系图

图2 天平桥站降雨量与水位涨幅关系图

图3 长兴站降雨量与水位涨幅关系图

图4 夹浦站降雨量与水位涨幅关系图

3 结果及分析

通过分析经过修正后的长兴县骨干河道主要控制点的降雨量与水位涨幅关系图，可以进一步推算得出各控制点降雨量与水位涨幅的相关关系，值得注意的是河道的水位涨幅，既取决于是河道对应上游的降雨量的大小，也取决河道上游流域下垫面土壤含水量的饱和程度，更取决于降雨强度。

港口站：除长兴县降雨量影响外，还受到上游安吉县降雨及水库泄水的影响。

图5 修正后的港口站降雨量与水位涨幅关系图

图6 修正后的天平桥站降雨量与水位涨幅关系图

长兴站：通过对上游访贤、尚儒、槐花坎、诸道岗及天平桥5个站同期降雨量对比分析，发现偏离较大的点都是降雨分布不均造成，如2006年7月8日至7月9日期间降雨，长兴9.6 mm、天平桥8.0 mm、访贤11.3 mm、尚儒4.2 mm、槐花坎14.7 mm均不太大，但诸道岗降了153.1 mm雨量，结果引起长兴港水位上涨0.40 m。当上下游降雨量差不多时，线性关系较明显。

天平桥站：由于受到上游水库调洪控制运行影响，线性关系较差。以1996年泗安水库调洪控制运行计划为例，水库起调水位12.61 m（85 m高程，未注明为吴淞高程），此水位以下水库正常蓄水；当超过时，若天平桥水位未达5.54 m，水库开始放水；当天平桥、林城、虹星桥水位超过安全水位后，多余水量作倒斗积水处理进行分洪；当天平桥水位退至6.04 m时，待斗区和分洪区积水排空后，水库放水，使天平桥水位维持6.04 m。因此，一旦上游水库开始调洪，下游河道水位涨幅与降雨量的关系就比较复杂。

夹浦站：由于河网、漾荡密布，又靠近太湖，容易受到太湖水顶托影响，因此受降雨量强度影响的水位涨幅数值没有其它站点明显。.