乌衣巷水文站小流域降水量与水位关系分析

马振宇，于询鹏

（青岛市水文局，山东 青岛 266071）

白沙河，发源于崂山巨峰海拔千米的天乙泉，是青岛地区海拔最高的河流，号称“青岛天河”。白沙河河流全长32 km，河床宽度上游约50～100 m，中游200 m左右，下游300 m左右，流域面积209 km2。乌衣巷水文站位于白沙河上游，其控制流域面积43.9 km2，河长13.7 km，干流坡降37.7‰，监测项目主要有降水量、水位、流量、泥沙等，作为崂山水库的入库控制站，其水情测报信息的快速准确对于白沙河防洪减灾、崂山水库调度指挥起着至关重要的作用。

1 基本情况

乌衣巷水文站为崂山水库径流控制站，属于国家基本水文站，典型的小流域水文代表站。该站多年平均洪峰流量220 m3/s，历史最大流量为1 100 m3/s，最高水位70.01 m，发生在2001年8月1日。流域上游建有四水、三水2座小（2）型水库，总库容分别为39.0万m3、39.3万m3。流域内自上而下设有蔚竹庵、北九水、燕石、后汪涧、乌衣巷5处雨量站，其中北九水雨量站为常年雨量站，燕石、后汪涧为汛期站（每年6~9月进行降水量观测），蔚竹庵为中小河流雨量站点，各雨量站分布详见图1。

2 数据搜集计算

图1 乌衣巷水文站流域图

青岛地处北温带季风区域，属温带季风气候，降水多集中在夏汛期（6~9月），本文分析选取各站经过整编后的2018年6~9月的各雨量站降水量数据和乌衣巷水文站的实测水位数据进行分析处理。计算乌衣巷水文站平均降水量，统计与降水量对应的洪水水位，选取流域平均降水量超过10 mm的数据参入本次分析。

2.1 流域平均降水量

流域内共设有蔚竹庵、北九水、燕石、后汪涧、乌衣巷5处雨量站，站点分布均匀，采用算术平均法计算流域日平均降水量，具有较高的计算精度，满足分析需要。2018年汛期，根据降雨资料，统计各站日降水量，计算流域平均雨量，共选取了18次流域平均日降雨量大于10 mm的降雨过程。

2.2 日最高水位统计

根据水位观测资料，对应统计的流域平均日降水量，分别统计相应日期的乌衣巷水文站监测断面最高水位，并计算水位涨幅，详见表1。

表1 乌衣巷流域平均降水量与最高水位统计表

3 数据分析

乌衣巷水文站位于白沙河上游河段，流域面积43.9 km2，河长13.7 km，干流坡降37.7‰，属于山溪性河流，洪水源短流急，陡涨陡落，具有历时短、峰高量小的特点。因其流域面积小，干流坡降大的原因，降雨径流系数比普通流域大得多，洪水场次也同比偏多，特别是进入主汛期后，小型水利工程大部分蓄满，土壤基本饱和后，降雨损失减少，径流系数增大，有雨即产流的特点非常明显，乌衣巷水文站测流断面水位变化表现出“大雨大涨、小雨小涨”特点，与降雨量相关性非常突出。

本次分析，以日期为横坐标，水位和降雨量为纵坐标，绘制了历次降雨水位和降雨量过程线，详见图2。从图2中可以看出，降雨量与水位有正相关关系，即降雨量越大水位越高，随降雨增大水位增高更加明显，符合流域产汇流规律。为分析其相关程度，应用线性相关分析，分析流域平均日降水量和水位、涨幅之间的相关关系。通过计算，其相关系数分别为0.79和0.85，降水量与水位涨幅相关系数大于降水量与水位的相关系数，主要原因是水位涨幅某种程度上消除了前期降雨影响，详见图3。

图2 乌衣巷流域平均降水量与最高水位关系图

图3 乌衣巷流域平均降水量与水位涨幅关系图

4 结语

1）2018年数据统计分析显示，当流域平均降水量小于20 mm时，对河道水位上涨影响较小，降水量与水位相关性较差；当流域平均降水量大于30 mm时，降水量与水位相关性较为明显，相关系数明显增大。

2）流域平均降水量与水位涨幅相关性明显好于降水量与水位的相关性。充分说明前期降雨和前期洪水对水位影响不可忽视。

3）流域平均降水量与水位的相关关系与流域特征、产汇流特性密切相关。研究流域的集水面积小、干流坡降大，其流域平均日降水量与日水位具有一定的相关关系，适用的前提条件是短历时暴雨、单峰洪水。通过更长的系列资料和更多的数据分析，可进一步研究其产汇流规律，为防汛测报、防汛抢险提供决策依据。