宁夏干旱地区暴雨洪水重现期的特点分析

张万宝

（宁夏水文水资源勘测局，银川 750001）

宁夏局地暴雨洪水频繁，如贺兰山地区1998年5月20日和2006年7月14日的暴雨洪水等。作为宁夏计算设计洪水主要工具，《宁夏暴雨洪水图集》中的计算方法、计算参数的取值合理性及暴雨资料系列延长后的变化情况等因素，流域下垫面条件的变化对暴雨洪水关系的影响，是目前水利工程建设采用设计洪水计算所考虑的主要影响因素。设计洪水计算成果是工程设计的基础和依据，计算成果的准确合理性，直接影响到工程投资规模和工程安全。近年来水利部加大了对中小型水库除险加固改造、中小河流治理等建设项目的投资和实施力度，设计洪水计算成果的重要性更加突出。因此，对目前使用的《宁夏暴雨洪水图集》中对设计洪水分析计算成果进行分析研究十分必要。

1 重现期概念

洪水重现期是指某地区发生的洪水为多少年一遇的洪水，意思是发生这样大小（量级）的洪水在很长时期内平均多少年出现一次。通常所说的某洪峰流量是多少年一遇，所说的多少年是该量级洪水流量的重现期。例如，百年一遇的洪水，是指在很长的一段时间内，平均一百年才出现一次这样大小的洪水，但不能认为恰好每隔一百年就会出现一次，从频率的概念理解，这样大小的洪水也可能百年内出现不止一次，也许百年中一次也没出现。

2 设计洪水计算

2.1 无资料地区采用《宁夏暴雨洪水图集》计算

由设计暴雨推求设计洪水，认为某一频率的设计暴雨将产生同一频率的设计洪水。设计点雨量和面雨量的计算、设计面雨量的时程分配及产汇流计算的相关计算经验公式及方法采用 《宁夏暴雨洪水图集》，暴雨参数的取值采用新修订的暴雨等值线图，资料系列为1956～2000年。

2.2 计算设计暴雨

宁夏面雨量分配依据各分区暴雨特点和不同工程对设计洪水的需求，有同频内包、概化、典型3种设计雨型分配型式。

（1）同频内包雨型的特点是各时段降雨均达到设计频率的雨量标准，其中1h雨量最为集中，达到46.5%，降雨过程呈宝塔型，暴雨特别集中，反映出干旱地区的暴雨特性，是小面积形成较大洪峰的雨型。

（2）概化雨型是将多次大暴雨的主雨峰对齐，以6h为一个分配单元计算出的本地区的综合概化雨型的分配比例，概化雨型是多次暴雨的平均分配情况，除6，12h的雨量达到设计标准外，其他时段降雨均未达到设计频率的降雨量标准，同当地降雨时间稍长的降雨过程接近，能使造峰历时长的较大流域产生较大洪水。

（3）典型雨型是选用当地降水量大，历时长（宁夏最大历时一般不超过24h），产生较大洪水的典型雨型作为设计面雨量的过程进行分配。

2.3 产流计算方法

根据面雨量分配过程用扣损法计算产流过程，产流公式：

式中 Ri为产流期某时段净雨（mm）；Hi为产流期某时段面雨量（mm）；fi为产流期某时段损失水量（mm）。

根据《宁夏暴雨洪水图集》中的产流分区，选用产流公式中的相关参数公式：

式中 fi为产流期某时段损失水量（mm）；fm为产流期平均入渗率最大值（mm/h）；K为指数；Ptc为产流历时内的降雨量（mm）。

2.4 汇流计算

宁夏采用纳希瞬时单位线法推求。按纳希瞬时单位线原理，就是净雨历时趋于零的极小时段内产生的一个单位净雨（1mm净雨深）在出口处所形成的流量过程线。根据《宁夏暴雨洪水图集》中汇流分区及流域面积、概化河长等要素计算汇流参数，进而计算出设计洪水过程线。

2.5 设计洪水成果

设计条件下的时段降雨量1，6h降雨认为是同频率的，即设计标准100年一遇，则1～6h的各降雨量均为100年一遇。设计条件下认为是同频率的暴雨产生同频率的洪水，即1～6h的各降雨量均为100年一遇，则流域出口断面的洪水（洪峰、洪量）也为100年一遇。

3 设计洪水计算与实测洪水的差别

3.1 实测典型暴雨分析

1998年5月20日，贺兰山出现较大范围的暴雨，其中苏峪口站实测6h降雨量达到167.8mm，达100年一遇，而1h降雨量仅为30年一遇，如表1。

表1 暴雨重现期 单位：mm

2002年6月7日，宁夏大范围降雨，暴雨特点是笼罩范围大，大于50mm的雨区面积占全区总面积的64%。暴雨重现期：贺兰山3处暴雨中心雨量12，24h降雨达到20年一遇，6h暴雨仅小口子为20年一遇，其他两站为5年一遇。1h暴雨仅小口子略大于多年平均值，黄草滩、正宜关站多年均值分别为22.5，18mm，本次暴雨1h雨量小于年均值，如表2。

表2 代表站暴雨重现期 单位：mm

2013年6月7日西吉县等地出现较大暴雨，根据实测暴雨资料分析，1，6h降雨量发生的频率不同频，6h降雨重现期远高于1h降雨重现期，如表3。

表3 代表站暴雨重现期 单位：mm

综合分析，1，6h降雨量与设计洪水计算的1，6h设计暴雨差异，即典型暴雨中1，6h降雨量重现期不同频，且1h降雨量占6h降雨量的比例大部分比设计洪水计算中采用同频内包雨型计算的设计暴雨明显偏小。设计暴雨是在假定1，6h降雨量同频率出现条件下暴雨产生的洪水，而实际发生的暴雨和洪水往往与设计值有一定的差异。

3.2 实测典型洪水分析

3.2.1 汝箕沟水文站

设站以来2009年发生了最大洪水，洪峰流量674m3/s；次大洪水发生于1979年，洪峰流量592m3/s。根据《宁夏洪水调查资料汇编》中贺兰山地区洪水调查及考证，自1902年以来，贺兰山多处发生大洪水，但没有汝箕沟的记载，因此，参考考证期的洪水情况，在2009年最大洪水未出现前。实测资料系列（1966～2008）中，1979年洪峰流量的重现期为100年一遇洪水， 当2009年洪水出现后 （1966～2010），则2009年洪水为100年一遇洪水，1979年洪水为50年一遇洪水，但两次洪水发生的年份仅相隔30年。

3.2.2 清水河韩府湾水文站

1959年设站来，1995、1996年相继出现较大洪峰， 洪峰流量分别为：1500，1110m3/s，1995年洪水是设站以来最大。从频率分析，1995年洪水相当于50年一遇，1996年洪水相当于30年一遇，但实际上两次洪水是连续出现。

3.3 实测洪峰与洪量的关系

根据泾河源、鸣沙、汝箕沟水文站实测资料，统计较大场次洪水的洪峰流量与洪水总量，建立其洪峰流量与洪水总量的相关关系，大部分场次洪水的洪峰流量与洪水总量具有洪峰大、洪量相应也大的关系，但其相关性较差，相关系数分别0.21，0.4，0.48，有部分场次洪水出现不规律的情况。如泾河源站1981年8月21日与1984年7月10日的两次洪水，洪峰相差不大，但洪量相差40%左右；2006年实测最大洪峰流量347m3/s，不足20年一遇，而洪量650m3/s，相当于100年一遇；2009年实测最大洪峰流量674m3/s，相当于100年一遇，但洪量379m3/s，相当于30年一遇。洪水过程差异加大是洪峰与洪量频率不对应的主要原因。

综上所述：①洪峰与洪量有一定的相关关系，但相关性较差；②洪峰与洪量不同频的现象较多。

4 结语

（1）宁夏局地暴雨较多，具有暴雨强度大、历时短的特点，暴雨时程分布、空间分布变化较大，且大多情况下1，6h暴雨不同频率出现，常造成暴雨与洪水不同频率出现。

（2）宁夏暴雨的局地性与突发性特点，造成洪水的洪峰流量与洪水总量的相关性较差，即最大洪峰流量与之所对应的洪水总量不同频率。

（3）洪峰与洪量有一定的相关关系，但相关性较差。洪峰与洪量不同频的现象较多，与设计条件下认为是同频率的暴雨产生同频率的洪水有一定的差异。

［1］宁夏水文水资源勘测局.宁夏暴雨洪水图集［R］.1986.

［2］宁夏水文水资源勘测局.宁夏干旱半干旱区小流域暴雨洪湖随泥沙研究［Z］.2000.

［3］宁夏水文水资源勘测局.宁夏典型暴雨洪水分析成果汇编［R］.2014.

［4］宁夏水旱灾害编写组.宁夏水旱灾害［Z］.1995.

［5］陈家琦.小流域暴雨洪水计算［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.