董向東

摘 要：流域匯流單位線是流域出口洪水過程的簡(jiǎn)化表述方式，是開展降雨徑流型短期洪水預(yù)報(bào)的必備工具。推求流域匯流單位洪水過程線是流域制作洪水預(yù)報(bào)方案的重要基礎(chǔ)性工作，推求方法有人工推算法和計(jì)算機(jī)擬合法，各自代表就是瞬時(shí)單位線法與規(guī)劃求解法。文中采用實(shí)例數(shù)據(jù)，分別就這兩種方法的適用條件和推求過程做了簡(jiǎn)要對(duì)比分析，通過檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)精度差異提出了原因和應(yīng)用注意事項(xiàng)，文中結(jié)論僅代表實(shí)例流域應(yīng)用結(jié)果，僅供參考。

關(guān)鍵詞：降雨徑流；流域匯流；單位洪水過程；洪水預(yù)報(bào)；計(jì)算機(jī)擬合

中圖分類號(hào)：P338.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）04-0166-02

Abstract： The catchment unit hydrograph is a simplified expression of the flood process at the outlet of a basin， and is a necessary tool for short term flood forecasting of rainfall runoff type. It is an important basic work to deduce the unit flood hydrograph of watershed confluence. There are artificial calculation method and computer fitting method， which are represented by instantaneous unit hydrograph method and planning solution method respectively. Using case data， this paper makes a brief comparison and analysis of the applicable conditions and calculation process of the two methods， and through the test results， puts forward the reasons for the difference of precision and the matters needing attention in the application. The conclusion in the paper only represents the application result of the case basin.

Keywords： rainfall runoff； drainage basin confluence； unit flood process； flood forecast； computer fitting

1 單位線法洪水預(yù)報(bào)的適用條件

流域洪水預(yù)報(bào)目前主要采用上下游相應(yīng)水位（流量）預(yù)報(bào)和降雨徑流預(yù)報(bào)法。降雨徑流預(yù)報(bào)方法一般用在預(yù)報(bào)站上游無參照站，或參照站與預(yù)報(bào)站之間水位流量關(guān)系紊亂，無法建立相應(yīng)數(shù)學(xué)關(guān)系的情形。預(yù)報(bào)依據(jù)為上游降雨過程，預(yù)報(bào)過程分為產(chǎn)流和匯流兩個(gè)階段，產(chǎn)流分析為了確定降雨在扣除蒸發(fā)、下滲、截留損失后形成徑流匯入河道的有效雨量；匯流分析是確定有效降雨（形洪降雨）在預(yù)報(bào)斷面產(chǎn)生徑流的過程，徑流過程一般以徑流歷時(shí)和洪峰流量表示。產(chǎn)流分析可由降雨、徑流相關(guān)圖確定有效雨量。匯流分析過程就是利用匯流單位線來確定有效降雨在流域斷面形成的洪水過程，一個(gè)流域會(huì)根據(jù)各次降雨特點(diǎn)的不同分析出多條匯流單位線，也可以根據(jù)情況將多條單位線概化為一條單位線，這取決于預(yù)報(bào)工作實(shí)際需要和具體流域情況。

2 單位線簡(jiǎn)介

流域匯流單位線是為了推求一定量級(jí)的有效降雨在某一河道斷面形成的洪水過程而人為假定的一個(gè)徑流過程。通俗點(diǎn)說就是一定數(shù)量級(jí)（單位數(shù)量）的凈雨，在某一斷面產(chǎn)生的洪水過程，實(shí)際工作中由流域歷史雨洪資料反推求得。單位線同實(shí)際洪水過程線一樣具有“洪峰滯時(shí)”（指降雨歷時(shí)中間點(diǎn)至洪峰的時(shí)距）；“徑流歷時(shí)”；“峰值”等要素。單位凈雨深常取10mm，時(shí)段一般取3、6、12h（取決于降雨時(shí)段）。如果單位線時(shí)段為瞬時(shí)（1秒），則稱之為瞬時(shí)單位線。實(shí)際洪水預(yù)報(bào)時(shí)就是利用凈雨與單位凈雨的倍比關(guān)系預(yù)報(bào)洪水過程。

3 流域匯流單位線推求方法介紹

利用歷史雨洪資料推求單位線方法較多，原始手工方法有列表計(jì)算法、試錯(cuò)法、圖解法等，這些方法因費(fèi)時(shí)費(fèi)力還易出錯(cuò)，已逐漸淘汰。本文以計(jì)算機(jī)擬合技術(shù)為基礎(chǔ)采用規(guī)劃求解法來進(jìn)行單位線推求分析。

3.1 規(guī)劃求解法簡(jiǎn)介

該方法是線性規(guī)劃數(shù)學(xué)法的實(shí)際應(yīng)用，功能就是事先假定初始值（待求解值），通過電腦試算使求解值在特定條件下滿足誤差最小的要求，從而間接得到計(jì)算結(jié)果。實(shí)際應(yīng)用時(shí)已有洪水過程和對(duì)應(yīng)凈雨量為初始條件，計(jì)算機(jī)優(yōu)選出過程線，通過設(shè)置的約束條件，使初始假定單位線逐步調(diào)整到計(jì)算結(jié)果與歷史洪水過程誤差最小。

3.2 瞬時(shí)單位線法介紹

為了分析對(duì)比，下面介紹瞬時(shí)單位線法，該方法是為了簡(jiǎn)化推求流域匯流單位線的需要而采用數(shù)學(xué)模型概化流域徑流過程而計(jì)算出的瞬時(shí)時(shí)間段的單位線，即無論凈雨時(shí)段是多少，求得的瞬時(shí)單位線可以轉(zhuǎn)換為任意時(shí)段，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，計(jì)算過程主要通過求出參數(shù)n、k后，利用公式u（t），得到單位線過程，具體使用時(shí)要借助S（t）曲線表。

4 實(shí)例應(yīng)用

以某次洪水過程為例（流域面積560km2，降雨時(shí)段△t=3h），分別采用規(guī)劃求解法推求的單位線和瞬時(shí)單位線法模擬本次洪水過程。詳見表1、表2。

5 結(jié)論

由附表計(jì)算結(jié)果可知，規(guī)劃求解法單位線模擬計(jì)算結(jié)果精度要高于瞬時(shí)單位線法，建議實(shí)際工作中優(yōu)先使用該方法。瞬時(shí)單位線法使用門檻較低，隨時(shí)可查用的s（t）曲線表，但經(jīng)過時(shí)段轉(zhuǎn)換后的瞬時(shí)單位線概化程度較高，精度隨之降低，因此該方法適用于缺少實(shí)測(cè)資料流域的應(yīng)急預(yù)報(bào)。

受資料限制，任何單位線都有應(yīng)用局限性，實(shí)際工作中應(yīng)針對(duì)流域具體情況分析單位線精度，及時(shí)補(bǔ)充更新或修正單位線才能更好地用于實(shí)際工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧先俊.陸地水文學(xué)[M].北京：水利電力出版社，1984.

[2]李慧瓏.水文預(yù)報(bào)[M].北京：水利電力出版社，1979.

[3]楊婧.降雨徑流型洪水預(yù)報(bào)方法實(shí)例分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（07）：206-207.