山西省暴雨定点定面关系分析.doc

山西省暴雨定点定面关系分析 防汛抗旱东北水利水电2011年第12期 [文章编号]1002—0624(2011)12—0048—02 山西省暴雨定点定面关系分析 霍勇峰1,吴大光2 (1.山西省水文水资源勘测局,山西太原030001;2.海河水利委员会,天津300181) [摘要]简述定点定面关系的分析方法,对山西省不同水文气候分区内的点雨量及面雨量系 列进行频率分析,综合出山西省不同分区,不同历时暴雨定点定面关系,并利用公式对定点定 面关系进行了拟合,使暴雨点面关系在推求设计洪水中的应用更加方便. [关键词】暴雨;定点定面关系;山西省 [中图分类号]TV125[文献标识码】A 由设计流域的设计面雨量推求相同频率的设计洪水, 是无实测洪水记录,或洪水记录不充分地区的水工程设计 中经常采用的方法之一,而对于较大流域,必须进行点雨 量与面雨量折减计算Il】.山西省以前的各种水文计算手册 均使用了动点动面关系进行点面雨量折算,在2011年编 制的《山西省水文计算手册》中首次开展了暴雨动点动面 关系分析. 1点面关系简述 由设计暴雨推求设计洪水时,设计暴雨的计算方法有 直接计算法与间接计算法,一般中小流域都不具备直接计 算所要求的资料,因此多采用间接计算法,间接计算法需 要事先制定出一套计算点一面折减系数的科学方法,制定 点～面折减系数的方法有”定点定面”法与”动点动面”法. “动点动面”法的点～面折减系数则为暴雨中心雨量与 其周围各闭合等值线包围面积内面平均雨量的比值,其点 和面随场次暴雨而变动,称动点动面法.建立动点动面关 系,所需资料较少,一般仅需选择几场大暴雨进行分析即 可,简便易行.但在应用时,必须假定流域中心点与设计暴 雨中心合点重合,流域边界与等值线形状一致.由于实际 情况并非如此,故以动点动面关系推求雨量,存在偏差,只 有与可能最大暴雨等值线图配合使用,精度才能提高【11. “定点定面”法的点～面折减系数是指”定点”设计雨 量的面平均值与固定区域设计面雨量之比,由于”点”的位 ? 48? 置和”面”的边界是固定不变的,故称定点定面法;建立定 点定面关系,需要分析流域内相当数量的雨量站资料并且 要求资料系列较长.在实际应用时,因计算流域在定点定 面关系分析选定的分区内,使用该点面关系计算面雨量偏 差较小,精度较高I1l. 2暴雨分区及固定区域选择 定点定面关系,理论上是指某一固定流域(同心圆或 同心椭圆,正方形,矩形)中心(代表点)点雨量与其面平均 雨量之间的关系.因此,分析定点定面关系时,一般先划定 暴雨特征较一致的分区,在分区内选择若干不同面积的实 际流域或位置确定的形状概化为圆形,正方形,矩形的计 算区为定面. 山西省地处中纬度大陆性季风区,因其东邻华北大平 原,距海洋较远,且有太行山屏障,形成了典型的大陆性气 候特征,属我国东部季风气候区,水汽主要来源于太平洋 和印度洋.同时由于南北地跨温带和暖温带两个气候带, 加之地形多变,高差悬殊,因而南北气候特征迥异,根据自 然地理,气候条件以及水文现象的相似性与差异性,按照 一 定的分区原则和标准,结合山西省水文自然地理和气候 条件的具体状况,将全省划分为4个暴雨分区,即北区温 带半干旱区,西区暖温带半干旱区,中区暖温带半干旱半 湿润过渡区和东区暖温带半湿润区【3】. 结合山西暴雨分区,根据雨量站网分布现状,观测记 2011年第12期东北水利水电防汛抗旱 录长短以及自记化程度等资料情况,山西省全省共选择了 l1个固定区域分析定点定面关系. 3各分区点面雨量系列计算 3.1点雨量系列计算 定点定面关系分析中点雨量的计算常用中心点法和 同频次平均法两种方法算法不同,成果也略有差别I11.中心 点法是将计算区中心点的雨量,即一个点的雨量作为分析 定点定面关系时采用的点雨量.由于分析计算时所选定点 不一定是定面内的暴雨中心,有时会出现点面折减系数大 于1,明显不符合流域的实际情况. 同频次平均法中的点雨量实际上是计算区域内各雨 量站点同频率雨量的平均值.按年最大值独立选样法,分别 对各站雨量进行频率分析,然后对各站同频率雨量采用算 术平均法或泰森多边形法计算平均值,得到定面的点雨量 系列.该法克服了中心点计算的点雨量存在偶然性缺陷. 然后对得到的定面的点雨量系列进行频率分析,适线 时CslCv值均采用3.5,即可得出定点雨量的均值与值. 3.2面雨量系列计算 对某一暴雨分区在选出的定面上,参照大暴雨等值线 走向,雨量站分布均匀,资料系列同步完整,兼顾地形变化 等因素确定代表雨量站后,将各站同一起止时间的雨量采 用算术平均法或泰森多边形法求平均,即得到定面的面雨 量系列. 统计出面雨量系列后,按照频率适线原则,进行频率分 析,CslCv值均采用3.5,即可得出面雨量的均值与值. 3.