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1、 1巢湖流域强降水面雨量特征及洪涝指数 张克杰 赵青松 安徽省巢湖市气象台 2 3 8 0 0 0 摘 要 对巢湖流域 1 9 7 0 2 0 0 0年强降水面雨量进行了统计分析强降水面雨量变化规律和巢湖超警戒水位的特点把汛期流域洪涝用强降水面雨量集中期集中期强度和长江( 裕溪闸下水位) 与巢湖水位落差来进行量化进而得出巢湖流域洪涝指数结果表明洪涝指数符合巢湖流域洪涝灾害客观实际强调了汛期流域集中强降水和长江高水位是形成巢湖流域洪涝的主要原因 关键词巢湖流域 面雨量 水位 洪涝指数 引 言 巢湖流域西临大别山东临长江四周河流呈放射状汇入面积达 780km2 的巢湖湖水 经裕溪河注入长江裕溪河两
2、端的巢湖闸和裕溪闸使巢湖流域水系成为一个相对独立的闭合 系统由于巢湖流域地理条件复杂支流众多河网交织流域内湖泊和水库星罗棋布水 利设施相对薄弱 行 蓄洪能力较差 一旦连降暴雨 巢湖水位上涨 就会泛滥成灾 如 1991 年的特大洪水巢湖水位达 12.80m仅巢湖市受灾面积就为 326.4 万亩直接经济损失高达 20.5 亿元因此在做好巢湖流域强降水面雨量集中期集中期强度的预报同时还要加强 对长江洪水的预测为领导防汛抗洪提供较准确信息最大限度地减轻洪水造成的灾害 1 面雨量的计算 巢湖流域的流量及巢湖的蓄洪和抗洪能力与巢湖流域的平均降水量面雨量密切相关 面雨量是指某一时段内一定面积上的平均雨量可表
3、示为 =ARdAAR1(1) 式中R 为面雨量A 为指定区域的面积 R 为有限元 dA 上的雨量巢湖流域地形复 杂气象测站分布不均用泰森多边形法精 度较高泰森多边形法又称垂直平分法或加 权平均法 即要求出各测站的面积权重系数 将巢湖流域内各相邻测站用直线相连作各 连线的垂直平分线把流域划分成 8 个多边 形每个多边形内都有一个测站图 1 给出 了巢湖流域的垂直平分多边形由此可计算 出每个多边形的面积An若巢湖流域的总 面积为 A则每个测站的权重系数 fn为 fn=An/A n=1,2 8 2 计算出巢湖流域 8 个测站的权重系数 fn分别为 0.29458(舒城)0.14597庐江0.1129
4、5无 为0.11427巢湖市0.07530含山0.08520肥东0.06341合肥和 0.10837肥 西若巢湖流域内测站某日的降水为 Rn则可求出流域的面雨量 R =R1f1+R2f2+R7f7+R8f8 (3) 2 强降水面雨量的气候特征 图1 巢湖流域垂直平分多边形 2统计 19702000 年 58 月逐日降水资料计算得出巢湖流域 2020 时的日面雨量过程 最大面雨量为 623.2mm出现在 1991 年 6 月 29 日7 月 17 日面雨量连续日数为 18 天 用面雨量界定区域性降水量级原则是在便于防汛服务的前提下参照点雨量的降水量 级以与其相衔接并结合巢湖流域夏季降水特点可以得
5、出日面雨量2 5 m m , 对应流域为区 域性大到暴雨量级 日面雨量5 0 m m , 降水量已为多站暴雨以上的强降水 如果出现日面雨量 7 5 m m 的特强降水则降水量对应流域为区域性大暴雨量级因此称日面雨量2 5 m m 为强 降水面雨量并将强降水面雨量划分为 2549.9mm5074.9mm7599.9mm 和100mm 四 个等级 表 1 为巢湖流域 19702000 年 58 月强降水日面雨量旬月分布情况由表 1 可以看出 12549.9mm 等级的面雨量各月相差不大而5 0 m m 的日面雨量 31 年共出现 66 次主 要集中在 67 月出现 47 次26 月下旬到 7 月上
6、旬2 5 m m 的日面雨量 3 1 年共出现 6 3 次每年平均出现 3 次约占强降水面雨量总数的三分之一31 0 0 m m 的特强降水 3 1 年仅出现 7 次但却有 4 次出现在 6 月下旬至 7 月上旬并且有 4 次集中出现在 91 年 形成 表1 巢湖流域 19702000 年各旬月强降水日面雨量频次分布 5 月 6 月 7 月 8 月 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 5 月 6 月 7 月 8 月 2549.9mm 10 8 12 11 12 22 16 14 7 4 11 14 30 45 37 29 5074.9mm 3 4 1 6 4
7、 9 9 4 3 1 2 2 8 19 16 5 7599.9mm 1 1 0 0 1 2 1 0 2 1 1 1 2 3 3 3 100mm 0 0 0 0 1 2 2 1 0 1 0 0 0 3 3 1 合计 14 13 13 17 18 35 28 19 12 7 14 17 40 70 59 38 91 年度巢湖流域特大洪水表 2 为 31 年巢湖流域各月日面雨量极值分布从表 2 中可以看 到58 月日面雨量极值接近或超过 100mm最强的降水出现在 67 月主要是在梅雨环流 形势下产生的日最大面雨量为 152.83mm 出现在 1984 年 6 月 13 日当天流域内多站 出现特大暴
8、雨 1991 年 8 月 7 日受台风倒槽 影响日面雨量达 110.22mm 表2 巢湖流域 19702000 年日最大面雨量及日期 5 月 6 月 7 月 8 月 面雨量/mm 97.44 152.83 121.85 110.22 日期日/年 19/1995 13/1984 1/1991 7/1991 3 巢湖流域的洪涝指数由于巢湖流域濒江抱湖是个洪涝灾害多发的地区对洪涝程度描述确实很复杂 至今没 有一个统一的标准而用流域强降水面雨量大小来描述相对比较客观 3 . 1 强降水面雨量集中期 我们知道流域内的洪涝灾害往往由 37 天的连续强降水所致且主要发生在 58 月 除了长江水位高使巢湖流域
9、出现灾情外洪 涝均由流域内持续强降水造成这种强降水 持续时间可有 112 天不同长度强降水面 雨量也有 25620mm 不等根据巢湖流域历 表3 巢湖流域强面雨量降水下限 集中期天数 1 2 3 4 5 6 7 8 下限面雨量 /mm 50 70 90 110 130 150 170 190 年 58 月降水情况可给出流域不同集中期天数的面雨量下限值见表 3由表 3 可知在 所选定的 18 天内 集中期面雨量随着天数增加而增加 20mm 面雨量平均强度却随之减小 但日面雨量必须2 0 m m 为大暴雨以上的强降水过程集中期最短为 1 天面雨量规定 5 0 m m , 6天下限值就为 150mm
10、这样的强降水面雨量就可在流域形成内涝集中期越长强 度越大就越容易形成洪涝实际上集中期的强降水面雨量经常大于表中所示下限面雨量 3 . 2 流域面雨量集中期强度 由于流域面雨量集中期强度差别很大,可以利用公式 ()50/15.7 1 = =nRPniii(4) 3计算流域面雨量集中期强度 Pi式中的 =n1iRi 为 n 天的面雨量和Ri 为日面雨量n 为集中期天数 系数 50 为集中期面雨量的下限值 7.5 为巢湖流域汛期最大月面雨量历年日平均值可以认为 7.5mm 是巢湖流域安全度汛的日平均面雨量值 =n1iRi 与正常的日平均面雨量之差就可以认为可能会引起洪涝差值越大发生洪涝的可能性也越大
11、因此面雨量集中期强度 Pi 表示某次集中期强降水面雨量异常程度体现了该集中期对洪涝的影响程度 3 . 3 长江高水位对巢湖流域洪涝影响 在资料分析过程中还发现巢湖流域洪涝与长江水位关系极为密切由于巢湖流域怀抱 巢湖东临长江仅仅是长江流域的一小部分两个流域强降水面雨量的集中期和集中期强 度必然不同导致汛期巢湖最高水位与其入江口的最高水位有很大差别表 4 列出了巢湖超 警戒水位1 0 . 5 m 时巢湖和长江水位最高值当汛期巢湖水位高于长江时巢湖就可以开 表4 巢湖流域历年 5-8 月洪涝集中期集中期强度水位及洪涝指数洪涝等级表 5 月 6 月 7 月 8 月 最高水位 m 年份 日期 Pi 日期
12、 Pi 日期 Pi 日期 Pi 巢湖 长江 指数 等级 1970 1213 1.41 1.41 旱 1971 19 1.31 2 1.20 2.51 1972 2122 1.63 28 1.81 3.44 1973 67 1.17 10.59 11.28 2.73 1974 13 1.92 20 1.39 29 1.18 1213 2.13 6.62 涝 1975 3 1.10 301 1.48 1516 2.21 10.91 10.57 4.11 1976 23 1.28 1.28 旱 1977 34 2.30 2.30 1978 24 1.0 1.0 旱 1979 2425 2.75 21
13、 1.20 3.95 1980 2326 1.10 89 2.13 12 1.03 11.59 11.37 6.26 涝 1621 1.59 301 0.85 1981 1011 2.15 3.77 24 1.62 1982 1720 2.82 24 1.62 4.44 1983 2526 1.29 291 1.62 12.15 12.31 8.24 洪涝 45 1.71 1984 7 1.07 31 1.59 6.03 涝 1214 3.37 1985 26 1.18 1.18 旱 1986 2122 1.69 1.69 1987 12 1.16 26 3.99 2325 1.37 10.6
14、4 10.42 6.08 涝 1988 19 1.18 2829 1.71 8 1.18 4.07 1989 10 1.01 4 1.04 89 1.43 46 2.38 11.41 11.34 5.76 1990 12 1.36 1.36 旱 1991 1115 2.53 3011 10.76 7 2.20 12.80 11.87 14.83 洪涝 8 1.20 1992 1314 1.79 1.79 旱 1993 13 1.11 2829 2.00 10.96 11.24 4.58 1994 13 1.29 79 1.81 3.10 1995 19 1.95 2024 2.65 10 0.
15、91 5.51 1996 24 1.14 35 1.84 11.91 12.13 8.23 洪涝 1416 1.99 1997 1112 0.96 19 0.96 1.92 1998 253 2.59 293 1.04 10.80 12.55 7.73 洪涝 1999 16 1.16 2123 1.50 11.71 12.22 10.88 洪涝 23 1.06 2630 3.72 2000 2526 1.42 23 1.81 3.23 4闸泄洪水位落差(顺差)越大泄洪量越大洪涝灾害就会减轻据资料显示1991 年巢湖 流域汛期强降水量超过 1954 年 幸运的是长江流域没有发生像 1954 年那样的全流域大洪水 水位落差高达 0.93m滚滚的湖水注入长江巢湖流域才没有酿成超过历史记录的洪涝灾害 当巢湖水位低于长江时巢湖受长江高水位顶托江水通过巢湖复杂的水系逆流影响湖滨地 区水位落差(逆差)越大
