雒文生水文水环境文选
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3 还原方法

还原是把受人为措施影响的洪水如实地还原为天然状态的洪水。还原方法既要简便可行,又要保证有一定精度,特别是不能存在系统性偏差。为此,最好在资料许可的情况下,同时采用多种方法进行还原,然后综合分析比较,选取合理可靠的成果。下面根据分乡站的资料,采用了两种方法——分别还原法和暴雨径流模型法进行还原计算。

3.1 分别还原法

分乡站流域1970年前为天然状态,后来增加的小水库塘堰的拦蓄作用极其微小(γ<0.024),其影响可以忽略,故主要考虑1970年开始引水的尚家河工程和1978年投入使用的天福庙水库,又因这两座中型工程均有比较详细的运行记录,有条件分别逐个还原。

依据这两项工程投入运行的时间,还原计算分为两个阶段:

(1)1971—1977年,仅尚家河引水工程起作用。由于它只是抬高水位,将黄柏河水比较稳定的引入宜东灌区,直接将引出的过程滞后一个河段传播时间,与分乡站实测洪水叠加,即得这一时期分乡站还原后的洪水。

(2)1978—1983年,考虑增加天福庙水库投入运行的影响。从概念上说,其计算方法应该是首先还原天福庙水库的调蓄作用,求得无此工程条件的坝址处洪水,称坝址洪水;再用河道洪水演算法演进至分乡站,与区间来的水及尚家河还原来的引水相加,得分乡站还原后的洪水。但实际作法上,为尽量减少演算误差,没有对坝址洪水和区间洪水全部演算,只是对坝址洪水与实测出库洪水间的差异部分(图4中的阴影部分,称差值洪水)进行演进,而对两者的共同部分(图中空白部分)和区间洪水则保留它们自然演进至分乡站的实测结果。具体做法是:①由实测的出库洪水和库水位过程反算出入库洪水过程,因入库点距坝址很近,故直接作为坝址洪水,将它与实测出库洪水相减,得差值洪水过程,用马斯京根法演进至分乡站,得差值洪水在分乡站的过程;②将尚家河引水过程滞后一个河段传播时间,得它在分乡站的过程;③将以上两项成果与分乡站实测的洪水叠加,即得分乡站这一时期还原的洪水过程。

对于天然状态的(包括历史洪水)和还原后的洪水,按年最大值法统计逐年的最大洪峰及1日、3日、7日洪量,分别组成相应的洪水系列,再作统计检验,求得t值均小于t0.05,故这些系列从成因和统计两方面检验,都具有一致性。

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图4 天福庙水库1982年7月20—22日差值洪水

3.2 暴雨径流模型法

由前面的分析知,分乡站流域本应选1962—1970年的雨洪资料建立产汇流模型,但这段雨量资料甚差,无法应用。考虑到1972—1978年仅有尚家河工程引水,还原甚是简便可靠,且降雨观测也大为改善,故选这段时间还原的径流和暴雨建立模型,以反映天然状态的产汇流规律。在这段时间选择了40场雨洪资料,建立蓄满产流模型,并考虑实测的次洪水总量,推求各场净雨过程,配合该流域的瞬时单位线,算得1978年后被还原的洪水过程,由此统计出年最大洪峰和1日、3日、7日洪量。经统计检验,也符合一致性要求。

从分乡站的情况看,分别还原法和暴雨径流模型法都是可行的。但由于这里基本上只是少数骨干工程起作用,并有详细的运行记录,故前法的成果更为可靠。若系小水库塘堰也起重要作用的流域,暴雨径流模型法则比较适宜。