馮 艷，薛 梅，周 炫，陳理想

（松遼委水文局（信息中心），吉林 長春 130021）

1 流域概況

察爾森水庫位于洮兒河中游、內(nèi)蒙古自治區(qū)科右前旗察爾森鎮(zhèn)北1.7 km處，水庫控制流域面積為7780 km2，河道長度為220 km，河道平均比降為0.44%。水庫上游五岔溝以上，尚有天然森林，植被較好；五岔溝以下較差，每當暴雨后，地表徑流易于集中，形成陡漲陡落的洪峰。

流域暴雨歷時多在3～4 h，較強的暴雨歷時大都在6～12 h，主要降雨量集中在24 h內(nèi)。洪水多出現(xiàn)在7至8月份，洪水漲洪歷時2～8 d，一次洪水總歷時15～30 d，當遇連續(xù)降雨時，便形成連續(xù)洪水，退水很慢。

2 察爾森水庫入庫預(yù)報模型

構(gòu)建察爾森水庫入庫預(yù)報模型：首先，結(jié)合水文氣象、流域地形數(shù)據(jù)和產(chǎn)匯流特性，建立基于子流域的流域降雨徑流NAM模型；其次，將水文模型的計算結(jié)果作為邊界入流條件，并結(jié)合河道灘區(qū)地形資料、水工建筑物設(shè)計參數(shù)及調(diào)度運行情況等，從而構(gòu)建河道水動力HD模型。

2.1 模型介紹

2.1.1 NAM模型

NAM水文模型是一個集總式的確定性概念模型，用于模擬流域內(nèi)的降雨產(chǎn)匯流過程。它將土壤含水量分成積雪儲水層、地表儲水層、淺層或根區(qū)儲水層和地下水儲水層4個部分，分別進行連續(xù)計算，以模擬流域內(nèi)的產(chǎn)匯流過程。

NAM模型的主要參數(shù)包括：地表儲水層最大含水量Umax，根區(qū)儲水層最大含水量Lmax，坡面流匯流系數(shù)CQOF，壤中流匯流時間CKIF，坡面流匯流時間CK1，2，坡面流產(chǎn)流臨界值TOF，壤中流產(chǎn)流臨界值TIF，根區(qū)地下水補給臨界值TG和基流匯流時間CKBF。

2.1.2 水動力模型

MIKE 11水動力計算模型(HD模型)是基于一維非恒定流Saint-Venant方程組來模擬河流或河口的水流狀態(tài)，參見式（1），（2）。

式中：x，t分別為計算點空間和時間的坐標；A為過水斷面面積；Q為過流流量；h為水位；q為旁側(cè)入流流量；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑；α為動量校正系數(shù)；g為重力加速度。

2.2 子流域劃分

察爾森水庫入庫預(yù)報模型研究區(qū)域共被劃分成2個子流域，即索倫以上子流域、索倫至察爾森區(qū)間子流域。

2.3 數(shù)據(jù)資料

根據(jù)1985—2008年資料統(tǒng)計，察爾森水庫以上流域共有2個蒸發(fā)站，12個雨量站。索倫、察爾森蒸發(fā)站蒸發(fā)器類型為Φ20，蒸發(fā)數(shù)據(jù)按折算系數(shù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為水面蒸發(fā)。

2.4 模型率定及精度分析

察爾森水庫建庫以前，選用察爾森河道水文站作為該區(qū)域最終出口控制站，建庫以后，選用察爾森入庫流量作為率定驗證的目標。

表2 察爾森水庫模型率定入庫流量成果表

從表2中可以看出，察爾森水庫徑流深相對誤差平均值為-4.84%，合格率100%，甲級。確定性系數(shù)平均值為0.79，合格率為87.5%，確定性系數(shù)乙級，合格率甲級。峰值誤差平均值為-2%，合格率為100%，甲級。峰值相位差平均值-5.38 h，合格率100%，甲級。

通過對察爾森水庫流域的降雨產(chǎn)流過程進行模擬分析，在該流域建立的NAM水文模型，可以對降雨徑流過程進行較好地模擬。NAM模型率定和驗證的結(jié)果較為合理，總體上水量平衡，洪峰過程滿足精度要求。

3 模型應(yīng)用

2013年，察爾森水庫以上流域自6月1日開始出現(xiàn)頻繁降雨，在6月6日至30日，察爾森水庫以上流域僅有1 d無降雨，其中6月25日至30日，水庫以上流域出現(xiàn)了第一場較強降雨過程，流域累計過程降雨量達到了65.8 mm。6月份，水庫以上降雨量達到了134 mm，比歷年同期偏多6成。從7月15日開始，水庫流域以上出現(xiàn)多場降雨過程，7月25日，水庫達到汛限水位。

根據(jù)前期降雨情況以及未來降雨預(yù)報，首先考慮流域降雨的空間分布和河道匯流時間的差異性，將察爾森水庫劃分為索倫以上、察索區(qū)間2個子流域，分別進行區(qū)域產(chǎn)匯流計算。預(yù)報水庫最大入庫流量607 m3/s，實測最大入庫流量569 m3/s，相對誤差6.68%；預(yù)報最大8 d洪量3.04億m3，實測最大8 d洪量3.23億m3，相對誤差僅為5.88%，預(yù)報結(jié)果，見圖1。

圖1 察爾森水庫洪水預(yù)報過程

4 結(jié)語

1）將察爾森水庫以上流域劃分成索倫以上、索倫至察爾森區(qū)間2個子流域，構(gòu)建基于子流域的流域降雨徑流模型及河道水動力模型的洪水預(yù)報方案，充分考慮流域的空間分布不均勻性。

2）通過對降雨產(chǎn)匯流過程進行模擬分析，該流域建立的預(yù)報模型水量總體平衡，洪峰及過程均滿足精度要求，可以對察爾森水庫流域暴雨洪水過程進行較好的模擬。

3）2013年，預(yù)報察爾森水庫最大入庫流量誤差6.68%，最大8 d洪量誤差僅為5.88%，驗證了模型的適用性，為察爾森水庫精細化調(diào)度提供了重要的技術(shù)支撐。

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