李 偉，劉 洋

( 伊春水文局南岔水文站，黑龍江 伊春153100)

0 前 言

在部分支流或干流源頭河段，因測站控制斷面較少，短期洪水預(yù)報方法主要采用流域匯流單位線法。流域匯流單位線是用來預(yù)報河道某一控制斷面洪水過程的一種經(jīng)驗方法。其定義是，在給定的流域上，單位時段內(nèi)均勻降落在地面的單位深度凈雨( 扣除損失后的雨量) ，在流域出口斷面形成的地面徑流過程線，如圖1 所示。單位凈雨一般取10 mm，單位時段可取1、3、6、12、24 h等，依流域大小而定。單位線利用實測的降雨和徑流資料來求得，一般選擇時空分布較均勻，歷時較短的降雨形成的單峰洪水來分析。一般根據(jù)推求單位線時所采用各次降雨、徑流的特性，將單位線分成若干型號來區(qū)別使用。應(yīng)用單位線時，利用實測凈雨總量和單位凈雨的倍比關(guān)系即可求出預(yù)報徑流過程。實際工作中往往因雨情測報方式的變化，導(dǎo)致實際降雨歷時和已知單位線的時段長度不相符合，已有單位線不能直接使用，無法及時進(jìn)行實時洪水預(yù)報; 另外，在對流域間進(jìn)行單位線綜合或借用時，各流域的單位線也存在時段長度不一致的問題，解決上述問題的根本方法就是對已有單位線進(jìn)行時段轉(zhuǎn)換。

圖1 流域匯流單位線示意圖

1 單位線時段轉(zhuǎn)換實例分析

1.1 流域和測站概況

本文以永翠河帶嶺站為例來進(jìn)行單位線時段轉(zhuǎn)換應(yīng)用分析。永翠河是西南岔河上游左岸較大支流，于伊春市帶嶺區(qū)東南部與西南岔河匯合。該流域為我省暴雨中心之一，多年平均年降水量為653.2 mm，多年平均6—9月降水量為482.7 mm，占年降水量的73.9%，歷年7—8月為暴雨洪水多發(fā)期。流域歷年平均徑流深和徑流量分別為343.4 mm 和2.296 ×108m3，徑流系數(shù)為0.53。帶嶺水文站位于伊春市帶嶺區(qū)，集水面積677 km2，斷面以上河長61 km，至河口距離5.7 km。該站設(shè)有報汛雨量站5 處，各站均采用遙測系統(tǒng)以自動測報方式采集和傳輸實時雨情信息。

1.2 單位線時段轉(zhuǎn)換方法介紹

目前常用S 曲線法來進(jìn)行單位線時段轉(zhuǎn)換。S 曲線是指假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時段凈雨均為一個單位，在流域出口斷面形成的流量過程線，如圖2 所示。實際使用時首先將累計曲線后移轉(zhuǎn)換時段小時數(shù)，得到一條新的累計曲線，然后用兩累計曲線的差值乘上轉(zhuǎn)換前后徑流的假定倍比系數(shù)來求得轉(zhuǎn)換后的徑流值，計算實例見表1。

圖2 S 曲線示意圖

1.3 單位線轉(zhuǎn)換緣由和成果

帶嶺站現(xiàn)有短期洪水預(yù)報方案采用降雨徑流相關(guān)預(yù)報法，流域匯流單位線時段為12 h，也就是說該單位線是通過12 h單位凈雨和徑流過程資料為基礎(chǔ)而求得的，實際使用時必須利用以12 h為時段劃分的降雨量來預(yù)報洪水過程。由于報汛設(shè)備故障或人為因素等原因，報汛雨量站有時無法及時提供12 h內(nèi)雨量，只能提供24 h內(nèi)降雨總量，此時的洪水預(yù)報工作必須采用24 h單位線來完成，因此該站需要將12 h單位線轉(zhuǎn)換為24 h單位線來使用。該站單位線實例轉(zhuǎn)換過程詳見表1，其余各型單位線轉(zhuǎn)換成果見表2。

1.4 單位線轉(zhuǎn)換前后對比應(yīng)用分析

選擇該站近年來10 次較大洪水過程來進(jìn)行2 種時段單位線的對比應(yīng)用分析，計算實例和分析成果見表3、4、5。表中洪峰流量預(yù)報許可誤差按實測洪峰值的20%來控制。由分析成果可知，轉(zhuǎn)換后24h 單位線因降雨歷時被概化延長，降雨強度減小，產(chǎn)流量也相應(yīng)變小，導(dǎo)致單位線峰值普遍降低，預(yù)報結(jié)果與12h 單位線相比普遍略偏小。雖然單位線時段轉(zhuǎn)換后洪峰流量預(yù)報精度略有下降，但也都符合相關(guān)規(guī)范要求，因此該站轉(zhuǎn)換后單位線可以應(yīng)用于24h 時段雨情的短期洪水預(yù)報。

表1 永翠河帶嶺站單位線時段轉(zhuǎn)換舉例計算表m3/s

表2 永翠河帶嶺站單位線時段轉(zhuǎn)換成果表

表3 應(yīng)用12 h單位線預(yù)報2003.8.21 次洪水過程計算表 m3/s

表4 應(yīng)用轉(zhuǎn)換后24 h單位線預(yù)報2003.8.21 次洪水過程計算表 m3/s

表5 利用12 h與24 h單位線進(jìn)行洪水預(yù)報對比分析成果表 m3/s

2 結(jié) 語

1) 因s 曲線法進(jìn)行單位線時段轉(zhuǎn)換的前提是以線性時不變假定系統(tǒng)為前提的，沒有考慮降雨量和降雨歷時以及流域產(chǎn)匯流規(guī)律的隨機性對洪水特征的影響。隨著單位線轉(zhuǎn)換時段的變幅加大，預(yù)報精度也會隨之逐步降低。在進(jìn)行單位線時段轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換后的單位線時段長一般不宜超過或小于原時段長的2 倍。

2) 流域匯流單位線的使用原則是應(yīng)以由實際降雨和徑流過程推出的原型單位線為主，經(jīng)過時段轉(zhuǎn)換的單位線只能在特殊時期臨時應(yīng)急使用，不宜長期使用或借用到其它流域。轉(zhuǎn)換時段后的單位線應(yīng)根據(jù)原型單位線并參照雨洪特性進(jìn)行分類綜合歸納，總結(jié)預(yù)報誤差規(guī)律，以便實際靈活應(yīng)用。

［1］揚州水利學(xué)校. 水文預(yù)報［M］. 北京: 中國水利水電出版社，1983.

［2］水利部水利信息中心. SL250－2000 水文情報預(yù)報規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.

［3］程根偉，舒棟材. 水文預(yù)報的理論與數(shù)學(xué)模型［M］. 北京:中國水利水電出版社，2006.