我國(guó)西藏自治區(qū)有河流365條，其中流域面積大于2000km2的河流有100多條，大于10000km2的河流有20余條。全區(qū)地表水資源總量4480多億m3，按全區(qū)人口和耕地計(jì)算，人均占有水量和畝均占有水量均居全國(guó)首位。不僅如此，西藏的水力資源極其豐富，蘊(yùn)藏量也居全國(guó)第一。

　　摘要：洪峰流量是水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的重要依據(jù)，對(duì)水利工程的投資規(guī)模和安全運(yùn)行有著重要的意義。西藏地區(qū)主要水文測(cè)站實(shí)測(cè)洪峰流量（InstantaneousPeakFlow，簡(jiǎn)稱：IPF）資料稀缺，而按水位計(jì)算整編的日徑流資料（MeanDailyFlow，簡(jiǎn)稱：MDF）相對(duì)較多。通過(guò)構(gòu)建實(shí)測(cè)資料時(shí)段的洪峰流量與對(duì)應(yīng)日平均流量間的函數(shù)關(guān)系，基于長(zhǎng)序列的日徑流資料估算洪峰流量，延長(zhǎng)洪峰流量序列，為設(shè)計(jì)洪水提供數(shù)據(jù)支撐。研究結(jié)果表明：（1）西藏地區(qū)主要水文測(cè)站IPF～MDF函數(shù)關(guān)系穩(wěn)定，利用這種函數(shù)關(guān)系由實(shí)測(cè)MDF推求的IPF誤差均在10%以內(nèi)，且延長(zhǎng)后的IPF序列頻率分析計(jì)算結(jié)果更加合理；（2）對(duì)于實(shí)測(cè)MDF序列缺乏的測(cè)站，可以通過(guò)氣象資料驅(qū)動(dòng)HIMS系統(tǒng)水文模塊（HydroInformaticModelingSysterm）拓展MDF序列，在此基礎(chǔ)上推求IPF序列�；�于HIMS系統(tǒng)水文模塊對(duì)西藏三條典型河流（年楚河、拉薩河和尼洋河）的日徑流序列進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，模型對(duì)日徑流整體過(guò)程與高流量值的模擬效果均良好。進(jìn)而利用模型延長(zhǎng)的MDF序列以及構(gòu)建的IPF～MDF函數(shù)關(guān)系拓展了西藏三條典型河流2000年-2010年間的IPF序列。

　　關(guān)鍵詞：水利工程師論文,西藏,稀缺資料地區(qū),HIMS模型,洪峰流量,日平均流量

　　1研究背景

　　受到交通、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件的制約，水資源與水電資源的開(kāi)發(fā)程度都非常低。以水電為例，截止到2007年，水電開(kāi)發(fā)利用率僅為0.4%左右，開(kāi)發(fā)潛力巨大。伴隨著中國(guó)未來(lái)巨大的能源需求，西藏將成為中國(guó)未來(lái)水電開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域[1]。

　　在西藏地區(qū)開(kāi)展水利工程或一些涉水基礎(chǔ)項(xiàng)目的建設(shè)，特別是防洪減災(zāi)與洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，都需要進(jìn)行洪水計(jì)算與頻率分析。洪峰流量是洪水三要素（洪峰流量、洪水總量和洪水過(guò)程線）中最主要的要素。在缺乏實(shí)測(cè)洪峰流量的西藏地區(qū)，確切地估算洪峰流量及其頻率是急需解決的問(wèn)題，是對(duì)西藏水文研究的重大挑戰(zhàn)。此項(xiàng)研究對(duì)防洪抗險(xiǎn)以及對(duì)水利工程的投資規(guī)模和安全運(yùn)行有著重要意義[2]。

　　目前，利用實(shí)測(cè)流量資料和暴雨資料進(jìn)行洪水頻率分析是兩種最基本、最可靠的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法。由實(shí)測(cè)流量推求設(shè)計(jì)洪水一般需要30年以上的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)[3]，由暴雨推求設(shè)計(jì)洪水需要一定密度的氣象站網(wǎng)和一定精度的短歷時(shí)降水資料作為輸入，以及一定時(shí)間序列的流量資料進(jìn)行模型率定和驗(yàn)證。然而西藏地區(qū)水文氣象測(cè)站極其稀少，水文測(cè)站控制面積大多在1萬(wàn)km2以上，更是缺乏中小流域測(cè)站，且已公布的水文年鑒時(shí)間序列不足30年，數(shù)據(jù)往往存在時(shí)間序列短、缺測(cè)、誤測(cè)等問(wèn)題。所以，傳統(tǒng)的洪水頻率分析方法在西藏地區(qū)往往無(wú)法應(yīng)用。

　　在西藏有限的水文資料中，徑流數(shù)據(jù)多為日平均流量。無(wú)論是站點(diǎn)數(shù)目還是時(shí)間序列長(zhǎng)度，日平均流量資料都明顯多于洪峰流量資料。日平均流量與洪峰流量是洪水在不同時(shí)間尺度上的表現(xiàn)，因此，建立洪峰流量與對(duì)應(yīng)日平均流量之間的關(guān)系，從而延長(zhǎng)洪峰流量序列。由日平均流量推求洪峰流量主要有兩種方法：第一種方法是用包含洪峰流量在內(nèi)的連續(xù)日徑流數(shù)據(jù)推求洪峰流量；第二種方法是建立洪峰流量與對(duì)應(yīng)的日徑流量、流域特征之間的函數(shù)關(guān)系。Sangal[4]是第一種方法的開(kāi)創(chuàng)者，其利用包含洪峰流量在內(nèi)的連續(xù)三日平均流量數(shù)據(jù)推求洪峰流量。Fuller公式[5]是第二種方法中最早被普遍接受的一種方法，其認(rèn)為洪峰流量與對(duì)應(yīng)日平均流量的比值隨流域面積增大而減小。許多學(xué)者在Fuller公式基礎(chǔ)上，提出了各自研究區(qū)洪峰流量與日平均流量的關(guān)系[6-7]。相比于Fuller公式，Sangal公式需要的數(shù)據(jù)更多，且對(duì)于面積大于1000km2的流域，其計(jì)算結(jié)果往往比實(shí)測(cè)值偏大[8]。因此，本文以Fuller公式函數(shù)形式建立西藏主要水文測(cè)站實(shí)測(cè)洪峰流量與對(duì)應(yīng)日平均流量間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，利用實(shí)測(cè)和水文模型模擬的長(zhǎng)序列日徑流資料延長(zhǎng)洪峰流量序列，以期為西藏地區(qū)涉水工程設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算提供參考。

　　2研究區(qū)概況與資料來(lái)源

　　西藏自治區(qū)地處世界上最大最高的青藏高原，即“世界屋脊”。西藏是青藏高原的主體部分，平均海拔4000m以上，總面積約120萬(wàn)km是亞洲與中國(guó)主要江河的發(fā)源地。西藏地區(qū)地形復(fù)雜，導(dǎo)致降水空間分布差異大，年降水量自其東南部的5000mm，逐漸向西北遞減到50mm。降水量年內(nèi)分配極不均勻，大多地區(qū)汛期降水占全年降水的80%以上[9]，集中的降水經(jīng)常導(dǎo)致山洪暴發(fā)，因其山體滑坡、泥石流等局部突發(fā)性山洪災(zāi)害，給當(dāng)?shù)厝嗣裆�命�?cái)產(chǎn)和水利工程的安全運(yùn)行造成了極大威脅。

　　在全國(guó)來(lái)看，西藏自治區(qū)是水文氣象觀測(cè)站網(wǎng)密度極其稀少的地區(qū)。在世界范圍內(nèi)也是無(wú)資料流域水文計(jì)算（PUB，PredictionsinUngaugedBasins）研究最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)地區(qū)。西藏自治區(qū)水文測(cè)站的平均密度約為50000km2/站，單站控制面積是我國(guó)東部地區(qū)（約1000km2/站）的50倍左右，可見(jiàn)其實(shí)測(cè)徑流資料的匱乏。西藏洪水徑流的組成包括了降水補(bǔ)給、地下水補(bǔ)給、融雪補(bǔ)給等多種補(bǔ)給類(lèi)型，但是，徑流形成受人類(lèi)活動(dòng)影響小。本文徑流數(shù)據(jù)來(lái)源于西藏自治區(qū)水文年鑒：《藏滇國(guó)際河流水文資料》（1955年-1982年），主要為雅魯藏布江流域徑流數(shù)據(jù)，不包括瀾滄江、怒江流域。水文測(cè)站總數(shù)目為24個(gè)，且其中數(shù)個(gè)已停測(cè)。在西藏自治區(qū)120萬(wàn)km2面積上僅有實(shí)測(cè)洪水流量過(guò)程資料的測(cè)站為14個(gè)。1982年-2000年部分測(cè)站日徑流資料以及部分氣象測(cè)站資料由西藏自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局提供。國(guó)家氣象站數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：//cdc.cma.gov.cn/home.do），測(cè)站數(shù)目39個(gè)，時(shí)間尺度為日均值，時(shí)間截止為2010年12月31日。西藏自治區(qū)主要水文測(cè)站及徑流數(shù)據(jù)情況見(jiàn)表1。

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