河道洪水传播时间的预报方法

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1、河道洪水传播时间的预报方法（杨瑞恒）摘要：该文通过引入单位河长传播时间的概念，建立单位河长Q~t 关系，确定了流量与传播时间关系曲线的基本形式。通过历史资料建立Q~T 关系的上包线和下包线，给定洪水传播时间的取值范围，从而提高洪水传播时间的预报精度。关键词：传播时间；洪峰；单位河长中图分类号：P338 文献标识码：A 文章编号：1672-9900（2012）06-0016-04PredictionMethodofRiverCourseFloodPropagationTimeYANGRui-hengA

2、bstract： Byintroducingtheconceptofunitriverlongpropagationtimeinthispaper，establishingtheunitriverlongQ~trelation，determiningthebasicformofcurveaboutflowandcommunicationtimerelationship.Accordingtothehistoricaldatatoestablishtheupperenvelopeandbaglineo

3、ftheQ~Trelation，giventhevaluerangeoffloodpropagationtime，therebyimprovingtheforecastingprecisionoffloodpropagationtime.Keywords： propagationtime； floodpeak； unitriverlong河道水文预报最关键的预报要素有洪峰流量、洪峰出现时间和洪量。根据上游断面来水过程，预报下游河道洪峰流量和峰现时间对于防洪减灾具有重要意义。北方地区河道多为季节性河流

4、，河道上游流量的大小、断流时间的长短、区间河槽干旱程度及河槽下垫面变化等都会对洪水传播时间产生一定影响。本文拟以清漳河刘家庄水文站和匡门口水文站区间为例，采取不同的方法，探讨河道洪水传播时间的规律。1 区域基本情况清漳河发源于山西省，于涉县辽城乡进入河北境内，在涉县合漳村与浊漳河汇合为漳河。清漳河为山区性河流，河槽宽浅，河道蜿蜒曲折，洪水暴涨暴落，河道纵坡27％，糙率0.030~0.035。自20世纪80年代以后，随着水资源开发利用程度的提高及下垫面变化等影响，河道时有断流现象发生。刘家庄水文站集水

5、面积5001km2，历史最大流量5650m3/s，发生在1963年；匡门口水文站位于刘家庄下游43km处，与刘家庄站区间集水面积1221km2，历史最大流量5250m3/s，发生在1996年。2个水文站均为国家基本站，有50多年的水文系列观测资料。在匡门口水文站上游约500m处有西达电站渠截取清漳河水发电，其水量很小，尤其在大洪水时所占比重甚微，对区间洪水传播时间不构成影响。2 流量与传播时间关系模式的确定河道洪水传播时间与洪水的平均速度和计算河段长度有关。为了分析传播时间与流量关系Q～T的曲线模式

6、，首先研究单位河长的Q～t关系形式，即假定河长为1m时的流量与传播时间的关系曲线。河道水量平均推进1m需要的时间为：t=1/v （1）式中t为时间（s）；v为平均速度（m/s）。根据匡门口和刘家庄水文站1996年8月份洪水的实测流量成果表，查得各个测次的流量Q与断面平均流速v，计算t值。根据不同级别的流量与单位河长传播时间绘制Q~t关系图，见图1、图2。图1 刘家庄断面Q~t关系图2 匡门口断面Q~t关系从图1、图2中可以看出，涨水期传播时间数据落在图的左侧，比落水期传播时间系统偏小。灾害性洪水预报

7、工作主要发生在涨水期，本分析以涨水期数据作为依据。通过绘制单位河长流量与传播时间的关系，说明：①洪水传播时间与流量级别成反比，对于一定的河段，流量越大流速越快，传播时间越短；②同级别流量对应的流速涨水期比落水期偏大，传播时间短；③流量级别较小时流速随流量的变化比较明显，流量与传播时间呈明显的反比关系；而当流量级别较大时，在一定流量范围内（如这2个站流量在2000~5000m3/s时）河道平均流速变化不太显著，具有相对稳定性。究其原因：①随着水面的开阔，水位的小幅度变化，就会形成流量的显著增大，也就是

8、说流量增大而水力半径无明显变化；②糙率维持在一定范围基本稳定；③高水时水面比降接近河底水力坡度亦相对稳定。根据曼宁公式和谢才公式：v=R2/3I1/2/n （2）式中  v为平均速度；R为水力半径；I为水面比降；n为河道糙率。在R、n、I三者基本稳定时，v也会相对稳定。图1、图2中的河道流量与传播时间关系模式，是基于1m的单位河长的模型，对于一定距离的河段，假定为数个单位河长的组合，这样取若干个这种形式的单位河长Q~t关系模式按平均速度计算的组合，即为一定距离河长的Q