内蒙古通辽市扎鲁特旗设计暴雨参数研究

(内蒙古自治区通辽市西辽河总办窝堡水利枢纽管理处，内蒙古 通辽 028000)

内蒙古扎鲁特旗位于通辽市西北部，属大兴安岭余脉山区，为北高南低地形。受地形条件影响，扎鲁特旗属于山洪灾害易发区，几乎每年都会因山洪灾害造成人员伤亡和财产损失。因此，确定扎鲁特旗各项暴雨参数对于该地区山洪灾害防治具有重要意义。本文依据收集到的扎鲁特旗各水文站及雨量站资料，对扎鲁特旗各主要河流设计暴雨参数进行分析研究。

设计暴雨参数分析计算内容包括确定和分析小流域时段雨量、暴雨频率、点面折减系数和暴雨时程分配。设计暴雨计算分为设计暴雨参数计算、设计暴雨雨量计算以及设计暴雨时程分配计算 3 步。以5 个典型小流域为例说明设计暴雨计算方法，并给出扎鲁特旗的设计暴雨计算成果。

1 设计暴雨参数计算方法

1.1 暴雨历时确定

参考《山洪灾害分析评价技术要求》和《山洪灾害分析评价方法指南》，确定扎鲁特旗小流域设计暴雨历时为10min、1h、6h和24h 4个时段。

1.2 暴雨频率确定

参考《山洪灾害分析评价技术要求》和《山洪灾害分析评价方法指南》，确定分析评价计算暴雨的频率为5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇5种。

1.3 不同时段设计暴雨

设计暴雨参数计算涉及到 4 个时段(10min、1h、6h 和 24h)、5种频率(1%、2%、5%、10%和 20%)暴雨变差系数Cv、偏态系数Cs与变差系数Cv比值(Cs/Cv)、点面折减系数，以及时段雨量折减系数n1、n2、n3的确定。根据单站设计暴雨成果，得到扎鲁特旗不同时段、不同频率暴雨变差系数Cv、偏态系数Cs(Cs=3.5Cv)，查“皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数Kp值表(3)Cs=3.5Cv”，查找扎鲁特旗各计算单元相应的Kp值，并计算不同时段不同频率的设计暴雨。

有关扎鲁特旗各雨量站设计暴雨成果见表1。

表1 扎鲁特旗各雨量站设计暴雨成果(插补后)

续表序号雨量站名称时 段均 值CvCs/Cv设 计 成 果 / mmP=1%P=2%P=5%P=10%P=20%8白音温都10min12.80.393.526.324.021.018.616.01h23.50.683.575.965.451.741.631.46h41.00.503.5112.899.481.668.154.124h68.10.553.5201.1176.0142.6117.291.79东白音他拉10min13.10.393.525.423.420.718.616.41h24.10.683.573.363.851.141.732.26h42.00.473.5108.996.980.768.355.424h71.20.503.5195.8172.7141.7118.294.010老道沟10min14.60.393.549.442.433.426.720.01h14.70.683.535.231.626.722.918.96h25.60.423.561.455.146.639.933.024h46.80.643.5157.9135.5106.785.163.911巨里黑10min19.60.393.551.946.038.132.025.81h24.80.683.565.758.348.240.532.66h43.20.483.5114.5101.784.170.656.924h62.50.483.5165.7147.1121.6102.182.312白音包力稿10min16.80.393.543.138.432.027.122.11h19.20.683.549.243.836.731.125.46h33.40.473.585.776.464.054.344.224h53.80.463.5137.7122.6102.386.770.613忙哈吐10min19.20.393.553.447.038.532.125.41h24.10.683.560.954.245.338.531.56h42.00.453.5106.194.579.067.154.924h61.20.513.5170.4150.2123.0102.481.214工 农10min19.30.393.556.249.340.032.925.81h23.40.683.568.359.848.540.031.46h40.80.543.5119.0104.384.669.754.724h61.60.543.5179.7157.4127.8105.282.615香 山10min21.80.393.557.851.342.435.628.71h24.00.683.555.350.042.636.730.86h41.80.403.596.587.174.264.053.724h69.60.483.5184.5163.8135.4113.791.616查布嘎吐10min18.60.393.554.948.038.932.025.01h23.20.683.565.758.147.839.931.86h40.50.543.5114.6101.383.469.655.424h59.40.553.5175.4153.5124.4102.280.0

2 点面折减系数确定

每个站选取10场较大暴雨的最大24h暴雨雨摘资料，采用算术平均法计算每场次降水的流域平均雨量(算数平均法)，计算每场地暴雨折减系数，然后取10场暴雨折减系数的平均值作为该流域的暴雨折减系数。

乌努格奇河、胜利河、广兴河、乌布坤都冷河的点面折减系数及汇总情况见表2～表6。

表2 乌鲁格奇河点面折减系数计算结果

表3 胜利河点面折减系数计算结果

表4 广兴河点面折减系数计算结果

表5 乌布坤都冷河点面折减系数计算结果

表6 点面折减系数汇总情况

3 设计暴雨雨型

此次采用PiIgrim&Corder法计算暴雨雨型。扎鲁特旗共有29个雨量站，其中观测时段较紧密且满足雨型设计要求的站有5个(梅林庙为南部平原区雨量站)，其余24个雨量站采用委托观测，观测时段较长，不能满足雨型设计要求。

扎鲁特旗北部山区满足设计雨型的雨量站共有4个，分别为鲁北雨量站、西乌努格其雨量站、巴雅尔吐胡硕雨量站和吐卜钦雨量站。因吐卜钦雨量站与巴雅尔吐胡硕雨量站较近，因此此次选用鲁北雨量站、西乌努格其雨量站和巴雅尔吐胡硕雨量站3个站的暴雨摘录作为雨型设计的基础数据(见图1～图3)。此次设计推算雨型为24h暴雨雨型，每个时段为1h。

图1 鲁北雨量站24h雨型分配

图2 西乌努格奇雨量站24h雨型分配

图3 巴雅尔吐胡硕雨量站24h雨型分配

3.1 Pilgnm&Cordery法设计雨型原理

Pilgnm&Cordery法是将雨峰时段定位在出现概率最大的位置。雨峰时段在总雨量中所占的比例定义为各场降雨雨峰在总雨量中所占比例的平均值，其余各时段的具体位置和所占比例采用同样方法来定义。方法步骤如下：

a.选取具有一定历时的大雨样本，将具有降雨量最大特征的多场降雨事件挑选出来。

b.把降雨历时分成若干时段，时程分布时间的步长决定了时段的长短，通常步长取值越小越好。

c.针对已选的每一场降雨，根据各时段的雨量，按从大到小的顺序来确定各时段的序号，大雨量对应小的序号，对每个对应时段的序号取平均值，取值按从小到大顺序分别定为雨强从大到小的顺序。

d.以每个时段内各场次降雨量与总降雨量的百分比为基础，计算各时段平均百分数。

e.以c中确定的最大可能次序和d中确定的分配比例为前提，安排降雨时段，建立雨量过程线。

3.2 降雨场次分析与确定

此次设计推算24h暴雨雨型，每个时段为1h。西乌努格奇雨量站采用了7场降雨资料、鲁北雨量站采用了8场次暴雨资料、巴雅尔雨量站采用了8场次暴雨资料。暴雨过程见表7～表11。

3.3 求级序

根据各时段的雨量，按从大到小的顺序确定序号，大雨量对应小的序号，给每一数段分配一个序号，再取每个对应时段序号的平均值，其值按从小到大的顺序分别定为雨强从大到小的顺序，见表12～表15。

表7 Pilgnm&Cordery法西乌努格奇雨量站7场次暴雨过程

表8 Pilgnm&Cordery法西乌努格奇雨量站7场次暴雨过程雨强大小排序及所占比例分配

表9 Pilgnm&Cordery法鲁北雨量站8场次暴雨过程

表10 Pilgnm&Cordery法鲁北雨量站8场次暴雨过程雨强大小排序及所占比例分配

表11 Pilgnm&Cordery法巴雅尔雨量站8场次暴雨过程

表12 Pilgnm&Cordery法巴雅尔雨量站8场次暴雨过程雨强大小排序及所占比例分配

表13 西乌努格奇雨量站7场次暴雨大小序号排序

表14 鲁北雨量站8场次暴雨大小序号排序

表15 巴雅尔雨量站8场次暴雨大小序号排序

3.4 定比例

根据每一时段的各场次降雨量与总雨量的比值， 取每个对应时段比值的平均值， 见表12～表15。以此作为最终的分配比例， 见表16～表18。

表16 西乌努格奇雨量站24h雨型分配

表17 鲁北雨量站24h雨型分配

表18 巴雅尔雨量站24h雨型分配