鄭長(zhǎng)陵 史桂菊

摘 要:本文將新安水文站1950年至2011年不同長(zhǎng)歷時(shí)時(shí)段最大降水量資料組成五組資料樣本,采用P-Ⅲ型適線法分別進(jìn)行頻率分析計(jì)算,設(shè)計(jì)暴雨成果滿足新沂市及蘇北魯南氣象條件相似地區(qū)防汛設(shè)計(jì)需要。

關(guān)鍵詞:新安暴雨頻率分析

中圖分類(lèi)號(hào):TV697 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0224-01

1 概況

新沂市地處江蘇北部蘇魯交界處,屬淮河流域沂沭泗水系,氣候溫和,光照充足,交通發(fā)達(dá),具有得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì),地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。

新安水文站位于新沂市新老城區(qū)結(jié)合部老沭河左岸,1918年建站,目前是新沂僅有的一個(gè)國(guó)家重要水文站,多年平均降水量848.5mm。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展尤其是城市化水平的不斷提高對(duì)防汛工作提出新的要求,防洪設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和各項(xiàng)防洪規(guī)劃中的地位越來(lái)越重要,而暴雨頻率分析則是各項(xiàng)防洪設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本文的宗旨就是通過(guò)頻率分析解決新沂以及蘇北魯南氣象條件相似地區(qū)的暴雨量設(shè)計(jì)問(wèn)題,為防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)和各級(jí)防汛防旱部門(mén)進(jìn)行防洪決策提供技術(shù)支撐。

2 資料審查

新安水文站1931年～1949年間有不連續(xù)降水量觀測(cè)記錄,1950年至今有連續(xù)62年降水量觀測(cè)資料,資料系列長(zhǎng),以此進(jìn)行頻率分析計(jì)算滿足資料樣本具有較高代表性的要求。

新安水文站有史以來(lái)氣象觀測(cè)場(chǎng)遷移不超過(guò)200m,始終使用20cm口徑雨量器觀測(cè),滿足降水量觀測(cè)資料具有較高一致性的要求。

新安水文站是國(guó)家重要水文站,觀測(cè)場(chǎng)地規(guī)范,觀測(cè)儀器標(biāo)準(zhǔn),人員素質(zhì)較高,全部資料均經(jīng)過(guò)正規(guī)整編并刊印成冊(cè),滿足降水量觀測(cè)資料具有較高可靠性的要求。

3 頻率分析計(jì)算

本文選取新安水文站1950年～2011年間62年資料系列,摘錄其最大一日、最大三日、最大七日、最大十五日、最大三十日降水量資料,組成五個(gè)資料樣本,用P-Ⅲ型適線法分別進(jìn)行頻率分析。

3.1 P—Ⅲ型適線[1]

對(duì)五組資料樣本分別按從大到小順序排列,用經(jīng)驗(yàn)頻率期望公式P=m/(n+1)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率,用矩法公式分別計(jì)算各組資料的均值XC、離差系數(shù)Cv值、偏態(tài)系數(shù)Cs值,以此作初估參數(shù)計(jì)算并繪制P—Ⅲ型曲線,根據(jù)XC值增加頻率曲線向上平移、Cv值增加頻率曲線變陡、Cs值增加頻率曲線曲度增大且底部趨于水平的規(guī)律,結(jié)合沂沭泗水系降雨量頻率計(jì)算一般取Cs=3.5～ 4.0Cv的經(jīng)驗(yàn),分別調(diào)整各組頻率曲線參數(shù)反復(fù)進(jìn)行適線,直至各組經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)與P—Ⅲ型理論曲線擬合最好為止,最終得到的P—Ⅲ型曲線即為所求的理論頻率曲線,不同歷時(shí)最大降水量頻率曲線參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1。

3.2 適線合理性分析[2]

(1)各頻率曲線適線效果理想,不會(huì)出現(xiàn)較大人為因素誤差。較長(zhǎng)時(shí)段設(shè)計(jì)值大于同頻率較短時(shí)段設(shè)計(jì)值,符合常理。

(2)各頻率曲線均值均采用各實(shí)測(cè)資料系列均值,不會(huì)造成各設(shè)計(jì)成果的系統(tǒng)誤差。

(3)各頻率曲線的Cv值在0.38～0.50之間,屬于長(zhǎng)歷時(shí)暴雨頻率分析的正常取值范圍。不同歷時(shí)頻率曲線的Cv值總體上滿足隨統(tǒng)計(jì)時(shí)段的增長(zhǎng)而有減小趨勢(shì)的一般原則。

(4)各頻率曲線Cs=3.5～4.0Cv,符合我國(guó)一般地區(qū)和沂沭泗水系暴雨設(shè)計(jì)的取值原則。

3.3 不同頻率暴雨量設(shè)計(jì)方法[2]

根據(jù)表1所列各長(zhǎng)歷時(shí)時(shí)段理論頻率曲線采用的參數(shù)值Cv、Cs/Cv,查《水文計(jì)算》或其它相關(guān)參考資料中的P—Ⅲ型曲線模比系數(shù)Kp值表,可得到各種時(shí)段各種設(shè)計(jì)頻率下的模比系數(shù)Kp值,根據(jù)查得的Kp值和表1所列各時(shí)段理論頻率曲線的均值XCP,用公式Xp=Kp*XCP分別計(jì)算各時(shí)段各種設(shè)計(jì)頻率下的設(shè)計(jì)暴雨量。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)本分析成果采用的實(shí)測(cè)降水量資料系列較長(zhǎng),計(jì)算方法正確、參數(shù)選用合理,分析過(guò)程完整,成果質(zhì)量可靠,各部門(mén)在做新沂有關(guān)項(xiàng)目防洪設(shè)計(jì)時(shí)均可使用。

(2)蘇北魯南氣象條件相似地區(qū)可參考使用本成果,亦可結(jié)合當(dāng)?shù)夭煌邓畷r(shí)段的降水量均值按公式Xp=Kp*XCP進(jìn)行計(jì)算。

(3)各部門(mén)在使用本成果時(shí),可根據(jù)工程的重要性,確定是否需要增加安全保證值,如果設(shè)計(jì)工程或防洪對(duì)象非常重要,一般可取安全保證值ΔXp≦20%Xp[2]。

(4)各使用部門(mén)可根據(jù)江蘇省水文手冊(cè)提供的地區(qū)典型暴雨分配過(guò)程,按典型分配比例進(jìn)行分配,得出不同設(shè)計(jì)時(shí)段的設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃振平.水文統(tǒng)計(jì)原理.河海大學(xué)出版社,2002.

[2] 蔡文祥,許大明.水文計(jì)算,河海大學(xué)出版社,1989.