任會(huì)民

（陜西省西安水文水資源勘測(cè)局 陜西 西安 710068）

狀頭水文站目前采用的洪水預(yù)報(bào)方案是根據(jù)1984年以前上下游洪峰資料制定的。近年來(lái)由于狀頭水文站兩次下遷、區(qū)間水利工程逐漸增多，預(yù)報(bào)方案需要進(jìn)行修訂。

1 流域概況

北洛河是渭河兩大支流之一，發(fā)源于陜西省定邊縣白于山南麓的草梁山。河流分為三支，西支為石澇河，中支為水泉溝，東支為亂石川，在吳旗縣匯流后稱為北洛河。河流自西北流向東南，經(jīng)志丹、甘泉、富縣、洛川、黃陵、宜君、澄城、白水、蒲城、大荔至三河口入渭河，全長(zhǎng)680.3km，流域面積26905km2，河流平均比降1.98‰。北洛河是一條發(fā)達(dá)河流，較大支流有10余條，流域面積大于1000 km2的支流有葫蘆河、沮河、頭道川、周水河，水系呈羽毛型。流域植被森林區(qū)和草地占流域面積的45.7%。

北洛河上、中、下游分別屬陜北黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土塬、渭北黃土高原臺(tái)塬區(qū)。氣候處在陜北溫帶干旱區(qū)和關(guān)中暖濕帶半干旱區(qū)。北洛河多年平均降雨量為555mm，森林覆蓋率25.3%，屬暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.3℃，測(cè)驗(yàn)段面順直，斷面河床由泥沙組成。北洛河多年平均天然年徑流量9.97億m3，年平均輸沙量9990萬(wàn)t。

狀頭站設(shè)立于1933年5月，1934年由于修建洛惠渠大壩影響，下遷至澄城縣交道鄉(xiāng)西固市村，改為狀頭（二）站。1997年設(shè)施被“94·9”洪水沖毀，下遷至蒲城縣東陳鎮(zhèn)堯堡村，改為狀頭（三）站。2000年受洛河大橋影響，下遷至蒲城縣永豐鎮(zhèn)蔡村西禹公路洛河橋邊，改名為狀頭（四）站。該站地處渭北丘陵區(qū)。流域面積25645km2，距河口里程130 km。洪水主要來(lái)源于交口河以上干流，洪峰多為單式洪峰，峰形尖瘦，水位流量關(guān)系多成繩套。

狀頭（四）站位于蒲城縣永豐鎮(zhèn)蔡村，東經(jīng) 109°50′，北緯 35°00′，流域面積25645km2，距河口里程130km。該站地處渭北丘陵區(qū)，北洛河下游控制站，國(guó)家重要水文站。主要為開發(fā)引洛灌溉工程收集資料，收集北洛河下游段水文特征，掌握該河段水量、沙量、水質(zhì)變化規(guī)律，為開發(fā)利用北洛河水利資源提供科學(xué)依據(jù)，為北洛河下游及三門峽庫(kù)區(qū)防汛提供雨水情報(bào)、預(yù)報(bào)，為洛惠渠灌溉管理計(jì)劃用水服務(wù)。本站測(cè)驗(yàn)有水位、流量、含沙量、水溫、降水量、蒸發(fā)量、水化、泥顆、墑情9個(gè)項(xiàng)目。

在狀頭水文站上游157km北洛河干流設(shè)有交口河水文站。該站控制河長(zhǎng)393km，集水面積17180km2。北洛河交口河水文站至狀頭水文站區(qū)間較大支流有仙姑河、沮河、沙家河、縣西河、白水河、大峪河等，在沙家河上修建有石堡川水庫(kù)，白水河上修建有林皋水庫(kù)，其中沮河上設(shè)有黃陵水文站，見圖1。

2 原預(yù)報(bào)方案存在的問題

狀頭水文站現(xiàn)采用的是1989年《黃河流域?qū)嵱盟念A(yù)報(bào)方案》中制定的交口河—狀頭站預(yù)報(bào)方案，該方案是用1984年以前上下洪峰流量資料，采用區(qū)間平均雨量為參數(shù)，進(jìn)行洪峰流量相關(guān)完成預(yù)報(bào)的。

近年來(lái)，全社會(huì)對(duì)水情信息的精度需求越來(lái)越高，水情信息的采集傳輸處理方式發(fā)生了根本變化，原預(yù)報(bào)方案已不能滿足水文情報(bào)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，本次修訂有待于精度的進(jìn)一步提升。原狀頭站洪水預(yù)報(bào)中發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

表1 北洛河交口河—狀頭洪峰流量預(yù)報(bào)方案選用資料表

圖1 交口河—狀頭站區(qū)間水系圖

圖2 北洛河—狀頭洪峰流量相關(guān)圖

圖3 北洛河—狀頭洪峰傳播時(shí)間相關(guān)圖

（1）由于斷面下遷，原方案中采用的洪峰流量在現(xiàn)斷面一般應(yīng)偏小。

（2）1989年預(yù)報(bào)方案最大洪峰流量值為4200m3/s，超出部分無(wú)法進(jìn)行查讀預(yù)報(bào)。

（3）出現(xiàn)小于500m3/s流量預(yù)報(bào)欠準(zhǔn)的現(xiàn)象。

3 資料選用

收集1932年～2006年交口河—狀頭站上下游出現(xiàn)的洪峰流量資料進(jìn)行分析。由于交口河站系1952年設(shè)立，以前兩站僅采用調(diào)查到的1932年、1940年兩年較大洪水資料。其中對(duì)2003年、2005年、2006年的小流量資料進(jìn)行舍棄，總計(jì)選擇1932年～1996年洪水場(chǎng)次55次，包括了大、中、小各種代表年份的洪水。

由于兩站均為國(guó)家基本水文站，所收集到的資料中，除有兩次調(diào)查洪水資料外，其余均為實(shí)測(cè)資料，均真實(shí)可靠；雖然狀頭站斷面兩次遷移，但是大的洪峰資料在新斷面變化較小且有規(guī)律，認(rèn)為具有一致性；兩站預(yù)報(bào)所采用的資料中，最大洪水均為實(shí)測(cè)，無(wú)需延長(zhǎng)，故代表性好?？梢娖滟Y料的可靠性、一致性、代表性均很好。選用資料情況見表1。

選取區(qū)間平均雨量為建立預(yù)報(bào)的參數(shù)。區(qū)間平均雨量采用交口河、張村驛、黃陵、北塬、狀頭站的平均值。

4 預(yù)報(bào)要素特性分析

交口河至狀頭河段，平均比降為2.73‰，遠(yuǎn)比全河平均比降大，洪峰沿程變化不明顯，但增減趨勢(shì)接近于45°線。從兩站洪峰流量過程線上明顯可以看出，交口河洪水已到洪峰，而狀頭站還未起漲或才開始起漲。從峰形上看，如果區(qū)間無(wú)降水，狀頭站峰形比交口河更為尖瘦、洪量??；如果區(qū)間普遍降水或由上到下降水遞增，峰形、洪量反之。經(jīng)分析，區(qū)間無(wú)降水或降水很小，在交口河洪峰之后，洪峰呈消減，相關(guān)點(diǎn)子向左偏；若區(qū)間普遍降水或由上到下降水呈遞增，洪峰也隨之增大，相關(guān)點(diǎn)子向右偏，不過各類相似峰的點(diǎn)子比較規(guī)律，形成較明顯的一簇相關(guān)線，相關(guān)關(guān)系比較好。因此，根據(jù)其河段特性，采用上下游相應(yīng)洪峰流量相關(guān)法建立狀頭站的預(yù)報(bào)方案。

5 預(yù)報(bào)方案的建立

交口河—狀頭站預(yù)報(bào)方案采用相應(yīng)水位（流量）相關(guān)法為依據(jù)建立。采用下游站同時(shí)水位作參數(shù)的作用在于：①反應(yīng)洪水波本身水力條件對(duì)上，下游相應(yīng)水位（流量）關(guān)系的影響；②反應(yīng)部分區(qū)間入流的影響。在實(shí)際工作當(dāng)中，下游同時(shí)水位又容易得到，因此，以它為參數(shù)的相關(guān)圖應(yīng)用比較廣泛。其相關(guān)關(guān)系式為：

（1）洪峰流量預(yù)報(bào)圖的建立，以區(qū)間平均降雨量30mm、40mm、50mm為參數(shù)建立相關(guān)關(guān)系。由于所選用的55次洪水資料多為狀頭斷面洪峰流量，建立下遷后的狀頭斷面相關(guān)關(guān)系時(shí)，3000m3/s以上考慮實(shí)測(cè)點(diǎn)子偏小5%。

即：Q下，t+τ=f(Q上，t、p)

（2）傳播時(shí)間相關(guān)圖的建立，依據(jù)交口河站洪峰出現(xiàn)時(shí)間與狀頭站相應(yīng)洪峰出現(xiàn)時(shí)間之時(shí)距和交口河站的洪峰流量建立相關(guān)關(guān)系。

即:τ=f（Q上，t）

6 預(yù)報(bào)方案精度分析

6.1 精度評(píng)定

根據(jù)中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL250—2000《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》對(duì)方案進(jìn)行評(píng)定。交口河—狀頭預(yù)報(bào)方案的洪峰流量合格率為89.1%，方案的總體合格率QR為90.9%。SL250—2000《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》表3.5.5預(yù)報(bào)項(xiàng)目精度等級(jí)表規(guī)定QR≥85%預(yù)報(bào)精度達(dá)甲等，可見建立的方案合格，可用于發(fā)布正式預(yù)報(bào)。

6.2 精度檢驗(yàn)

7 結(jié)論

預(yù)報(bào)方案修訂后，流量在500m3/s以上時(shí)洪水預(yù)報(bào)精度較高，并將查讀最大流量由4200m3/s延伸到8000m3/s。狀頭站發(fā)布預(yù)報(bào)任務(wù)的要求是流量達(dá)到1000m3/s以上，本預(yù)報(bào)方案完全滿足發(fā)布預(yù)報(bào)任務(wù)的需要。在平時(shí)小于預(yù)報(bào)要求的洪水測(cè)驗(yàn)中，本站可參照預(yù)報(bào)值進(jìn)行測(cè)洪安排。陜西水利