吉林省西部超滲產流區設計洪水的探討的論文

1 關於超滲產流

超滲產流，發生在包氣帶上介面(地面)的產流機制。地面徑流的形成過程是在降雨、植物截留、填窪、雨期蒸發及下滲等幾個過程組合下的發展過程。

超滲產流是指地面徑流產生的原因是同期的降水量大於同期植物截留量、填窪量、雨期蒸發量及下滲量等的總和，多餘出來的水量產生了地面徑流。一般來說，植物截留量、雨期蒸發量、填窪量一般較小;而下滲量一般較大、且變化幅度也很大，它從初滲到穩滲，在時程上具有急變特性，空間上也具有多變的特性。下滲量的時空變化一般表現爲：同一種土壤情況下，土壤乾燥時，下滲能力強;土壤溼潤時，下滲能力小。由此可見，下滲對地面徑流的產生影響很大。地面徑流產生的前提條件是：產流介面是地面(包氣帶的上介面);必要條件是要有供水源(降水);充分條件是降雨強度要大於下滲能力。

2 超滲產流區雨洪特點

2.1 實驗站簡介

大布蘇、道字泡 2 處實驗站位於吉林省乾安縣西部，爲典型的平原超滲產流區，分別於 1981 年、1983 年設站，均爲閉合流域，集水面積分別爲 0.091km2、0.092km2，資料系列長度分別爲 5a、4a，分別於 1985 年、1986 年撤銷。

建站目的研究平原區降水徑流規律，監測項目爲降水、徑流、蒸發、土壤含水量等。

2.2 洪水過程特點

吉林省西部平原區以超滲產流爲主，包括霍林河、洮兒河(洮南站以下)、嫩江。該區域屬平原坡地形，地域廣闊，地勢平坦緩傾或稍有起伏;區域內溝河稀少，河道坡度小，沖刷不顯著;土壤多爲黑鈣土、風砂土、鹽鹼土，土壤顆粒細密、孔隙度小，下滲能力差;降水稀少，匯流條件差，形成洪水過程場次不多;河道匯流慢，漲落慢;森林覆蓋率低，下墊面以耕地、草場、泡塘爲主，不利於徑流彙集等。基於以上原因，河海大學教授趙人俊透過實地考察，認爲吉林省西部降雨徑流以超滲產流爲主。超滲產流區洪水漲落緩慢，洪水持續時間長，洪水過程呈現平原區特有的“梯形”“矩形”洪水形狀。

2.3 雨洪歷時特點

透過對該區域大布蘇、道字泡 2 處實驗站多年實測降水徑流資料綜合分析，大布蘇徑流實驗站 1981 ～ 1985 年 17 次場次洪水降水總歷時 1480min，洪水總歷時 3172min，洪水總歷時與降水總歷時比值(時間係數)爲 2.14;道字泡徑流實驗站洪水總歷時與降水總歷時比值(時間係數)爲 3.60。統計 2 站洪水總歷時與降水總歷時發現，該區域場次洪水的`時間係數總趨勢接近3。

基於該區域雨洪特點，可確定該區域場次洪水總歷時與降水總歷時比值爲 3:1 或 7:3，即 1d 暴雨可產生 3d 洪水過程，3d 暴雨可產生 7d 洪水過程，該時間係數可作爲洪水設計的依據。

3 設計洪水方法

根據擬建工程所在區域的地理位置、土壤條件、下墊麪條件和洪水特性，分析確定是否屬於超滲產流區。

如果該區域爲超滲產流區，則採用矩形法(平均流量法)進行洪水設計。若該區域不屬超滲產流區，另選其他方法。

蒐集工程所在區域的降水徑流實測資料，統計各場次洪水歷時、對應場次降水歷時，計算洪水歷時與降水歷時比值即時間係數。如果該區域沒有降水徑流實測資料，可根據有關文獻資料或研究成果，分析確定時間係數。

4 結語

地理地貌、水文氣象、土壤類型、下墊麪條件和河水特性等因素，決定了吉林省西部爲超滲產流區。超滲產流區小流域洪水漲落緩慢，洪水持續時間長，洪水過程呈現平原區特有的“梯形”、“矩形”洪水形狀。透過實驗站降水徑流資料分析，超滲產流區小流域洪水總歷時與降水總歷時比值(時間係數)總趨勢接近 3，時間係數與設計暴雨歷時的乘積接近設計洪水過程總歷時。可根據擬建工程所在的超滲產流區降雨徑流關係推算設計徑流深。如果該區域無降雨徑流關係，則需要借用或移用水文條件、下墊麪條件相似區域的降雨徑流關係成果推算徑流深。有條件的工程項目可在擬建工程區域設立水文實驗站，監測降水、徑流等水文資料，創建本區域的降雨徑流關係。本方法適用於超滲產流區集水面積小於 300km2的小流域洪水設計。