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        利用累積降水量分析遼寧省汛期分期

        2015-02-28 05:32:22丁陽
        東北水利水電 2015年5期

        丁陽

        (遼寧省水文局,遼寧 沈陽 110003)

        1 累積降水量代替場次降水量可行性分析

        一般而言,場次降水是對一定流域來定義的。對單站來說,場次降水難以劃分。不劃出場次降水,想通過降水對汛期分期進(jìn)行研究就無法實(shí)現(xiàn)。只有構(gòu)成產(chǎn)流的場次降水與汛期才能密切相關(guān)。以2010年丹東地區(qū)草河站日降水量為例,全年降水天數(shù)135 d,5—9月降水天數(shù)86 d,最長的連續(xù)降水日為15 d。由此可見,按日雨量劃分場次降水,不符合實(shí)際情況。

        根據(jù)遼寧省的實(shí)際情況得知,在遼寧省不論是東南部、中北部還是西部地區(qū),一場洪水的造峰雨24 h都可以降完,此外很多造峰雨都是后半夜開始降,第二天上午接近完成,而日降水量年鑒整編資料是從8時(shí)到8時(shí)為分界線,因此選擇連續(xù)兩日累積降水量作為指標(biāo),代替場次降水具有代表性。如果場次降水一天內(nèi)完成,很顯然也包含在連續(xù)兩日累積降水量指標(biāo)中。

        2 研究中的應(yīng)用

        2.1 累積降水量與汛期起止的關(guān)系

        夏初時(shí),在遼寧省的東南部地區(qū),當(dāng)連續(xù)兩日累積降水量大于50 mm時(shí),結(jié)合前期的土壤含水量,根據(jù)蓄滿產(chǎn)流的原理,該地區(qū)就可能產(chǎn)生洪水,就預(yù)示著汛期的開始。(見表1)

        夏初時(shí),在遼寧省的西部及中北部地區(qū),當(dāng)連續(xù)兩日累積降水量大于40 mm時(shí),根據(jù)超滲產(chǎn)流的原理,該地區(qū)就可能產(chǎn)生洪水,也預(yù)示著汛期的開始(見表2,表3)。

        表1 東南部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于50 mm與產(chǎn)流對比

        表2 西部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于40 mm與產(chǎn)流對比

        3 汛期起止時(shí)間分析

        1)分析方法。根據(jù)基于降水要素的汛期分期概念:汛期(主要指伏秋大汛)的起止時(shí)間,可以用能使該地區(qū)河道中形成明顯徑流的場次降水出現(xiàn)的時(shí)間來反映。選擇單站連續(xù)兩日累積降水量作為指標(biāo),代替單站場次降水。選西部地區(qū)、中北部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于40 mm系列;東南部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于50 mm系列,作為樣本,因?yàn)樵摌颖緲?gòu)成產(chǎn)流。在單站各自所屬的系列中,找出歷年開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。利用模糊集理論對單站歷年開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間系列進(jìn)行分析,確定單站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間,各區(qū)域汛期起止時(shí)間通過區(qū)域內(nèi)單站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間的外包線來確定。

        表3 中北部地區(qū)連續(xù)兩日降水累計(jì)大于40 mm與產(chǎn)流對比

        2)模糊集理論分析單站汛期的開始與結(jié)束。采用模糊理論進(jìn)行單站汛期分期。按照模糊理論把汛期作為一年時(shí)間論域T中的一個(gè)模糊子集{A},非汛期亦是一個(gè)模糊子集{A-},用隸屬函數(shù)Ua(t)來描述在時(shí)刻 t(t∈T)隸屬于汛期的程度,用Ua-(t)描述隸屬于非汛期的程度。

        就單站多年系列而言,隸屬函數(shù)等于隸屬于某一時(shí)刻t的樣本(年份數(shù))占總樣本(單站統(tǒng)計(jì)年數(shù))的比率。隸屬函數(shù)的取值范圍:0≤Ua(t)≤1,0≤Ua-(t)≤1。

        隸屬函數(shù)Ua(t)確定汛期的開始與結(jié)束原則為:選擇Ua(t)=0.2處對應(yīng)的時(shí)間,即為該站汛期的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間。即單站20%的年份進(jìn)入汛期,認(rèn)為該站進(jìn)入汛期。以荒溝站為例,隸屬函數(shù)見圖1。

        圖1 荒溝站歷年連續(xù)兩日累積降水量大50 mm隸屬度

        這樣荒溝站汛期的開始時(shí)間為5月28日;結(jié)束時(shí)間為9月8日。以此類推,統(tǒng)計(jì)分析完120個(gè)代表站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間。各區(qū)域汛期起止時(shí)間通過區(qū)域內(nèi)單站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間的外包線來確定。

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