孫　卓，魏艷鳳

(黑河水文局，黑龍江 黑河 164300)

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湯旺河伊新站洪水預(yù)報(bào)方法經(jīng)驗(yàn)分析

孫卓，魏艷鳳

(黑河水文局，黑龍江 黑河 164300)

摘要：文章對湯旺河伊新站現(xiàn)有洪水預(yù)報(bào)方案進(jìn)行了分析改進(jìn)，主要解決了現(xiàn)有預(yù)報(bào)方案中因區(qū)間流域受水庫影響導(dǎo)致天然來水狀態(tài)被改變，而無法準(zhǔn)確預(yù)估區(qū)間來水量的問題。主要方法是根據(jù)未受影響部分區(qū)間流域降雨的情況，通過扣除水庫泄流的實(shí)測洪水過程分析出新的區(qū)間洪水單位線，進(jìn)而來預(yù)報(bào)區(qū)間洪水。該方法經(jīng)驗(yàn)性成分較大，理論基礎(chǔ)較淺，只能對當(dāng)前該站的實(shí)際洪水預(yù)報(bào)作一定參考。

關(guān)鍵詞：湯旺河伊新站；區(qū)間洪水；水庫泄流；經(jīng)驗(yàn)匯流單位線；洪水預(yù)報(bào)

0前言

流域經(jīng)驗(yàn)匯流單位線法是目前預(yù)測降雨徑流型洪水常用的預(yù)報(bào)方法，其方法基礎(chǔ)來源于對歷史洪水總結(jié)分析并歸納成幾種類型的匯流單位線，實(shí)際應(yīng)用時根據(jù)具體情況選用與本次洪水相近的歷史洪水分析出來的單位線進(jìn)行疊加運(yùn)算來預(yù)報(bào)洪水過程。

單位線的具體定義是指在給定的流域上，單位時段內(nèi)時空分布均勻的一次降雨產(chǎn)生的單位凈雨量，在流域出口斷面所形成的地面(直接)徑流過程，單位凈雨量常取10 mm，控制單位線形狀的指標(biāo)有單位線洪峰流量qm，洪峰滯時TP及單位線總歷時TD，常稱單位線三要素，如圖1所示。

單位線的通俗解釋就是利用某流域一次完整的實(shí)測洪水過程和對應(yīng)的流域平均雨量過程的數(shù)據(jù)，首先確定平均降雨總量所產(chǎn)生的本次洪水徑流深(凈雨深)，然后利用該凈雨深和對應(yīng)徑流過程的倍比關(guān)系推算出單位凈雨深(10 mm)所對應(yīng)的洪水過程，這個單位凈雨深所對應(yīng)的洪水過程就是對應(yīng)于本次降雨類型的流域匯流單位線[1]。

人工推求某次洪水的單位線比較麻煩有時因雨洪關(guān)系選擇不當(dāng)根本難以求出，目前常用計(jì)算機(jī)軟件分析求得。實(shí)際使用時選擇與實(shí)際降雨相似雨型的單位線利用實(shí)際凈雨量(由降雨~徑流深相關(guān)圖查得)與單位凈雨的倍比關(guān)系再逐時段乘單位線洪水過程即預(yù)報(bào)出相應(yīng)洪水過程。

圖1　流域單位線示意圖

1問題的提出

流域匯流單位線來源于對歷史洪水的分析歸納，其應(yīng)用前提是預(yù)報(bào)時刻與歷史洪水時期的流域下墊面及河道情況必須一致，否則就失去了單位線的借鑒作用。實(shí)際上隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，測站上游經(jīng)常建有各類水工建筑物，天然洪水過程被人為改變，導(dǎo)致單位線預(yù)報(bào)方法精度偏低甚至失去作用，湯旺河伊新站位置見圖2。由圖2可以看出，該站上游洪水由3部分來水組成：

1)干流五營站控制的來水；

2)支流伊春站控制的來水；

3)友好河、雙子河等區(qū)間流域來水。

這3部分來水情況見表1。

圖2　湯旺河伊新站位置圖

1.1　伊新站當(dāng)前預(yù)報(bào)方法介紹

伊新站目前預(yù)報(bào)方案中采用五營站來水加上五營至伊新區(qū)間(包括伊春河流域)來水進(jìn)行該站的洪水預(yù)報(bào)。五營站來水由五營站自身預(yù)報(bào)方案求得：區(qū)間來水由已分析完成的區(qū)間降雨徑流預(yù)報(bào)方案求得，該方案采用經(jīng)驗(yàn)匯流單位線法[2]。

1.2　伊新站預(yù)報(bào)方案當(dāng)前存在問題

伊新站區(qū)間流域洪水預(yù)報(bào)采用降雨徑流經(jīng)驗(yàn)單位線法，雨量數(shù)據(jù)來源于伊春河、友好河、雙子河等流域雨量站，該站預(yù)報(bào)方案中的各類流域經(jīng)驗(yàn)匯流單位線均由天然狀態(tài)下的歷史洪水分析而來。隨著2010年伊春河流域西山水庫投入運(yùn)行，伊新站上游天然來水狀況被改變，西山水庫控制伊春河流域面積1 613 km2，幾乎控制了伊春站70%的來水量，致使伊新站部分來水失去了天然狀態(tài)，直接影響到了該站區(qū)間流域降雨徑流預(yù)報(bào)成果的精度，伊春站以上流域雨量站對伊新站洪水預(yù)報(bào)已失去直接利用的價值[3]。

1.3　解決建議

該站洪水預(yù)報(bào)當(dāng)前面臨的主要問題是因區(qū)間流域的較大支流被水庫控制，導(dǎo)致來水已不符合天然狀況下的雨洪關(guān)系，不能直接利用流域匯流單位線來預(yù)報(bào)洪水流量。文章提出的解決辦法就是將受水庫影響的流域從原預(yù)報(bào)方案的區(qū)間流域中分離出來，將水庫按一個測站來處理。這樣余下的區(qū)間流域仍是天然狀態(tài)，符合降雨徑流產(chǎn)匯流規(guī)律，可以繼續(xù)采用流域經(jīng)驗(yàn)匯流單位線法來進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)結(jié)果采用五營站流量加區(qū)間預(yù)報(bào)流量再加上水庫下泄流量即可。

2伊新站分割后區(qū)間流域匯流單位線推求分析

該站原區(qū)間流域被分割后因新的區(qū)間流域雨量站點(diǎn)和面積的變化，已不能再使用原方案中的單位線，必須重新分析計(jì)算對應(yīng)現(xiàn)有區(qū)間流域的單位線，具體方法如下：

1)選擇扣除水庫放流后的伊新站實(shí)測流量過程，然后再減去五營站對應(yīng)來水過程，減上游來水時注意在過程線上按洪水傳播時間錯時相減，這樣就得到了扣除水庫來水的天然產(chǎn)流來水過程。

2)利用新區(qū)間流域內(nèi)的雨量與天然狀況下的實(shí)測洪水過程來計(jì)算各場次洪水的匯流單位線(由專用分析軟件完成)，凈雨深仍由原方案中降雨~徑流相關(guān)圖查得。

2.1　應(yīng)用實(shí)例

因西山水庫投入運(yùn)行時間較短，可供選擇的較大級別實(shí)測洪水系列較少，文章以2014年7月伊新站實(shí)測洪水過程為例進(jìn)行本次洪水的經(jīng)驗(yàn)單位線分析計(jì)算。應(yīng)用該單位線以2003年8月該站一次洪水過程進(jìn)行預(yù)報(bào)擬合檢驗(yàn)?？鄢畮旌蜕嫌挝鍫I站來水后的區(qū)間流域洪水過程線見圖3。根據(jù)圖3洪水過程計(jì)算對應(yīng)本次洪水的徑流深(凈雨量)，由凈雨深和洪水過程利用分析軟件求出本次洪水的單位凈雨量(10 mm)所對應(yīng)的洪水過程，也就是由本次洪水所推求的區(qū)間流域經(jīng)驗(yàn)匯流單位線，見圖4。

圖3　區(qū)間流域2014年7月扣除五營站

本次分析得到的單位線，用2013年8月15日洪水來檢驗(yàn)，該次洪水流域平均凈雨量為50 mm，預(yù)報(bào)洪峰流量為1 670 m3/s，實(shí)測洪峰流量為1 560 m3/s，誤差為7.1%，符合《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》規(guī)定的降雨徑流預(yù)報(bào)法精度誤差<20%的標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)計(jì)算過程見表2和圖5[4]。

圖4　區(qū)間流域2014年7月22日洪水對應(yīng)匯流單位線

時段24h單位線/m3·s-1q計(jì)算流量過程(凈雨量為50mm)/m3·s-1區(qū)間底水(包括五營站來水)/m3·s-1水庫泄流/m3·s-1預(yù)報(bào)流量/m3·s-1伊新站實(shí)測洪水過程/m3·s-100070050750751115075045050125011502240120037010016701560315075018010010301360411055017050770109059045016050660882680400150506006737703501305053063885025012050420570

圖5伊新站2013年8月15日

洪水預(yù)報(bào)、實(shí)測過程對比圖

3結(jié)語

各類水利工程在調(diào)蓄防洪，開發(fā)利用水資源的同時也改變了流域的自然水文特性，使得一些以歷史洪水為基本規(guī)律總結(jié)分析而來的預(yù)報(bào)手段應(yīng)用價值嚴(yán)重降低，因此分析如何減少水工建筑物對洪水預(yù)報(bào)工作的影響顯得十分重要。及時分析和補(bǔ)充現(xiàn)有受影響流域的單位線，可以提高單位線的適用性和準(zhǔn)確性。文章因?qū)崪y資料所限，實(shí)例洪水檢驗(yàn)對比次數(shù)較少，待充實(shí)完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]黑龍江省水利廳.推求設(shè)計(jì)洪水過程線[S].哈爾濱：黑龍江省水文圖集，1996.

[2]包為民，張建云.水文預(yù)報(bào)(第4版)[M].北京：中國水利水電出版社，2009：16-19.

[3]莊一鸰，林三益.水文預(yù)報(bào)[M].北京：水利電力出版社，1986：36-38.

[4]葛守西.現(xiàn)代洪水預(yù)報(bào)技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，1999：125-145.

[作者簡介]孫卓(1979-)，女，吉林長嶺人，工程師；魏艷鳳(1976-)，女，黑龍江嫩江人，工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：P338

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)08-0030-03