李東平

(阜陽水文水資源局，安徽 阜陽 236000)

相應(yīng)水位預(yù)報是用河道中某時刻上站水位預(yù)報一定時間后下站水位的簡便方法。洪河方集站實測水文資料較少，目前尚未建立水文預(yù)報模型，但其洪峰水位的變化對洪河中下游防洪安全具有重要的指示作用，本文通過相應(yīng)水位法建立其預(yù)報方法，為防汛調(diào)度提供預(yù)警作用。

1 流域概況

洪河為淮河左岸支流，發(fā)源于河南省伏牛山區(qū)，自西向東流經(jīng)河南、安徽兩省，在阜南縣王家壩鎮(zhèn)附近匯入淮河。洪河在河南省班臺以上為上中游，分為兩支：南支為汝河，北支為小洪河；班臺以下為下游，分為兩支：南支為洪河，北支為洪河分洪道。洪河中下游地勢平坦，河道行洪能力較小，洪澇災(zāi)害頻繁。

2 相應(yīng)水位法

相應(yīng)水位法是根據(jù)天然河道內(nèi)洪水波運動原理，分析洪水波在運動過程中波上任一相位(相當(dāng)于水位過程線上某一時刻的水位)自上斷面?zhèn)鞑サ较聰嗝鏁r的相應(yīng)水位及其傳播速度的變化規(guī)律，尋求其經(jīng)驗關(guān)系，據(jù)以進行預(yù)報的一種簡便方法。假設(shè)天然河道水流大體已經(jīng)匯集于河槽，且下站來水主要來自于上游，又沒有回水頂托等外界因素影響，常常容易找到相應(yīng)的特征點(峰、谷和漲落洪段的反曲點等，見圖1)，從河段上、下站實測水位資料中摘錄相應(yīng)的洪峰水位值及其出現(xiàn)時間，就可點繪相應(yīng)洪峰水位關(guān)系曲線及其傳播時間曲線，根據(jù)曲線預(yù)報未來某時間的水位，其公式為:

圖1 天然河道上、下游兩站相應(yīng)水位過程線

Zp,l,t+T=f(Zp,u,t)

T=f′(Zp,u,t)

其中，Zp,u,t:指上站t時刻洪峰水位；Zp,l,t+T：指下站t+T時刻洪峰水位。

3 預(yù)測方案的制定及使用

3.1 班臺-方集站相關(guān)性分析

根據(jù)淮河防總淮汛〔2007〕1號文印發(fā)的班臺分洪閘洪水調(diào)度方案規(guī)定，在班臺水位低于33.49m時，控制水流從洪河經(jīng)方集站下泄至淮河。班臺至方集之間河槽較穩(wěn)定，水流不受工程調(diào)度影響；河段之間無較大旁側(cè)支流匯入且河段長僅42km，區(qū)間來水比例不大，方集站洪水組成主要是上游來水，在中小洪水時方集站水位亦不受淮河頂托影響，可以建立班臺至方集站在中小洪水時洪峰水位關(guān)系對方集站洪峰水位進行預(yù)測。

3.2 資料收集及預(yù)報方案的編制

因新一輪大規(guī)模治淮工程的實施，導(dǎo)致2007年之后洪河下段工況發(fā)生較大改變，故本文主要選取2008年至2019年的資料進行分析，統(tǒng)計分析結(jié)果如表1所列。根據(jù)表1中的班臺站與方集站相應(yīng)洪峰水位建立關(guān)系曲線圖，如圖2所示。

圖2 班臺-方集站相應(yīng)洪峰水位關(guān)系圖

表1 洪河班臺與方集歷年洪峰水文要素表

根據(jù)表1中班臺站洪峰與班臺-方集站洪峰傳播時間，建立了班臺洪峰水位與傳播時間關(guān)系圖，如圖3所示。從圖3中可以看出，除2016年6月下旬的洪水由于前期底水較低導(dǎo)致該次洪峰傳播時間異常之外，其他場次洪峰傳播時間都位于10-20h的區(qū)間內(nèi)，考慮班臺站至方集站之間河段較短，傳播時間無較大變化，故對傳播時間不再作進一步預(yù)報。

圖3 班臺洪峰水位與班臺-方集洪峰傳播時間關(guān)系圖

3.3 預(yù)報方案的使用及精度評定

根據(jù)建立的班臺-方集站相應(yīng)洪峰水位關(guān)系曲線對方集站洪峰水位進行了預(yù)報，結(jié)果如表2所列。根據(jù)GB/22482-2008《水文情報預(yù)報規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，由于資料選取的歷次洪水中方集站水位在預(yù)見期內(nèi)變幅的20%均小于0.10m，因此以0.10m作為許可誤差。按照規(guī)范相關(guān)規(guī)定，對方集站洪峰水位預(yù)報方案利用的資料進行了精度檢驗，具體如表3所列，根據(jù)檢驗結(jié)果判定上述預(yù)報方案等級為丙級。

表2 方集站洪峰水位實測值與預(yù)測值對比表

表3 洪河方集站洪峰水位預(yù)報方案精度檢驗表

4 結(jié)束語

2020年7月下旬，利用建立的班臺-方集站相應(yīng)洪峰水位預(yù)報方案預(yù)測方集站洪峰水位將達(dá)到警戒水位附近，經(jīng)實踐檢驗，預(yù)報結(jié)果較為準(zhǔn)確，說明該方案在方集站具有較好的適應(yīng)性。但由于自洪河下段治理以來，洪水場次較少、方案樣本容量較小，且對高水洪水時班臺分洪閘進行分洪時的影響因素等資料尚需完善，目前上述預(yù)報方案精度等級較低，仍有待于進一步展開和深入研究。