沧州市2012 年次降雨径流关系分析

王艳丽，陈冬青，胡丽丽

（河北省沧州水文水资源勘测局，河北 沧州 061000）

沧州市位于河北省中东部平原区，由于水文测站较少，不能较好地满足于水资源计算和防汛抗旱预警等实际需要，近几十年来，平原区降雨资料丰富，而径流资料很少，准确计算地表径流量较为困难。平原区径流计算是亟待研究解决的问题。

通过分析20世纪50年代至今各个阶段次降雨径流关系的计算方法，计算2012年汛期暴雨后各分区的产流量和实测径流量的对比，发现二者较接近。

1 次降雨径流关系计算方法的分析

20世纪50～60年代沧州市降雨径流关系采用（P+Pa）～R相关形式，Pa计算采用：

式中 Pa为流域前期影响雨量（mm）;Pa,t为某日的流域前期影响雨量（mm）；Pa,t-1为某日前一天的流域前期影响雨量（mm）；Pt-1为某日前一天的流域平均雨量（mm）；Rt-1为某日前一天降雨产流的径流深（mm）；K为流域土壤保水系数（20世纪50年代借用淮委系数，K=0.80，计算天数以前10d为限，用于上述式（1）和式（2）；60年代采用沧州市沧浪渠等流域土壤含水率试验资料，即K值6、7月份为0.90；8、9月份为0.96，用于式（3），一般由6月1日起连续计算）。按上述方法计算Pa，绘制的（P+Pa）～R相关图点据散乱，勉强定线，精度较差。

20世纪70年代末期，应用沧州市1967～1977年北排河周官屯站以上流域20次洪水和宣惠河刘夫青水文站以上流域15次洪水资料进行了降雨径流关系分析，降雨径流关系仍采用（P+Pa）～R形式，但本次分析对流域最大初损值Im值的定量进行了研究，同时对流域前期影响雨量Pa的计算方法进行了改进。

80年代末期，在对以往暴雨径流关系分析的基础上，考虑到沧州市进入80年代以来，平原地区地表径流量逐年减少，地下水开采量逐年增加，造成地下水位大幅度下降，在原方法基础上引进雨前流域平均地下水埋深H作为影响因素。同时分析产流面积，从而建立以雨前流域平均地下水埋深H作参数的流域降雨径流关系，即（P+Pa）～H～R关系。Pa计算方法仍沿用以往公式。

90年代初期，通过分别建立清南区小白河、任河大渠18次洪水和港河区北排河、黑龙港河30次洪水的暴雨径流关系，即（P+Pa）～H～R相关图分析，结果精度较高。

暴雨径流关系分析引入了流域平均地下水埋深（H）参数，将原方法的一条相关线变成一簇相关线，精度有了提高。利用这种形式的相关关系，解决了以往（P+Pa）～R关系无法解决的问题。比如当P+Pa值相当大时，径流量很小或根本未有径流的问题。

2 2012年市区次降雨产流量计算

依据《北京市实验小区雨洪关系的分析研究》，用水文比拟法借用北京市P～R经验公式计算沧州市区产流，公式为：

式中 R为时段径流深（mm）；P为时段降水量（mm）；I为不透水面积比例（%）。公式使用范围：15%≤I≤86%；15mm≤P≤100mm。

沧州市区2012年汛期降雨推求径流深计算如表1，市区不透水面积比例I在70%～80%，按70%计算市区产流量为134.5mm，按80%计算市区产流量为144.9mm。

表1 沧州市区汛期降雨推求径流深计算 单位：mm

3 2012年非市区次降雨径流关系计算

根据《河北省平原地区次降雨径流关系分析报告》中的《河北省平原地区降雨径流最大排水流量分区图》，将沧州地区（不包含沧州市区）分为：I2-3区、Ⅱ-2区、Ⅱ-3区、Ⅲ-2区4个区。

依据《河北省平原地区次降雨径流关系分析报告》，（P+Pa）～H～R 图（暴雨雨量和暴雨前区域前期影响雨量（P+Pa），该场暴雨前流域平均地下水埋深H），按照分区采用数理统计法计算，得到该场暴雨的局部产流量。

3.1 流域前期影响雨量Pa的计算

由于河北省致涝暴雨一般出现在7月下旬和8月上旬，所以人为规定Pa从6月1日开始计算，并假定6月1日Pa=0，利用公式（3）计算。

采用mapinfo软件将35个报汛站的经纬度导入生成位置图，分别绘制4个分区所含雨量站的泰森多边形并计算各雨量站的权重，依据各雨量站日雨量资料采用日雨量泰森多边形法计算各区平均雨量，假定6月1日Pa=0，再按照公式依此类推计算各区的前期影响雨量。

3.2 雨前流域平均地下水埋深H的计算

采用mapinfo软件将49个地下水站的经纬度导入生成位置图，分别绘制4个分区所含地下水站的泰森多边形并计算各地下水站的权重，再将各分区所包含的地下水站的雨前地下水埋深乘以该权重，最后将乘以权重后的各个地下水站的埋深相加得降雨前各分区雨前平均地下水埋深H，如表2。

表2 各分区雨前平均地下水埋深表 单位：m

3.3 局部产流R的计算

2012年主汛期共有4场暴雨，分别为2012年7月21～22日、7月24～26日、7月30日～8月1日、8月3～4日，根据P+Pa和H查“河北省平原地区I2区、Ⅱ区、Ⅲ区（P+Pa）～H～R关系曲线图”得径流深R，如表3。

表3 各分区次降雨推求径流深计算 单位：mm

3.4 实测产流量对比

以产流量多的运东北区为例，运东北区面积4415km2，累计径流深137.0mm，推求出运东北区的产流量6.048亿m3。根据水文局实测10条入海河道水量累计5.074亿m3，如表4，加上10条入海河道槽蓄量0.5亿m3，实测产流量5.574亿m3，因缺少该区各坑塘沟等蓄水量的实测量，所以实测产流量偏小。

表4 运东北区入海水量 单位：亿m3

4 结语

2012年汛期，潴龙河以东区，即任丘市汛期降雨量低于多年均值，降雨少，地下水埋深值大，故产流量很少，仅2.0mm；清凉江以北区，即献县、泊头、青县西部和沧县西部杜生一带，累计产流量为35.0mm；运东南区，即南皮、吴桥、东光、孟村南部和盐山西部南徐小庄一带，累计产流量12.0mm；运东北区，即青县陈缺屯一带、黄骅、海兴、沧县和孟村盐山大部分地区，累计产流量为137.0mm。沧州市区不透水面积比例I按70%计算市区产流量为134.5mm，I值按80%计算市区产流量为144.9mm。

综上分析，通过对降雨径流关系推求值和实测值的对比，发现二者较接近。沧州市进行暴雨径流关系分析时，市区产流沿用P～R经验公式，非市区产流沿用（P+Pa）～H～R相关图形式，预报汛期暴雨局部产流可按该分区进行，仅限于该研究区域。由于缺乏分区降雨对应的坑塘等实测产流量资料，为进一步提高该方法的精度，今后出现暴雨洪水时，应及时进行洪水调查,随时进行水量和平衡分析计算，对预报汛期暴雨局部产流和计算一个区域受人为活动影响下垫面条件改变情况下的地表水资源量有重要意义。

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