闵行区各历时不同重现期最大降水量及其径流量估算

摘要

闵行区每年5-9月汛期常因强对流与台风出现大雨、暴雨，引起地面积水.地面积水是暴雨径流引起的.暴雨引起的地表径流大小，既取决降水强度大小，又与当地的土体渗水状况有关，后者又受制于土壤质地及前期墒情.闵行区紧邻上海中心城区，上世纪90年代以来，随着城市化进程加快，雨岛效应加剧，汛期强对流天气趋于频繁，暴雨出现频次增多，强度加大；同时地面不透水面积增多，造成单位渗水土壤承载的地表径流量加大，遇小概率高强度降水，更是城区、郊区普遍受涝，给城市排水系统增加很大压力.同时地表径流变大影响了地下水的补给，加剧地面沉降及水质性危害，给环境保护带来巨大压力.所以分析掌握各时段最大降水量的频率变化特征，在此基础上合理估算可能最大降水的径流量，对减缓暴雨涝害问题是极为重要的.运用耿贝尔极值分布函数对闵行区1小时、3小时等最大降水量资料进行频率分析，并结合人工模拟降水试验资料，对不同重现期暴雨强度下的产生径流予以估算.结果表明各历时最大降水量时间变化，存在不同时间尺度的变化特点.1990年以后存在一个高强度降水频次增多倾向，甚至出现破历史极大值记录的小概率最大降水量.短历时平均最大强降水值显著高于本区土壤饱和前入渗量，低频强降水数倍于初渗与稳渗值，极易产生大量地表径流.短历时强降水的径流系数随频率变化而变，从高频至低频降水强度由小变大，径流系数逐渐加大.相同频率强降水下，湿土比干土径流系数显著加大:历时短径流系数大.在当今短时强对流天气增多，城市化进程的加快，地表植被复盖率下降，高强率降水产生的大量地表径流来不及排泄，便会积水引发涝灾，对农田、城市交通、地下建筑产生不利影响.由于地表径流是气候系统中水分循环中的重要分量，合理估计其大小将有助于做好暴雨灾害预报、评估，并可为合理规划本区域的排涝设施提供依据.同时建议加强地下河流暗渠、集流槽、池塘、人工湿地等在防洪排涝方面的综合研究.