第十章 水文手册、图集和水资源评价

第十章 水文手册、图集和水资源评价

新中国成立后，随着水文站网的逐步完善和水文资料的积累，为适应水利工程建设和其它国民经济建设的需要，先后几次编辑出版过水文手册和水文图集。80年代初，为了水资源开发利用和管理的需要，进行了第一次水资源调查评价，基本上弄清了全省水资源数量、质量、特点及分布情况，为宏观经济发展决策提供了科学依据。

第一节 水文手册和水文图集

一、 水文手册和水文图集的编制

(一)地区水文手册

在1958年群众性水利高潮中，为了满足群众性小型水利工程规划设计的需要，许昌、新乡、信阳等地区的水利、水文部门，编制了本地区的水文手册或水文特征资料，提供本地区降雨、暴雨、迳流、洪水、泥沙、蒸发等项水文数据。如新乡地区水文手册，不仅提供了水文数据，还提供了水利计算的几种简单计算方法，为当时兴建小型水利工程算水账服务发挥了很大作用，受到有关部门和群众的欢迎。在此工作的基础上，省水利厅于1959年9月，编印了《小型水库规划计算方法》，首次绘制了河南省年迳流深等值线图。

1959年3月，原水电部布置编制《中国水文图集》的工作，在水科院的指导下，省水利厅组织水文工作者进行编制，并与华北邻省进行了有关水文特征值等值线的拼图，于1960年8月编印出版了《河南省水文图集》。

解放前由于水文资料异常缺乏，降水量的观测最早是1919年，设有安阳、汲县和陕县三个站，1922年又设信阳等10个站，1931～1935年设立南阳等50个站。流量站更少，1919仅有陕县站，1934～1937年有唐河、潢川、汝南、黑石关、小董、洛阳、龙门等7站。蒸发、泥沙等几乎空白。站点稀疏，分布不均。观测时断时续，观测制度紊乱，测次少，质量差。

此次图集截止到1958年，资料系列都比较短，大部分在5～9年。选用资料情况是：年降水量129站，1282站年。暴雨量178站年。洪水选山丘区32个站，219站年。整个图集共有图68幅，包括年降水量、暴雨、蒸发、年迳流、洪水。

由于泥沙、水化学等资料观测系列太短，虽然图集已编进去，但这些资料代表性较差。

图集的编制完成，实质上也是河南省解放后10年水文观测研究工作的总结，初步反映了河南省水文特征的分布规律。

二、河南省水利工程水文计算常用图

随着水文站点的增加和资料的积累，为了能把新资料及时应用到水文计算中去，1970年起，省水文总站会同省水利勘测设计院及洛阳、许昌等地区水利局，编制了《河南省水利工程水文计算常用图集》简称水文图集。河南省革命委员会水利局1973年正式出版。

(一)资料选用情况

此次图集共收集雨量资料932处、水位资料357处、流量资料255处、泥沙资料123处、水化学资料63处、水面蒸发站191处。除水化学项目观测系列较短外，其它项目均有15～18年资料系列，有33处水文站进行了历史洪水调查，对特大洪水也作了补充，上述资料是本次编图的主要依据。

(二)编制内容

本次图集除降水、蒸发、年迳流、水蚀模数、水化学等水文特征值等值线(或分区)图外，还在暴雨洪水方面增加了新的内容。

1.长历时暴雨图

新作了3、7、15、30日雨量均值及设计暴雨参数等值线图。可直接用图查算设计雨量，改变了过去长历时暴雨用公式间接推求的方法，亦提高了成果精度。

2、增加了设计洪水计算途径

(1) 次降雨迳流关系分析

选用山丘区40处、平原区15处水文站，进行了次降水迳流关系分析，综合编制了河南省分区降水迳流关系图，给定了不同分区的前期影响雨量折减系数K及最大初损Imax。

(2) 推理公式参数分析

采用水科院推荐的小汇水面积设计洪峰方法，对河南省的小面积测站洪水进行分析综合，优选了不同分区的汇流参数m及稳渗量u值，同时编绘了设计洪峰流量诺模图方便查算设计流量。

(3) 经验公式

根据河南省发生洪水的实际情况，选用40～1000km2的测站22处，进行洪峰形成及有关流域几何特征及作用进行量化，最后推荐出较适用的经验公式。

(4) 平原排涝模数分析

公式仍采用原治淮规划的模式，对平原区27个站进行了分析和综合，峰量关系系数k一天=0.035～0.040，对省界对口工程，仍按协商结果,保持原计算参数不变。

3、 水化学分析

增加了河水PH、HCO3-两种离子最小值分区图和Mg2+、Cl-、SO42- 三种离子最大值分布图。

本次图集除编制说明外，有图50幅。

三、 中小流域设计暴雨洪水图集

(一) 编图由来

1975年8月，河南省洪汝河、沙颍河和唐白河上游发生了特大暴雨洪水，造成两座大型水库及多座中小型

水库垮坝失事。人们对暴雨洪水发生规律的认识有所提高，1975年11月，经国务院批准召开全国防汛和水库安全会议，重点讨论水库设计标准和洪水计算方法。原来的《水文图集》已经不能适应变化了的情况，1978年水电部(水电规字)138号通知，编制暴雨洪水图集，以河南省水利勘测设计院为主，承担此项任务。

(二)图集的主要内容

《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》是为山丘区中小型水利水电工程设计洪水计算编制的，适用于山丘区汇水面积在200km2以下的中小型工程，也可作为大型水利工程、交通、工矿防洪等建筑设计洪水的参考。

本图集采用资料1951～1980年，资料系列25～30年，有关暴雨等值线与洪水计算参数经与邻省拼接和平衡调整，最后经全国暴雨洪水图集编制办公室验收，1984年出版。

图集主要内容是短历时设计暴雨，补充了1小时、6小时暴雨特征及设计参数等值线图，对暴雨递减指数n1、n2、n3进行详细分析综合，对设计洪峰流量及洪水过程线，根据汇水面积大小推荐有推理公式法或淮上法综合单位线。对公式中的参数根据洪水资料分析，进行了分区定量，本图集除有详细的使用说明外，有附图28幅，是河南省至今设计洪水计算的依据。

第二节 暴雨与洪水分析

一、 暴雨特征及地区分布

(一) 河南省暴雨特征

暴雨是指在短时间内，出现高强度的大量降水。河南省地理位置正处在北亚热带与暖温带的过渡带，季风影响强烈。每到盛夏，冷暖气流常在河南省上空交绥摆动，多出现低压槽、切变线、低涡和台风，是形成暴雨的天气系统。再加上河南省西部、南部为连绵起伏的山地，东部为广阔坦荡的平原，进入省内的主要来自东南方向的暖湿气流受西部山地的影响，气流急剧上升，极易产生大暴雨。

河南省暴雨具有强度大、面积广、雨型恶劣的特点。

从实测记录看，有些时段的暴雨强度已经超过我国大陆和世界记录，例如，1975年8月7日(简称“75.8”)，林庄6小时实测暴雨量达830.1mm，超过当时世界最高记录782.0

mm(美国宾夕法尼亚州密士港)，同期，林庄3小时实测最大雨量记录494.6 mm，24小时为1060.3 mm,3天为1605.3

mm,居我国大陆暴雨极大值。3天雨量超过600 mm和400 mm的面积分别为8200km2和16890 km2，影响范围40000

km2。林庄3天雨量相当于当地多年平均的两倍，暴雨强度之大，非常惊人。

(二)暴雨的地区分布及中心区实测最大24小时点雨量

河南省地貌结构的基本特点，形成了河南省三个暴雨中心。根据河南省水利勘测设计院1984年出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》及河南省水文水资源局1997年出版的《河南省防汛水情资料汇编资料》。三个中心是：

1、沙颍河上游鲁山～鸡塚的暴雨中心。处于南北走向的伏牛山东缘,东南方向进入我省的水汽,受到地形影响急剧上升,特别是东面有缺口地带,气流运动更加剧烈,极易产生暴雨。多年平均24小时暴雨量在150mm以上,1967年7月10日中心实测最大24小时点暴雨量太山庙河豹子沟站为479.1

mm。

2、淮南新县～朱冲暴雨中心。地处大别山北坡，东南暖湿汽流在翻越大别山后，当遇北方有冷气团南下，受到大别山的阻挡，由于抬升作用，往往形成暴雨。多年平均24小时暴雨量130～140

mm，1970年7月19日，中心实测最大24小时点暴雨量吴陈河新县站311.9 mm。

3、豫北太行山东麓鹤壁~南寨的暴雨中心。由于太行山绵延本区西部为屏障，南来北下的汽流多沿山运行，易形成低涡，产生暴雨。多年平均24小时暴雨量130

mm，1970年7月31日，中心实测最大24小时点暴雨量，黄水河高庄站409.1 mm。

根据暴雨的形成路迳，多从沈丘、永城方向出境，所以豫东平原地区的永城、沈丘一带暴雨出现次数也较多。多年平均24小时降雨量110.0

mm,1978年8月14日,中心实测最大24小时点暴雨量黄河故道田庙站343.0 mm。

二、设计暴雨

利用设计暴雨推求设计洪水是水文资料短缺地区或中小流域常用的方法之一。根据流域特性和工程要求，选择所需要的时段长度，进行设计暴雨计算，包括设计时段点雨量、面雨量、暴雨递减指数和雨型等，五十年代由于资料系列短，各站实际遭遇不同，各组特征值在数量上参差不齐，到70年代、80年代，随着资料系列的增加，又参照地理、地形及气候因素，在较大范围进行区域综合，利用各种等值线图就提高了设计精度。1960年的水文图集中，编绘了《河南省平均年最大[zhao1]

24小时雨量图》及相应变差系数Cv图，对短历时暴雨的设计，采用了经验公式，暴雨强度：ip=〔(A+BlogN)/tn〕.24n-1式中A、B——地理参数;N——重现期;n——暴雨递减指数。由于实测短历时暴雨的站点稀少，用上述计算的成果精度是较差的。

1973年出版的水文计算常用图，重新编绘了《河南省平均年最大24小时雨量图》及相应的变差系数Cv图，可以设计任意频率的24小时降雨量，即H24p=kp.H24,同时也编绘了河南省短历时暴雨公式参数n1(t