(广东省水文局韶关水文测报中心，广东 韶关 512026)
摘 要： 该文通过对北江上游小流域代表站——结龙湾水文站的实测最大洪水“19760609”及相关洪水的洪水特性及径流系数分析，总结了该站的洪水产汇流基本规律，采用斜割法对洪水成分进行了分割，探讨了按照单峰、复峰洪水以及总径流系数与直接径流系数的规律，分析了该站的产流模式，为该站洪水预报分析及流量测验提供必要的指导依据。
关键词：结龙湾水文站；降雨径流；北江；小流域
结龙湾水文站位于北江流域一级墨江支流的罗坝水，站址为广东省韶关市始兴县顿岗镇结龙湾村，东经114°11′、北纬24°54′， 建于1958年5月1日，集水面积281 km2，距离墨江河口11 km。上游有车扒岭、都亨、黄腾径、梅子窝、小安、小铁寨、结龙湾等7个雨量站。
测站上游以高山地区为主，地形起伏变化较大，干流坡降大，降水多分布在4—7月，区域降水具有明显的季节性，多年平均降雨量为1625.0 mm。
测站上游约1.2 km有孔坝电站的拦河自动翻板闸坝1座，坝高2.0 m，电站厂房在本站上游左岸500 m处，2001年初已投产发电。电站对本站中低水位、流量影响显著。下游800 m有丰收坡混凝土拦河坝1座，为低水控制。河床为卵石，冲淤变化小。测站上游无大、中型水库等蓄水型工程。
建站至今出现的最大的洪水发生于1976年6月9日，洪峰水位为140.02 m，相应洪峰流量为1 110 m3/s。据历史洪水调查成果，上一场有史料记录的较大洪水可追溯到1848年，根据水文频率分析，洪水洪峰重现期超200 a。另外，近年2003年5月17日发生较大洪水，洪峰水位为138.14 m，相应洪峰流量为440 m3/s，为有实测水文资料的第7位大洪水。为了展开分析，本文选用这两场洪水为主，并统计了另外近30场洪水的径流系数进行结龙湾水文站洪水规律分析。
从雨洪过程线(图1、图2)可见，19760609号洪水降雨不连续，受此影响，于6月9日8：00形成第1个洪峰退水后，12：00开始反涨，于6月9日14：00形成第2个洪峰，整个过程为复峰形态洪水； 20030517号洪水除在退水开始段有较少雨量补充而在退水尾部有小的波动，整个过程基本为单峰形态洪水。为求指标统计准确，对19760609号洪水采用退水曲线法对洪水过程进行了次洪分割，对20030517号洪水不做洪水分割处理。
图1 19760609洪水过程线
图2 20030517洪水过程线
2.1 洪水过程特征
对洪水19760609进行分割，并统计19760609及20030517各场次洪特征(见表1)。
表1 洪水过程特征
洪水编号起涨洪峰流量最快涨速时间流量/(m3/s)时间流量/(m3/s)时间涨率/[m3/(s·h)]1976060906-092:0045.306-098:06111006-097:0041719760909-1#06-092:0045.306-098:06111006-097:0041719760609-2#06-0911:0043706-0914:0079206-0913:00167(2#分割后)06-099:00006-0914:0056506-0912:001092003051705-176:0021.405-1710:4244005-1710:00228
2.2 降水特征
对洪水的相应雨量特征进行统计，成果见表2。由表2可见，结龙湾水文站的大洪水具有以下显著特征：① 涨水速度快，最快涨水段1 h流量增量可以达到整个洪水过程流量增幅的35%～50%；② 涨水历时短，从起涨到洪峰出现的时间间隔在4～6 h之间；③ 造峰雨量的降水中心到洪峰出峰时间间隔短，这2场洪水均为4 h，其他洪水统计值在3～6 h之间。
表2 降雨特征
洪水编号降雨总量/mm最大雨强发生时间最大雨强/(mm/h)造峰雨量降雨历时/h降雨量/mm19760609241.306-094:0034.0 19760909-1#148.506-094:0034.014137.619760609-2#92.806-0910:0019.0457.220030517104.005-176:0026.2892.7
2.3 径流系数
出口流量按照在产汇流过程中的成分划分可以分为地表径流、壤中流与地下径流，其中地表径流与快速壤中流的汇集时间较短，能够较快达到流域出口，两者可称为直接径流；慢速壤中流与地下径流则需要较长的时间汇集到出口，一般可视为基流[1]。径流系数是流域径流深与降雨量的比例，反映了流域在不同降雨条件下的产流能力。
本文对径流成分采用斜割法[2]进行了分割，得到了各场次洪总径流深与直接径流深，分别对总径流以及直接径流进行了统计分析。
从表3可见，2场洪水的径流系数分别是0.637、0.461，对19760609号洪水进行次洪分割后，前峰过程与后峰过程径流系数分别为0.574、0.737，后峰偏大。直接径流系数与径流系数相比则偏小0.13～0.15。从连续复峰的前后过程径流系数来看，反映了第1个洪水过程的产流能力弱于其后的洪水过程，其原因主要是第1个洪水过程的前期地表洼地及土壤尚未达到饱和，需要扣去较多的降雨量。
表3 19760609、20030517洪水径流系数
洪水编号降雨总量/mm径流深/mm径流系数直接径流深/mm直接径流系数19760609241.0153.40.637119.00.49419760909-1#148.085.00.57462.80.42419760609-2#92.868.40.73756.20.60620030517106.048.70.46134.30.324
为了反映一般洪水的降雨径流特性，将1973—2010年间发生的另外23场常规洪水进行径流成分分割并统计各场洪水的相关要素，增加统计前期影响雨量Pa(指数取0.85，天数取15 d)，用于反映前期下垫面湿润程度。这23场洪水中，20场为单峰洪水、3场为复峰洪水(见表4)。
为了分析降雨与径流的相关关系，分别将降雨量与总径流深、降雨量与直接径流深点绘到图上(见图3、图4)。其中图3分别按照单峰、复峰两类洪水标注，图4按照前期干湿程度分3类(Pa<>Pa≤70，Pa>70，单位：mm)绘制。
表4 各场次洪水径流系数计算成果
洪水编号前期雨量/mm直接径流深/mm总径流深/mm总雨量/mm直接径流系数径流系数备注1973050847.332.755.9105.70.3090.5291973060372.486.8143.2213.80.4060.6701974050122.335.143.9131.20.2680.3351974050657.813.521.962.00.2170.3531975050438.615.324.349.30.3110.4941975060632.032.557.5101.20.3210.5681978060747.724.139.083.30.2890.4691980042228.519.233.1101.30.1890.3271980050890.034.060.081.70.4170.735198408229.528.634.8154.70.1850.225单峰1985092413.424.432.0117.70.2070.2721989051359.830.445.597.60.3120.4661992070742.231.348.178.70.3970.6111993042889.240.264.1127.90.3140.5011993060958.436.863.9117.00.3140.5461995061721.270.696.0215.90.3270.4451999091734.860.684.6206.10.2940.4102000090217.931.540.2144.00.2190.2792003051767.234.348.7105.70.3240.4612010050615.828.841.7149.70.1920.2791976060967.9119.0153.4240.80.4940.637复峰1994061747.053.071.2151.70.3490.4701998030943.690.0126.7176.20.5110.7191999091737.749.570.6204.10.2430.346
图3 降雨量～径流深相关示意
图4 降雨量～直接径流深相关示意
从图3可见，相关点分布较为散乱，复峰洪水与单峰洪水总径流系数相比并无明显的规律性的差异。从图4可见，直接径流系数大小受前期土壤干湿程度影响的规律性强，明显按照干、中、湿3类前期湿润情况分别分布在点群中心的左侧、中间、右侧。将干湿程度处于中等的点建立线性回归方程，其表达式为：
R=0.307P
式中 P为降雨量，R为直接径流深,mm。
该回归线的相关系数为0.946，反映了点子相关性较好。
流域产流计算是水文学的一个基本问题，利用暴雨资料推求设计洪水、降雨径流预报等都需要以此为基础。产流方式传统分为蓄满产流和超渗产流两种类型，其中蓄满产流理论认为，当土壤蓄水量达到饱和，才开始形成地表径流；超渗产流则认为当降雨强度超过下渗能力时开始形成地表径流[3-4]。一般认为蓄满产流适用于南方湿润地区，超渗产流适用于北方干旱、半干旱地区。在此基础上，发展了混合产流理论，著名的有垂直混合产流理论。
为了分析结龙湾水文站产流规律，对近20 a发生的实测洪水采用传统方法确定洪水起点，计算面平均初损雨量I0，以及前期影响雨量Pa，建立Pa～I0相关图[5]，并采用洪水发生的月份作为标注(如图5)。根据相关点分布，结龙湾水文站初损按照发生月份基本可分为两条线，3—5月(前汛期)可定为1条曲线，6—9月(后汛期)可定为1条曲线。由前汛期相关线可见，(Pa+I0)并非固定值，而是与Pa呈正相关的较好线性关系(见图6)。
图5 结龙湾水文站Pa～I0相关示意
图6 结龙湾水文站Pa～Pa+I0相关(前汛期)
由此可见，结龙湾水文站产流方式与蓄满产流比较相似，但是不完全符合传统意义上的蓄满产流模式。具体表现在2个方面： ① 土壤蓄水容量受季节影响，按照前汛期、后汛期表现出显著的季节差异，后汛期的蓄水能力明显高于前汛期，差异在25～30 mm之间； ② 蓄满能力受前期土壤湿润程度影响，具体表现为Pa越大，蓄水能力越大。
综上分析成果可见，结龙湾水文站洪水为典型山区性洪水，具有暴涨暴落、汇流时间短的特点。从出峰时间与暴雨中心时间的间隔来看，基本在4～6 h；涨水速度快，最快涨水时段的1 h涨幅可达到洪水流量总涨幅的35%～50%；从复峰的形成条件来看，4场复峰洪水的降雨中心时间间隔均在4 h或以上。同时对径流系数的时间变化进行了分析，没有发现存在显著的趋势或跳跃变化的表现，这个原因归结于结龙湾流域上游主要为车扒岭自然保护区，没有大规模的城镇建设及开采，植被保护良好。
从结龙湾水文站产流方式来看，表现出非典型的蓄满产流特性，具体表现为土壤最大蓄水容量为受季节以及前期土壤湿润程度的变量[6]。因此，在采用新安江、前损后损法等蓄满产流模型用于预报出口过程时，需要注意根据实际情况对WM值进行相应的调整。
通过结龙湾水文站的大洪水规律分析，可以得出结龙湾水文站的洪水暴雨与洪水的基本特征，为测站洪水预测以及把握流量施测时间提供有效的指导依据。结龙湾水文站作为北江上游典型山区水文代表站，通过对其分析，也可以为粤北山区中小流域洪水规律的探索提供有益的参考。
参考文献：
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[2] 长江流域规划办公室水文处.水利工程实用水文水利计算[M].北京：水利出版社，1980.
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[5] 广东省水文总站.广东省暴雨径流查算图表使用手册[R].广州：广东省水文总站，1991.
[6] 陈家伟. 榕江赤坎水文站以上流域产汇流分析[J].广东水利水电，2011(11)：49-52.
(本文责任编辑 马克俊)
Abstract: Based on the analysis of the maximum flood “19760609” and the flood characteristics of relevant flood and runoff coefficient, the basic laws of the flood and flood confluence of the station are summarized. Through the oblique cut method, the flood components are divided. The flow pattern of the station is analyzed according to the laws of single peak, complex peak flood and total runoff coefficient and direct runoff coefficient, which provides the necessary guidance for flood forecasting and flow measurement.
Keywords: Jielongwan Hydrological Station; rain-runoff coefficient；Beijiang；small watershed
CHEN Wei
(Shaoguan Hydrological Forecasting Center of Guangdong Provincial Hydrology Bureau， Shaoguan 512026, China)
中图分类号：P333
文献标识码：B
文章编号：1008-0112(2017)09-0006-04
收稿日期：2017-05-08;
修回日期：2017-05-29
作者简介：陈威(1977)， 男， 本科，助理工程师，从事水文测验及水文分析计算工作。
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