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        承德水文站洪水預報方案研制

        2015-06-15 07:13:30徐明明
        河北水利 2015年8期
        關鍵詞:產流承德市承德

        □袁 杰 徐明明

        承德市位于河北省洪澇災害發(fā)生極為頻繁的地區(qū)。近年來,暴雨洪水頻發(fā)給承德造成了嚴重的經濟損失。與此同時,流域內下墊面受水利工程、挖沙、河床下切等因素影響發(fā)生了很大變化。因此,我們對流域的水文氣象特性和下墊面情況重新收集分析,基于中國洪水預報系統(tǒng),建立新的洪水預報方案,以提高洪水預報的精度和延長有效預見期,為承德市區(qū)防洪調度及防災減災工作提供決策支持和服務。

        1.概況

        1.1 水文氣象和暴雨洪水

        承德市氣候屬于大陸性季風氣候。因受西伯利亞冷空氣團及副熱帶太平洋氣團影響,各地區(qū)之間氣候差異懸殊。年蒸發(fā)量壩上地區(qū)1200mm,中部1500mm,南部1800mm。多年平均降水量533.1mm,年內降水分布主要集中在6~9月份,占全年降水量的80%左右。

        承德地區(qū)暴雨洪水出現(xiàn)頻率高,季節(jié)性強。7、8兩個月是承德市的主汛期。承德為全省的多雨區(qū),但降水量時空分布不均,加之單點暴雨突出,導致境內洪澇災害、滑坡泥石流災害頻繁發(fā)生。洪水主要由暴雨形成,多發(fā)生在6~8月份,尤以7月下旬至8月上旬最為集中。其特點是陡漲陡落、歷時短、災害性大。

        1.2 地理位置

        承德水文站位于承德市市區(qū),東經117°56′,北緯 40°58′,為迎風山區(qū)區(qū)域代表站,武烈河控制站,集水面積2460km2,其肩負著為承德市市區(qū)提供防洪決策的艱巨任務。

        1.3 河流河網情況

        武烈河——灤河一級支流,發(fā)源于隆化縣鸚鵡川娘娘廟分水嶺,流經隆化縣、承德縣、雙橋區(qū),于承德市雙橋區(qū)鹙窩匯入灤河,河長106.23km,平均坡度10.8‰,流域面積2590.94km2。多年平均徑流量2.2259億m3,實測最大洪峰流量 2580m3/s(1962年 7月 26日),調查最大洪峰流量4630m3/s(1938年)。河網密度0.17km/km2,流域形狀系數0.224。河道縱坡4.8‰,流域平均寬度24.4km。

        2.方案研究思路及模型應用

        承德水文站洪水預報方案采用中國洪水預報系統(tǒng)相關技術,根據流域上下游特性確定模型的輸入、輸出,在其基礎上確定模型結構,進行模型率定、校核,增加模型方法、作業(yè)預報和方案管理等。中國洪水預報系統(tǒng)采用的方法主要有河北雨洪模型、新安江三水源蓄滿產流模型(SMS_3)、 三水源滯后演算匯流模型(LAG_3)、 馬斯京根分段連續(xù)演算模型(MSK)。

        承德地處山區(qū)半濕潤半干旱氣候帶,徑流的來源是降雨。多年的研究和實踐表明這類地區(qū)的降雨產流機制主要是先超滲后蓄滿產流?;谥袊樗A報系統(tǒng),經過多次率定實驗表明,承德站洪水預報方案產流采用新安江三水源蓄滿產流模型(SMS_3),匯流采用三水源滯后演算匯流模型(LAG_3)較為合適。

        3.洪水預報方案的構建

        3.1 資料分析

        雨量站的選用:經雨量資料分析,承德水文站以上區(qū)間內有承德、荒地、壩底、七家、兩家、韓麻營、小西山、三道溝門、三家、頭溝、雙峰寺11個站的雨量資料,資料系列均滿足摘錄要求。

        水文站的選用:承德站上游沒有水文站控制,故而只考慮一個區(qū)域構建方案。用于構建本方案的資料審查情況見表1-1。

        蒸發(fā)站的選用:選用上游臨近的廟宮站蒸發(fā)資料。見表1-2。

        表1-1 承德水文站資料審查表

        表1-2 蒸發(fā)站月值

        3.2 預報方案構建

        承德水文站集水面積2460km2,建站以來最大流量為2580m3/s,承德站上游沒有水文站控制,故而只考慮一個區(qū)域構建方案。

        經中國洪水預報系統(tǒng)多次對比、率定得出,預報方案區(qū)間輸入采用蓄滿產流模型 (SMS_3)和滯后演算模型(LAG_3);雨量站控制權重采用泰森多邊形法。方案計算時段為1小時,方案輸出類型為水位流量。

        預報站碼采用承德站的水情編碼30102900,預見期選用2個小時,預熱期30天。

        4.模型參數率定及檢驗

        方案參數率定采用 1991、1992兩年資料進行率定。率定方法采用單純形法。場次洪水誤差統(tǒng)計見表2-1。

        5.方案評定及應用效果

        由上述參數率定結果可知,洪水過程擬合效果較好,各參數符合該地區(qū)的洪水特性,場次洪水誤差均小于20%,在允許范圍內,根據確定性系數0.902評定該預報方案為乙級,可用于洪水預報作業(yè)。

        本方案研制成功后已經用于對承德站洪峰流量進行預報。但因今年未發(fā)生較大洪水,僅對幾場較小洪水進行預報,精度較高。對于大洪水的預報效果還需進一步檢驗。□

        表2-1 承德站預報方案率定場次洪水統(tǒng)計表

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