李旭東

(安徽省阜陽水文水資源局，安徽 阜陽 236000)

0 引 言

王家壩水文站是淮河中游的重要洪水預報站，隨著大洪水預報體系逐漸完善，近年來對王家壩站的中小水洪水預報的要求逐步提高，中小水洪水預報對枯水年水利工程的合理調度、農業(yè)用水重要水源地的效益，起到至關重要的左右。

2018年5月下旬淮河流域王家壩以上有較強降雨過程，根據(jù)短歷時水文預報方案和水文預報模型對兩次降雨過程進行預報，預報結果較實際洪水過程有一定的誤差。

1 基本情況

1.1 王家壩站情況

王家壩站地處豫、皖兩省交界處，是淮河由豫入皖的第一個重要控制站。王家壩站總控制面積30 630 km2，息縣、潢川、班臺(大洪河)至王家壩區(qū)間面積為7 110 km2，與此控制面積相對應的王家壩站總流量是由淮河王家壩、官沙湖分洪道王家壩(釤崗)、王家壩進水閘、洪河分洪道地理城等4個斷面流量之和組成。

王家壩站以上右岸有浉河、竹竿河、寨河、潢河和白露河等匯入。它們均為山區(qū)性河流，河道坡降大，匯流速度快，洪水暴漲暴落。左岸有閭河、洪汝河等匯入。由于地勢較為平坦，洪水過程平緩，匯流時間較長。上游建有南灣、宿鴨湖等大型水庫，一定程度上阻止了枯水期水量的下泄。

1.2 上游水利工程情況

王家壩水文站以上，共有長臺關、息縣、潢川、班臺等4個主要控制站，如圖1所示。各控制站以上主要工程情況如下：

圖1 王家壩水文站以上各河流及預報根據(jù)站位置圖

長臺關以上有尖山、老鴨河2座中型水庫，以及眾多小型水庫和塘堰。

息縣站是淮河上游的主要控制站，息縣以上建有南灣、石山口2座大型水庫和6座中型水庫，南灣和石山口水庫面積占息縣控制面積的13.7%。

潢川為淮河上游右岸重要支流潢河的控制站，上游有香山水庫(中型)，支流潑陂河有潑河水庫(大型)和長洲河水庫(中型)，另有龍山攔河樞紐，4個水利工程流域面積占潢河流域面積54.7%。

班臺以上流域內有宿鴨湖、板橋、薄山、石漫灘4座大型水庫和楊莊、老王坡、蛟停湖3個滯洪區(qū)。

綜上所述，王家壩站以上流域復雜的水利工程現(xiàn)狀，在一定程度上降低了洪水預報的精度,同時也增加了預報的難度。

2 預報誤差簡述

2.1 降水

2018年5月16日～26日，淮河王家壩站以上有一次普遍降雨過程，平均降雨量115.3 mm，降雨中心主要分布息縣至王家壩區(qū)間淮河干流。本次降雨強度較大、面廣，降雨時間主要集中在5月17日～22日，平均降雨量72.8 mm，占整個降雨過程總量的63%。

2.2 水情

以2018年5月22日～31日王家壩站以上洪水過程為例，各站的洪水實測及預報情況見表1。

表1 王家壩以上各站洪水預報誤差統(tǒng)計表

由表1可知，洪峰流量預報最大誤差為息縣站，相差近1倍；峰現(xiàn)時間最大誤差為王家壩站提前出線36 h。

3 影響因素分析

3.1 水利工程因素

淮河流域上游存在大量的水利工程設施，以及日益頻繁的人類活動加劇了自然條件變化的不確定性和復雜性，上游小型水庫、塘壩、方塘的興建，在汛期剛開始對水量的攔蓄是汛期第一場洪水預報偏小的主要原因。

5月份洪水過程，洪水開始息縣以上大量來水被水庫攔蓄，隨著雨量的增大，上游水庫開始泄洪，先攔蓄后泄洪模式使得淮河流域洪水過程不集中，從而導致各站預報結果總體偏大。

3.2 資料代表性因素

首先，我們現(xiàn)有預報方案大都是根據(jù)有限資料分析所得的水文規(guī)律，不能完全代表不同條件下的水文規(guī)律。王家壩站的預報方案大都是對大洪水期間的連續(xù)洪水水文資料進行分析計算，在編制預報方案中選取的洪水流量大部分場次在2 000 m3/s以上，在利用這樣的方案對汛期第一場洪水或中小水作業(yè)預報時，盡管對洪水預報結果進行打折預報，具體峰量、時間預報誤差仍較大。

其次，在整個流域整個河段水文所需的河道流量、土壤含水量等數(shù)據(jù)無法直接獲取，只能通過以點代面或者其他參數(shù)間接得到，其代表的區(qū)域非常有限，無法真實地反映空間分布，在實際運用時，就會影響預報結果的準確性。

3.3 預報方法因素

根據(jù)淮河流域王家壩以上區(qū)域的特點將流域分成4個子流域計算，目前王家壩站采用經驗預報方案和模型預報方案兩種方法：

經驗預報方案：根據(jù)API原理計算凈雨，多年來，由于全球環(huán)境的變化，北方氣溫的升高，以及地下水的過量開采等原因，引起地下水位下降，這樣就導致前期雨量損耗值的變化，損耗值的多少直接影響前期影響雨量的大小，從而間接影響了整個流域凈雨的大??；以上各個環(huán)節(jié)誤差的傳遞最終也會使利用單位線進行河道產匯流計算，預報得出的最終洪水過程與實際存在誤差。

模型預報：主要采用新安江模型進行計算，根據(jù)著名水文模型TOPMODEL的創(chuàng)建者Keith J．Beven教授認為所有水文模型率定及預報都會出現(xiàn)不確定性的理論。由于沒有任何降雨-徑流模型可以反映真實徑流過程，非常精確地定義模型所需的初始及邊界條件是不可能的，水文預報模型率定只是基于歷史數(shù)據(jù)的分析，因各種自然因素和參數(shù)的選用原因，對洪水預報方案產生了一定的影響，從而引起誤差。

從經驗預報方案和模型預報來看，現(xiàn)行的水文預報方法多是在一定的物理成因基礎上作某些假定與簡化，選用的僅為主要的因素，按平均情況建立方案，往往忽視眾多因素，被忽略的因素也是造成方案點據(jù)成線偏離的主要原因，利用主要水文影響因素形成的預報關系線僅能代表大洪水趨勢，對特殊的洪水尤其是小洪水的預報精度較差。

4 建議及對策

綜合以上王家壩站洪水預報誤差分析的原因，提出以下建議：

(1)及時了解上游新建水利工程情況，在洪水預報期間，時刻關注上下游工程調度情況，針對上下游水利工程的調度實時調整相應的預報結果。

(2)由于中小水洪水之前來水量較小，根據(jù)前期來水量的多少確定前期影響水量的初始值，可以在一定程度上減少預報誤差的初始來源。使用以大洪水為前提總結的經驗關系線和單位線欠妥，隨著測驗技術與計算方法的改進與現(xiàn)代化的逐步實現(xiàn)，及時對水文資料系列的積累延伸，類似等級的降雨和小流量單獨分析，得出更適合的關系線。

(3)當預報和實際誤差較大時，可以根據(jù)人為的經驗減少預報的水量，以使期望預報與實際擬合的更好，此時，個人經驗起到很大的作用，應提高預報人員的預報技術經驗不斷豐富和完善。

(4)應建立合理的預報精度評價體系。隨著水文現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，水利工程的科學調度，預報誤差會逐漸減少，但變化莫測的自然條件及人類活動決定了預報精度無法維持不變，更不可能無限提高，而是隨當時的復雜程度波動的。