吉林省西部超渗产流区设计洪水的探讨的论文

2021-04-22 论文

　　1 关于超渗产流

　　超渗产流，发生在包气带上界面(地面)的产流机制。地面径流的形成过程是在降雨、植物截留、填洼、雨期蒸发及下渗等几个过程组合下的发展过程。

　　超渗产流是指地面径流产生的原因是同期的降水量大于同期植物截留量、填洼量、雨期蒸发量及下渗量等的总和，多余出来的水量产生了地面径流。一般来说，植物截留量、雨期蒸发量、填洼量一般较小;而下渗量一般较大、且变化幅度也很大，它从初渗到稳渗，在时程上具有急变特性，空间上也具有多变的特性。下渗量的时空变化一般表现为：同一种土壤情况下，土壤干燥时，下渗能力强;土壤湿润时，下渗能力小。由此可见，下渗对地面径流的产生影响很大。地面径流产生的前提条件是：产流界面是地面(包气带的上界面);必要条件是要有供水源(降水);充分条件是降雨强度要大于下渗能力。

　　2 超渗产流区雨洪特点

　　2.1 实验站简介

　　大布苏、道字泡 2 处实验站位于吉林省乾安县西部，为典型的平原超渗产流区，分别于 1981 年、1983 年设站，均为闭合流域，集水面积分别为 0.091km2、0.092km2，资料系列长度分别为 5a、4a，分别于 1985 年、1986 年撤销。

　　建站目的研究平原区降水径流规律，监测项目为降水、径流、蒸发、土壤含水量等。

　　2.2 洪水过程特点

　　吉林省西部平原区以超渗产流为主，包括霍林河、洮儿河(洮南站以下)、嫩江。该区域属平原坡地形，地域广阔，地势平坦缓倾或稍有起伏;区域内沟河稀少，河道坡度小，冲刷不显著;土壤多为黑钙土、风砂土、盐碱土，土壤颗粒细密、孔隙度小，下渗能力差;降水稀少，汇流条件差，形成洪水过程场次不多;河道汇流慢，涨落慢;森林覆盖率低，下垫面以耕地、草场、泡塘为主，不利于径流汇集等。基于以上原因，河海大学教授赵人俊通过实地考察，认为吉林省西部降雨径流以超渗产流为主。超渗产流区洪水涨落缓慢，洪水持续时间长，洪水过程呈现平原区特有的“梯形”“矩形”洪水形状。

　　2.3 雨洪历时特点

　　通过对该区域大布苏、道字泡 2 处实验站多年实测降水径流资料综合分析，大布苏径流实验站 1981 ～ 1985 年 17 次场次洪水降水总历时 1480min，洪水总历时 3172min，洪水总历时与降水总历时比值(时间系数)为 2.14;道字泡径流实验站洪水总历时与降水总历时比值(时间系数)为 3.60。统计 2 站洪水总历时与降水总历时发现，该区域场次洪水的时间系数总趋势接近3。

　　基于该区域雨洪特点，可确定该区域场次洪水总历时与降水总历时比值为 3:1 或 7:3，即 1d 暴雨可产生 3d 洪水过程，3d 暴雨可产生 7d 洪水过程，该时间系数可作为洪水设计的依据。

　　3 设计洪水方法

　　根据拟建工程所在区域的'地理位置、土壤条件、下垫面条件和洪水特性，分析确定是否属于超渗产流区。

　　如果该区域为超渗产流区，则采用矩形法(平均流量法)进行洪水设计。若该区域不属超渗产流区，另选其他方法。

　　搜集工程所在区域的降水径流实测资料，统计各场次洪水历时、对应场次降水历时，计算洪水历时与降水历时比值即时间系数。如果该区域没有降水径流实测资料，可根据有关文献资料或研究成果，分析确定时间系数。

　　4 结语

　　地理地貌、水文气象、土壤类型、下垫面条件和河水特性等因素，决定了吉林省西部为超渗产流区。超渗产流区小流域洪水涨落缓慢，洪水持续时间长，洪水过程呈现平原区特有的“梯形”、“矩形”洪水形状。通过实验站降水径流资料分析，超渗产流区小流域洪水总历时与降水总历时比值(时间系数)总趋势接近 3，时间系数与设计暴雨历时的乘积接近设计洪水过程总历时。可根据拟建工程所在的超渗产流区降雨径流关系推算设计径流深。如果该区域无降雨径流关系，则需要借用或移用水文条件、下垫面条件相似区域的降雨径流关系成果推算径流深。有条件的工程项目可在拟建工程区域设立水文实验站，监测降水、径流等水文资料，创建本区域的降雨径流关系。本方法适用于超渗产流区集水面积小于 300km2的小流域洪水设计。

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