商洛市最大初损值分析

徐爱莉

（陕西商洛市水文水资源勘测局，陕西 商洛 726000）

在水文水利计算及洪水预警预报中，正确选用流域最大初损值，对计算分析成果精度将产生一定的影响。目前商洛市流域最大初损值选用的是1986年商洛水文手册的分析成果，该成果只给出了商洛市长江黄河两大流域的初损值。自1986年以来，随着地理气候、下垫面的变化，水文资料系列的增长，该值需要率定；另外，最近中小河流预警预报的建设项目对该值提出了流域范围更小的需求。因此，计算分析商洛市流域最大初损值，提供可靠合理的水文参数值具有重要现实意义。

1 概况

商洛市位于陕西省东南部，总面积19293 km2，耕地面积223万亩，素有八山一水一分田之称。境有秦岭、蟒岭、流岭、鹘岭和新开岭和陨岭六大山脉。主要河流有洛河、丹江、金钱河、乾佑河和旬河5大河流。其中流域面积在10 km2以上的有499条，流域面积在100 km2以上的65条。河流走向一般是西北至东南。山形结构似掌状，掌结是西北部的秦岭山脉，其它山脉似掌指，渐向东南，由高到低，延展伸开。构成了区内群山起伏，河流密布，岭谷相间，沟壑交织的复杂的掌状岭谷地貌。

2 流域最大初损计算方法和步骤

2.1 计算方法

在计算流域最大初损时,可在历年实测雨洪资料中选择久旱未雨后降雨较大且产生径流的资料，认为该次降雨的前期土壤含水量Pa接近于0，降雨后可认为流域已经蓄满，流域土壤含水量Pa趋于最大值, 即Pa≈Im,则本次洪水的总损失量Im用下列水量平衡方程式计算

式中：Im为流域最大初损（mm）；P为流域平均降雨量（mm）；R总为相应于P所产生的总径流深（mm）；E雨期为雨期总蒸发量（mm）。

2.2 计算步骤

（1）在1：50000的地形图上勾画出各个水文站断面以上的流域边界，再用泰森多边形法计算水文站断面以上代表雨量站的权重。

（2）对于各蒸发站在不同时期，所用的不同蒸发器类型，通过各测站实验分析的折算系数换算统一的E601型号的蒸发资料。

（3）按照流域最大初损计算方法，从水文年鉴资料挑选适合计算条件的降雨径流资料，由日降雨资料计算次流域平均降雨量P及雨期蒸发量E总，再由次降雨量形成的流量过程计算其相应的总径流深R。

（4）由公式Im=P-R-E计算流域最大初损值Im。

3 计算分析过程出现的问题及解决的办法

3.1 对于雨洪资料达不到计算方法要求的问题

由于久旱无雨，土壤含水量接近于0时又降大雨且全流域又产生径流的雨洪资料不易得到，解决的办法是用下面试算法求得Im。

方法是选择前期雨量较小无产流的雨洪资料，用Im=P-RE式计算Im。因为流域前期土壤含水量不为0，计算的Im是该次降雨的初损值I，它比实际的Im值要小。将I作为Im的第一次近似值Im，1，以Im,1及流域月平均日蒸散发力Em代入式K=1-Em/Im,确定K1，用公式Pa,1+1=K（Pt+Pa,t）计算Pa,1,则Pa,1+I=Im,2为Im的第二次近似值；以Im,2、Em用同上方法在求得K2和Pa,2，得Pa,2+I=Im,3；重复以上步骤，直至Im的近似值接近稳定即为所求的流域最大初损值Im。

3.2 流域内人类活动影响了径流深计算的问题

解决的办法是，因为所挑选的洪水资料，前期都比较干旱，河道产流量又较小，水库在正常运行时，遇到这种小洪水，认为以水库蓄水不泄流计，因此在计算产量R（R=W总/1000F）时，用流域总面积减去水库坝址以上面积得实际集水区域面积F。

4 流域最大初损值成果合理性分析

通过对各站1986年以来历史雨洪资料筛选，对每个断面以上流域选取3~6场洪水资料进行计算，得出各水文站断面以上流域的最大初损。成果见表1。

表1 各水文站断面以上流域最大初损统计表

4.1 最大初损值所使用的资料来源可靠，而且具有一定的代表性

本次计算所使用的水文资料均来源于水文年鉴，水文年鉴是水文职工按照规范进行观测、整编、会审和汇编等工序整理而成的水文资料成果，具有公认的数据可靠性。在选用资料时考虑了两方面的因素：一是尽量使用近年的水文资料，即2000年以后的水文资料，当雨洪资料不足时才考虑1996、1997年的水文资料；二是尽量选用满足分析要求的雨洪资料，即分析流域上久晴无雨，均匀降大雨而产流的雨洪资料。

4.2 流域1000 km2以上流域初损计算成果分析

从表1可以看出，商洛市各水文站断面以上的长江流域面积接近1000 km2以上的最大初损在81.8～101.1 mm之间，这个成果与1986年商洛地区实用水文手册中的分析成果，长江流域Im=80 mm，黄河流域Im=75 mm数值均大。分析原因，主要是由于人类活动影响的结果。据查，商洛市各地自1986年以来，都进行过植树造林，飞播造林，退耕还林等植树造林工程，该项工程的实施，使流域森林覆盖率逐年提升，目前商洛市森林覆盖率由原来的41.6%增加到现在的62.3%。植被率的提高阻碍了坡面漫流，增加了下渗所致。长江流域除了柴坪Im=101.1 mm外其它在81.8~84.4之间，比1986年以前的Im略大，是合理的。柴坪水文站的最大初损较大的原因有：一是商洛市属于湿润和半湿润的过渡带，柴坪断面以上流域处在商洛市西部，是湿润的过渡带，那里是商洛市年平均雨量较多的区域之一，植被和土壤发育都较好，流域蓄水性能较其它区域好些，表现在年径流变幅的变差系数，全区大致在0.45~0.63范围内。西部变幅较小，在0.5左右，这也说明了西部由于植被较好，在同样降水条件下，其拦蓄地表径流及控制集流过程的程度都比较强，而柴坪以上流域正处于商洛西部；二是根据查阅商洛水文手册，柴坪水文站断面以上流域岩石大多以碎屑岩为主，碎屑岩石缝隙较大，透水性好，降雨后下渗多些。综上所述，柴坪站以上流域植被的发育程度较好，岩石结构也较容易使雨水渗漏。因此它的Im值偏大也是在合理之中。

4.3 长江流域小于1000 km2以下流域初损计算成果分析

从表1看，长江流域小于1000 km2以下流域初损值，除板桥Im=89.2 mm外，其它流域在69.3～72.9 mm之间，数值接近并符合商洛市地理气候条件相似的条件下流域面积小时Im值也相应变小的水文特性。

另外，板桥面积较小，而Im=89.2 mm，此值却比有些长江流域1000 km2以上流域的初损值还要大，分析原因，这里除了流域植被变好的因素外，主要还是由于在这个流域上的地质因素造成的。经查阅商洛水文手册，板桥水文站断面以上，岩层主要由松散岩、变质岩、土砂砾等组成，而且有两个复合大断裂和一个大断裂穿过断面上游。这种特殊的下垫面地质因素导致了降雨通过包气带渗漏到了地下，成为地下径流的成分较多，导致了净雨的损失量相应变大。

4.4 黄河流域灵口站初损计算成果分析

南洛河灵口站以上流域的Im=88 mm比历史水文手册黄河流域Im=75 mm数值偏大13%。经分析有2个原因：一是上个世纪80年代以来，洛南县就大力开展植树造林，加上国家实施退耕还林政策，森林覆盖率逐年提升，提高的幅度在各县之首；二是灵口水文站处在南洛河的中下游，南洛河从西北流向东南，贯穿洛南县全境。洛南县城在水文站断面上游，由于近年中国城市化建设，一方面增加了径流，但同时建筑物的和小型蓄水设施的兴建而拦蓄了径流更加显著，据统计1986年以后，测站断面以上建有小型水坝、电站16座。

5 结语

商洛市最大初损值的合理分析确定，为分析计算其它相关项目成果趋于合理性提供了可能。在运用本次的分析成果2年以来，尤其在本地中小河流预警预报工作中，预报精度得到显著提高，达到了预期目的。