林展華

（廣西沿海水文中心上思水文中心站，廣西 上思 535500）

1 概況

上思縣位于廣西防城港市北部，縣域南部為廣西暴雨中心之一的十萬(wàn)大山暴雨帶。明江是上思縣內(nèi)最大河流，發(fā)源于十萬(wàn)大山暴雨區(qū)，明江流域各支流大多是山區(qū)性河流，流域面積小，坡降陡，加上地形、植被的影響極易產(chǎn)生峰高量大、暴漲暴落的洪水。防城港市的主要災(zāi)害性天氣為臺(tái)風(fēng)，以6～9月出現(xiàn)最多。平均每年有4次臺(tái)風(fēng)或熱帶氣旋過(guò)程影響防城港市，由熱帶氣旋帶來(lái)的暴雨過(guò)程一般持續(xù)1～2 d，此類暴雨過(guò)程一般降雨強(qiáng)度大、范圍廣，常常使各河流同時(shí)出現(xiàn)較大洪水，此類洪水峰高量大，以單峰為主，歷時(shí)3～5 d。上思縣每年汛期主要受熱帶氣旋帶來(lái)的降雨天氣系統(tǒng)的影響，暴雨洪水出現(xiàn)也主要是6～9月。明江流域洪水類型主要是暴雨型洪水，較大的洪水一般由熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)引起，每年的7～8月是明江流域的主汛期和大汛期，該時(shí)段出現(xiàn)年最高水位的概率最大。在妙水位站為上思縣明江流域下游重要的控制站，集水面積為1912 km2，在妙水位站上游5 km處建有平福電站，下游有寧明縣的鳩鴣電站，由于在妙上、下游較近距離內(nèi)均有水電站，故該站流量受水利工程影響，設(shè)為水位站。在妙水位站下游4 km為上思縣重點(diǎn)防洪城鎮(zhèn)在妙鎮(zhèn)，目前，在妙鎮(zhèn)還是一個(gè)不設(shè)堤防的集鎮(zhèn)，因而該鎮(zhèn)受明江洪水的影響較大。如2008年9月，上思縣受臺(tái)風(fēng)“黑格比”的影響，普降暴雨，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭遇洪水襲擊，地處明江干流的在妙鎮(zhèn)在洪災(zāi)中受損嚴(yán)重，大部分街道進(jìn)水，民房受淹，在妙鎮(zhèn)市場(chǎng)受淹水深約2.5 m，在妙鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué)淹深約1 m。據(jù)下游約20 km 的寧明縣那堪水文站統(tǒng)計(jì)，2008年9月洪水為1964年建站以來(lái)次大洪水。在妙水位站作為上思縣明江流域下游防汛抗洪的橋頭堡，為上思縣防汛抗災(zāi)提供快速、準(zhǔn)確的水文情報(bào)。

2 在妙水位站洪水預(yù)報(bào)方案的原理

在妙水位站洪水預(yù)報(bào)方案現(xiàn)采用廣西沿海水文中心上思縣中心水文站編制的《上思縣中心水文站洪水預(yù)警技術(shù)方案》，該方案主要基于相關(guān)分析法編制。由若干個(gè)隨機(jī)變量來(lái)估計(jì)或預(yù)測(cè)另一個(gè)隨機(jī)變量的期望值時(shí)建立的模型及所做的統(tǒng)計(jì)分析即相關(guān)分析。首先統(tǒng)計(jì)建站以來(lái)記錄到的若干場(chǎng)洪水的次洪面降雨量P、降雨歷時(shí)T、起漲水位Z起、同時(shí)水位Z同和漲幅等因素；再用電子表格函數(shù)linest 進(jìn)行回歸方程建立，取各次洪峰水位Z峰為因變量，相應(yīng)的次洪面降雨量P、降雨歷時(shí)T、起漲水位Z起、同時(shí)水位Z同等為自變量建立多元回歸方程，采用最小二乘法原理擬合得出各自變量的系數(shù)，得到連續(xù)最大3 h降雨量的預(yù)報(bào)回歸方程。在妙站從2017年開(kāi)始編制多元回歸預(yù)警方案，利用2015-2017年7場(chǎng)較大洪水資料初步建立了預(yù)報(bào)方程，此后適時(shí)對(duì)方案進(jìn)行修訂，不斷增加方案的實(shí)測(cè)洪水資料，2019年汛后，再次對(duì)在妙站方案進(jìn)行更新，使方案采用的洪水場(chǎng)次達(dá)16 場(chǎng)，修訂后使用的方案為：

方案一：Z=-18.75+0.025P+0.287T-0.091Z起+1.240Z同

方案二：Z=-11.25+0.012P+0.458T+1.093Z起

在方案的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)水文平臺(tái)的數(shù)據(jù)，快速統(tǒng)計(jì)好面降雨量、降雨歷時(shí)、起漲水位和同時(shí)水位等相關(guān)參數(shù)，代入預(yù)報(bào)方程計(jì)算預(yù)警預(yù)報(bào)結(jié)果。

3 影響洪水預(yù)報(bào)精度因素的探討

在妙水位站為近年新建的中小河流站，目前只有幾年的水文資料，但該區(qū)域作為上思縣重要防洪區(qū)域之一，水文情報(bào)對(duì)該區(qū)域的防洪減災(zāi)顯得尤為重要。目前，在妙水位站根據(jù)近幾年的水文資料建立的預(yù)警預(yù)報(bào)方案，但在方案實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)洪水預(yù)報(bào)情況與洪水實(shí)際情況還有無(wú)規(guī)律的偏差現(xiàn)象，這不利于上思縣內(nèi)明江下游流域的防洪抗災(zāi)工作。為了更好地為當(dāng)?shù)卣块T(mén)提供快速準(zhǔn)確的水文情報(bào)，做好防洪減災(zāi)工作，分析影響在妙水位站洪水預(yù)報(bào)精度的因素以提高在妙水位站的洪水預(yù)報(bào)精度，不斷完善預(yù)警預(yù)報(bào)方案顯得尤為迫切。

（1）雨量站點(diǎn)密度以及位置分布的合理性對(duì)面降雨量計(jì)算的影響。降雨量作為推算洪水的重要因子，對(duì)斷面流域降雨量的推算準(zhǔn)確與否將直接影響洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。在妙水位站的洪水預(yù)報(bào)方程僅采用在妙斷面流域內(nèi)已有的那派、平福及在妙雨量站作為統(tǒng)計(jì)，且這3 個(gè)雨量站均布設(shè)在明江沿岸，屬于沿江而下一線三點(diǎn)式分布。預(yù)報(bào)方案中即使將收集到的每場(chǎng)洪水的降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)度都考慮進(jìn)去，面雨量這一參數(shù)也由于雨量站點(diǎn)過(guò)少且分布位置不合理而存在未能更切近實(shí)際面雨量的問(wèn)題。因此，在妙斷面流域雨量站點(diǎn)密度以及位置分布的合理性對(duì)面降雨量計(jì)算的影響直接影響了預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）上、下游水電站的影響。在妙水位站上游5 km 處為平福電站，汛期無(wú)洪水時(shí)會(huì)正常排水發(fā)電，在明江流域?qū)⒁l(fā)生暴雨洪水時(shí)，電站會(huì)提前排水以降低水位，如此一來(lái)電站對(duì)洪峰傳播的減緩和削弱作用較明顯，在妙站下游的鳩鴣電站對(duì)上游的壅水作用也影響了洪水的傳播速度和洪水的漲幅。因此在妙站上、下游水電站都影響在妙站洪水預(yù)報(bào)的精度。

（3）起漲水位和同時(shí)水位參數(shù)的權(quán)重先后。在起漲階段流量較小，起漲前期受平福電站影響較大，水位上升較慢，預(yù)報(bào)方程中，選用起漲水位作自變因素的預(yù)報(bào)方程不如選用同步水位作自變因素的預(yù)報(bào)方程得到預(yù)報(bào)效果好，這也說(shuō)明由電站的影響起漲水位作自變參數(shù)時(shí)代表性較差。因而預(yù)報(bào)作業(yè)中對(duì)這兩個(gè)因素的采用與否以及權(quán)重先后也會(huì)影響預(yù)報(bào)值。

（4）預(yù)報(bào)方案中未列入的其他因素。在妙站方案的建立是根據(jù)相關(guān)因素分析法推求預(yù)報(bào)回歸方程，其他因素對(duì)各場(chǎng)次洪水傳播的影響被假設(shè)為一樣，但近年來(lái)明江流域下游的河床被無(wú)序地抽挖泥沙，使河流的各種水力要素有了不小的變化，如河道變深、阻水因素變小等，這使得現(xiàn)洪水傳播時(shí)間發(fā)生變化。在妙站下游不遠(yuǎn)處為寧明縣的鳩鴣電站，受電站壅水頂托的影響，在妙站以下河床泄洪將變緩，但在作業(yè)預(yù)報(bào)時(shí)，未考慮這一因素對(duì)洪水傳播的影響。在洪水水文預(yù)報(bào)中，蓄滿產(chǎn)流的雨量是一個(gè)不可忽視的因素，它的大小直接影響到流域產(chǎn)流量和匯流時(shí)間，即使降雨量相同，但流域前期干旱程度不同，那么流域產(chǎn)流量不同，出現(xiàn)的洪峰水位和相應(yīng)流量也會(huì)有差異。在妙站的洪水預(yù)報(bào)回歸方程中，沒(méi)有考慮蓄滿產(chǎn)流的雨量這一水文要素，而是忽略這一因素用同樣的方法推算洪峰水位，因此也是預(yù)報(bào)情況與實(shí)際情況出現(xiàn)差異的原因之一，從而影響了洪水預(yù)報(bào)的精度。

4 各因素對(duì)預(yù)報(bào)精度的影響比較

通過(guò)上面的探討，初步分析了影響在妙水位站洪水預(yù)報(bào)的各種因素，當(dāng)然還可能有上文中未考慮到的因素。顯然，在妙水位站用相關(guān)因素分析的方法建立洪水預(yù)報(bào)方案時(shí)，也存在較多無(wú)法量化的影響因素，這些無(wú)法量化的因素未能列入預(yù)報(bào)回歸方程的因變量中。目前，因資料條件的限制，本文只定性地對(duì)各個(gè)影響在妙水位站洪水預(yù)報(bào)精度的因素進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討，各個(gè)因素對(duì)該站洪水預(yù)報(bào)值的影響程度沒(méi)有作量化分析，主要是由于在妙站目前收集到的洪水資料數(shù)量還不足以做出對(duì)各影響要素進(jìn)行細(xì)致分析的統(tǒng)計(jì)和比較。洪水預(yù)警預(yù)報(bào)作業(yè)方案的建立技術(shù)要求高，目前根據(jù)回歸方程建立的方案不一定適合在妙站的實(shí)際情況，在預(yù)報(bào)作業(yè)時(shí)也不應(yīng)照搬預(yù)報(bào)方程，必須進(jìn)行具體的、動(dòng)態(tài)的分析，綜合各因素考慮進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。

5 對(duì)廣西沿海中小河流預(yù)警預(yù)報(bào)的幾點(diǎn)建議

（1）廣西沿海的中小河流站均是近年來(lái)的新建站，大部分站點(diǎn)建站以來(lái)發(fā)生洪水不多，洪水預(yù)報(bào)方案建立時(shí)可選擇資料較少，很多站都沒(méi)有高水位的洪峰進(jìn)行驗(yàn)證，因此預(yù)警方案的建立不可一蹴而就，應(yīng)不斷完善和進(jìn)化。

（2）中小河流站普遍有流域小，河長(zhǎng)短、洪水變化快的特點(diǎn)，但也有其差異性，且水文預(yù)報(bào)具有高度的復(fù)雜性，在建立預(yù)警預(yù)報(bào)方案時(shí)，單一模型難以獨(dú)自解決，應(yīng)將多種方法聯(lián)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以達(dá)到更高的預(yù)報(bào)精度。如洪水資料場(chǎng)次較多，可采用不同水位級(jí)洪水分別建立方案，建立多套預(yù)報(bào)方案后進(jìn)行適用性分析，用較為擬合該流域的方案作為主要的預(yù)報(bào)方案。

（3）中小河流站在建立洪水預(yù)報(bào)方案以及在使用方案作預(yù)報(bào)時(shí)，應(yīng)充分考慮無(wú)法量化的影響因子，如流域類型、暴雨中心（或是否為全局性暴雨）、屬于山區(qū)性河流還是平原地區(qū)河流等。在預(yù)報(bào)作業(yè)中考慮這些無(wú)法量化的因素，對(duì)預(yù)報(bào)值進(jìn)行合理的調(diào)整。

（4）用近年的資料點(diǎn)繪新的水位流量關(guān)系曲線，以便對(duì)預(yù)報(bào)值進(jìn)行參證性檢驗(yàn)。