济南市小清河流域汛期分期方法探析

李　娜，蒋文清,付海军

（1.济南市邢家渡引黄灌溉管理处，山东 济南 250100；2.济南市水利建筑勘测设计研究院，山东 济南 250014；3.国核电力规划设计研究院，北京 100095）

济南市小清河流域汛期分期方法探析

李娜1，蒋文清2,付海军3

（1.济南市邢家渡引黄灌溉管理处，山东 济南 250100；2.济南市水利建筑勘测设计研究院，山东 济南 250014；3.国核电力规划设计研究院，北京 100095）

综合运用成因分析法、数理统计分析法及模糊集合分析法对小清河流域汛期分期进行划分，旨在为制定科学合理的洪水调度运用方案提供参考，从而有效的利用汛期洪水资源，以补充非汛期河道水域生态景观需水。

小清河；成因分析法；数理统计法；模糊集合分析法；汛期分期

济南市小清河流域，南依泰沂山脉，北界黄河，位于济南市东部，境内全长70.5km，控制流域面积2792km2。近年来，随着小清河综合治理工作的全面完成，治理后的小清河水域生态景观功能需逐步提升。因济南属资源型缺水城市，小清河生态景观用水问题亟待解决，因此，研究如何通过非工程措施满足小清河生态景观需水量，具有现实意义。

小清河是济南市唯一的排洪河道，该流域防汛规定的汛期为每年的6月1日～9月30日，为确保安全度汛，流域内水库汛期常年 “限蓄废泄”，汛后却无水可蓄，如果将小清河流域汛期进行合理划分，进而以合理的汛期分期，科学的调度汛期洪水资源，增加流域内水库汛末蓄水，以分期增蓄水量来补充非汛期河道生态景观需水将成为可能。

1　汛期分期的划分方法

目前，对于汛期分期的划分方法已有大量研究，较为常用的主要有成因分析法、数理统计法、模糊分析法，本文对这3种方法加以介绍，并应用这3种方法对小清河流域汛期进行划分。

1.1成因分析法

成因分析法是分析影响流域内水文、气象等众多因素，在根据防洪安全和兴利蓄水要求、河道及水库工程状况等，明确流域“汛期”或“主汛期”具体涵义的基础上，通过探索各因素的季节性变化规律，选取流域某一量级暴雨量、入库洪峰、入库径流量、河道水位等指标，分析其在1年内的变化规律，寻求其与天气系统、大气环流之间的相关密切程度。最终根据上述分析结果，以突变点作为汛期分期的划分点，从而对汛期进行划分。

1.2数理统计法

数量统计法是利用实测历史降雨量（或径流量）资料，选择统计指标，分析指标在年内（或汛期）的变化规律，最后通过数量统计理论得出汛期的变化规律。该方法的基本步骤为：

1）按月（或旬）统计描述汛期指标降雨量（或径流量）的频率，或点绘指标的散布图取外包线。

2）选定一定的频率标准，分析选定标准的合理性，以确定汛期分期的划分点。

3）依据汛期分期划分点，对汛期进行划分。1.3模糊集合分析法

模糊集合分析法是依据汛期划分的模糊性，运用模糊集合理论推求不同时刻的汛期隶属度，从而确定汛期起讫时间，进而对汛期进行划分。其计算步骤如下：

1）将n年实测降雨（或流量）过程作为试验集，定义一个进入汛期（或主汛期）的降雨量（或流量）标准Yr。

2）对任一年i，根据大于或等于Yr的起始时间t1r和终止时间t2r确定该年的汛期（或主汛期）区间，称为模糊集合A的一次试验结果，n年可得n个试验结果，可以TI=[t1r，t2r]，I=1，2，…，n表示。一次试验结果称为一次显影，n次可得到n个显影样本。

3）在论域T上，某一时间t被汛期显影样本区TI覆盖的次数为mi，则时间t属于汛期（或主汛期）模糊集A的隶属频率PA（t）=mi/n，当n充分大时（n→∞），即可得隶属度：

对于不同时间t依次计算隶属度，求得隶属函数，并绘制隶属曲线，结合流域汛期调度运用实际，选取节点隶属度，作为汛期分期划分点的依据。

2　小清河流域汛期划分方法

就济南市小清河流域而言，暴雨洪水的季节性变化影响因素十分复杂，应从多种途径来研究，综合各种方法所得结果，最终确定汛期分期的合理划分。

2.1成因分析

小清河流域属暖温带半湿润大陆性季风型气候，年内四季分明、季风明显。冬季寒冷干燥，降水量稀少；夏季高温炎热，冷暖空气活动较频繁，为暴雨洪水主要发生期。流域内暴雨的形成不仅受副热带高压的影响，还受到西风带系统及热带气旋等环流活动的影响，而且常常受这三类天气系统共同作用。流域内多年平均降雨量为641.5mm，年际之间降雨量变化较大，最大年降雨量为1216.4mm（1964年），最小年降雨量为363.3mm（1989年）。降雨量年内分配不均，全年60%的降水集中在夏季，多年平均在400mm以上，7月份降水日数多年平均在15d左右，日降水量≥50mm的暴雨日数集中在7、8两月，占全年暴雨日数的70%。由此，根据上述气候特征与天气系统成因分析，可初步将7、8两月划为主汛期。

2.2数理统计分析

结合小清河流域降雨径流特征，选取汛期多年平均月降雨量、径流量为指标，进行统计分析，同时对流域内特征年干流洪峰情况进行统计。

1）降雨统计分析。根据小清河流域内及周边12个雨量站多年降雨资料，统计汛期各月降雨量占全年降雨量百分比。汛期各月降雨量占全年降雨量百分比统计表见表1

表1小清河流域内各雨量站汛期降雨量占全年降雨量百分比统计表%

由表1可知，各站7月份降雨量占全年降雨量比重最大，其次是8月份，6、9两月占比相对较小。

2）径流统计分析。根据流域内黄台桥水文站实测多年径流资料，统计汛期各月径流量占全年径流百分比。汛期各月径流量占全年径流量百分比见表2。

表2小清河流域黄台桥站汛期月径流量占全年径流量百分比统计表

由表2可知，6～9月份各月多年平均径流量呈由少至多，然后再由多至少的变化规律。7、8两月多年平均径流量占比最大。

3）洪峰流量分析。根据黄台桥水文站实测洪峰流量资料，对6个特征年份干流洪峰流量出现时间进行统计，统计结果见表3。

表3小清河流域黄台桥水文站特征年干流洪峰情况统计表

由表3可知，黄台桥站6个特征年干流洪峰均出现在7、8月份。

通过对流域内汛期各月降雨、径流及特征年干流洪峰出现时间统计分析，可进一步对小清河流域汛期进行划分，即划定6月为前汛期、7、8月为

2.3模糊集合分析对小清河流域汛期分期惊醒模糊统计分析分析。

将1951～2008年57年流域均降雨量资料作为模糊统计试验集。结合取全流域平均日降雨量Yf=汛期起止的指标，经计算得曲线。小清河流域隶属曲线见图1。

图1小清河流域隶属曲线

如果将隶属度大于0.6作为划分主汛期的标准，由图1可见，7、8两月应划定为主汛期。

综合以上3种方法确定的汛期分期划分，可明确将小清河流域汛期划分为3段，分别为前汛期（6月），主汛期（7月、8月）、后汛期（9月）。

3　结语

1）流域汛期分期的划分，首先要将防洪安全求。分期划际，还应考虑

2）生态景观需水是指维持河流基本功能（生态、水环境、景观等）所需水量，对小清河水域开展非汛期生态补水研究，分析计算其生态景观需水量应是必需环节。

3）本文分析结果也可为济南市小清河流域水资源调配、水资源供需分析提供参考。

（责任编辑赵其芬）

TV213.9

B

1009-6159（2015）-11-0014-02

李娜（1982—），女，工程师