楊靜波，韋柳明，吳立愿

（1.廣西壯族自治區(qū)水文中心，南寧 530023；2.廣西壯族自治區(qū)水文中心來(lái)賓水文中心，廣西 來(lái)賓 546117）

水庫(kù)蓄水運(yùn)用以后，改變了原來(lái)河道的水利要素與水文特征，如水深和水面面積大大增加，水面必將變緩，流速減慢，糙率減小，原河槽兩岸的部分陸地變成水面，使徑流系數(shù)增大，地下水位抬升；水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)的匯流規(guī)律也與天然河道不同。目前，水工程聯(lián)合調(diào)度在長(zhǎng)江[1]、珠江[2]等洪水過(guò)程中都發(fā)揮了防洪減災(zāi)作用，而準(zhǔn)確、及時(shí)的洪水預(yù)報(bào)是工程調(diào)度的關(guān)鍵[3]。

受大藤峽水利樞紐蓄水影響，黔江武宣水文站水位抬高，黔江水流形態(tài)發(fā)生變化，武宣水文站的水位流量關(guān)系曲線已發(fā)生顯著的變化，給水文預(yù)報(bào)帶來(lái)了很大的不確定性。對(duì)于防汛以及社會(huì)公眾避險(xiǎn)來(lái)說(shuō)，水位是最直觀的指標(biāo)，水位的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到防洪搶險(xiǎn)工作的部署。

1 流域概況

1.1 斷面概況

黔江是珠江流域西江中游段，黔江武宣水文站位于廣西武宣縣城南門外窯步碼頭，設(shè)立于1934年12月，是黔江的控制站，控制流域面積196 655 km2，大藤峽水利樞紐位于其下游約62 km。

武宣水文站位于黔江河段武宣縣城，設(shè)于1934年?？刂屏饔蛎娣e196 655 km2，占黔江以上流域面積的99.0%，平均年徑流量約1350億m3。實(shí)測(cè)最大流量45 600 m3/s，發(fā)生于1949年，同年7月1日洪峰水位為65.08 m；實(shí)測(cè)最高水位發(fā)生在1994年6月18日20時(shí)洪峰水位65.32 m，其最大流量為44 500 m3/s。調(diào)查最大流量51 000 m3/s，發(fā)生于1902年，同年7月10日最高水位為66.76 m。

武宣站上游干流有遷江水文站，相距146 km，洪水平均傳播時(shí)間16 h；距上游支流柳江柳州站206 km，洪水平均傳播時(shí)間26 h；距上游支流洛清江對(duì)亭站174 km，洪水平均傳播時(shí)間24 h；距下游潯江大湟江口站96 km，洪水平均傳播時(shí)間12 h。武宣站大斷面圖見(jiàn)圖1。

1.2 水利工程

廣西境內(nèi)黔江以上流域上目前已建有的大型水庫(kù)有：紅水河上的龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂(lè)灘、橋鞏，柳江干流上的麻石、浮石、大浦、紅花，柳江支流貝江上的落久，柳江支流龍江上的拉浪、葉茂、洛東，黔江上的大藤峽水利樞紐，其中龍灘電站屬多年調(diào)節(jié)型水庫(kù)。

大藤峽水利樞紐位于廣西最大最長(zhǎng)的峽谷——大藤峽出口處，控制西江流域面積的56.4%、西江水資源量的56%，控制洪水總量占梧州站洪量的65%。集防洪、航運(yùn)、發(fā)電、水資源配置、灌溉等綜合效益于一體，是珠江流域關(guān)鍵控制性水利樞紐，被喻為珠江上的“三峽工程”。2020年3月10日，大藤峽水利樞紐正式下閘蓄水。

2 預(yù)報(bào)方案

2.1 洪水組成

黔江武宣站以上主要以柳江來(lái)水為主，紅水河次之。柳江柳州站來(lái)水一般占上游最大合成流量的53.9%，而柳州控制面積占柳州、遷江、對(duì)亭3站總控制面積的25.0%，不到最大合成流量的一半，說(shuō)明一般情況下柳江流域的暴雨不僅量大而且強(qiáng)度也大，洪水較紅水河陡漲陡落。依據(jù)2019年水利部修訂的《全國(guó)主要江河洪水編號(hào)規(guī)定》，武宣水文站流量達(dá)到25 000 m3/s是西江洪水編號(hào)的條件之一，統(tǒng)計(jì)黔江武宣水文站1950年以來(lái)流量大于25 000 m3/s的洪水場(chǎng)次，發(fā)現(xiàn)在2008年上游紅水河龍灘水電站未關(guān)閘蓄水之前的29場(chǎng)洪水中有25場(chǎng)柳江來(lái)水量大于紅水河來(lái)水量，而在2008年以后，受上游水庫(kù)調(diào)蓄影響，紅水河遷江站未出現(xiàn)超警洪水，黔江超警洪水均以柳江為主要來(lái)水。

黔江武宣水文站的洪水特點(diǎn)：洪水過(guò)程線較胖，洪峰多為駝峰或疊加峰，洪水歷時(shí)為1～3 d，洪峰持平時(shí)間為1～4 h，退水歷時(shí)為2～5 d。

2.2 武宣站洪水預(yù)報(bào)方案

黔江控制站武宣水文站采用以下預(yù)報(bào)方法：

2.2.1 相關(guān)圖預(yù)報(bào)

編制了3套洪峰水位預(yù)報(bào)方案：合成流量～水位相關(guān)法方案，趨勢(shì)法方案，多參數(shù)法方案。

（1）合成流量～水位相關(guān)法，∑Q=Q峰，柳州+Qt，對(duì)亭+Qt，遷江，方案為單一線。在計(jì)算合成流量時(shí)，如果遷江站處于漲水段，并且同時(shí)水位大于76.7 m，則遷江站的同時(shí)流量應(yīng)在原來(lái)的數(shù)值上加10%。方案合格率為74.0%，平均預(yù)見(jiàn)期為24 h。

（2）趨勢(shì)法，即以柳州站峰現(xiàn)時(shí)刻前3 h武宣站的漲幅為縱坐標(biāo)，以柳州站峰現(xiàn)時(shí)刻到洪峰時(shí)武宣站的漲幅為橫坐標(biāo)。方案合格率為74.6%，平均預(yù)見(jiàn)期為27 h。

（3）上游最大合成流量～上游最大合成流量時(shí)前36 h面平均降雨～武宣站同時(shí)水位～武宣站洪峰水位。方案合格率為85.7%，平均預(yù)見(jiàn)期為26 h。

2.2.2 中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)

武宣斷面（80112300）洪水預(yù)報(bào)方案有4個(gè)方案輸入：遷江（80111500）、柳州（80504000）、對(duì)亭（80514200）和區(qū)間，所用雨量站為遷江、上林、鄒圩、柳州、象州、對(duì)亭、中平、金秀和武宣等9個(gè)站，武宣站輸入采用馬斯京根河道連續(xù)演算法（MSK），區(qū)間輸入采用蓄滿產(chǎn)流模型（SMS）和滯后演算模型（LAG_3）（見(jiàn)圖2）。方案計(jì)算時(shí)段為1 h、3 h、6 h等3個(gè)不同類型的方案，方案輸出類型為河道流量，采用綜合單位線轉(zhuǎn)換生成河道水位。在作業(yè)預(yù)報(bào)過(guò)程中，與上游的輸入站點(diǎn)進(jìn)行河系預(yù)報(bào)，可以將預(yù)見(jiàn)期提前。

圖2 武宣站洪水預(yù)報(bào)方案框圖

2.2.3 洪水漲率分析法[4]

在洪水過(guò)程中依據(jù)漲率和洪水傳播時(shí)間等因素綜合考慮進(jìn)行預(yù)報(bào)。

2.2.4 經(jīng)驗(yàn)法

通過(guò)計(jì)算上游合成流量，再根據(jù)洪水組成、區(qū)間降雨，依據(jù)預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)確定折算系數(shù)來(lái)預(yù)報(bào)武宣水文站的洪峰流量。

3 洪水預(yù)報(bào)實(shí)例

3.1 實(shí)時(shí)水位流量校正

廣西水文中心在大藤峽水利樞紐蓄水后及時(shí)布置來(lái)賓水文中心及武宣水文站進(jìn)行實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)，建立臨時(shí)水位流量關(guān)系線。在不同的水位級(jí)下，其水位流量關(guān)系如下：

（1）當(dāng)水位低于50.0 m，流量小于8000 m3/s，水位流量關(guān)系比較散亂，首先根據(jù)上游洪水傳播時(shí)間組合推算，采用紅花電站、對(duì)亭水文站、遷江水文站合成流量與中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)流量進(jìn)行對(duì)比分析得出流量，再根據(jù)武宣站實(shí)測(cè)流量修正。

（2）當(dāng)武宣水文站水位高于50.0 m，流量大于8000 m3/s，水位流量呈單一線關(guān)系，根據(jù)大藤峽水利樞紐蓄水后測(cè)驗(yàn)流量定水位流量關(guān)系曲線，直接查線水位得流量。

此外，按測(cè)報(bào)任務(wù)要求，武宣水文站需上報(bào)旬月平均流量，旬月平均流量推求同上述原理，采用上游紅花電站、對(duì)亭水文站、遷江水文站的旬月平均流量之和乘以1.1（為武宣水文站集水面積與上游輸入站集水面積之比），0.1為估算的區(qū)間水量。

3.2 2020年6月洪水預(yù)報(bào)

2020年黔江武宣水文站出現(xiàn)4場(chǎng)超警戒水位洪水。該站于2000年6月7日05時(shí)出現(xiàn)第一場(chǎng)超警洪水，洪峰水位57.05 m（警戒水位55.7 m），超警1.35 m，漲幅4.22 m；受持續(xù)降雨和上游來(lái)水影響，武宣水文站于6月9日03時(shí)、6月11日01時(shí)再次出現(xiàn)兩場(chǎng)復(fù)式超警洪水，洪峰水位分別為56.43 m（超警0.73 m）、57.39 m（超警1.69 m）；7月13日04時(shí)，武宣水文站又出現(xiàn)56.01 m的洪峰水位，超警0.31 m。黔江武宣水文站2020年6月4場(chǎng)警洪水過(guò)程線見(jiàn)圖3。下文將著重對(duì)第1場(chǎng)超警洪水的預(yù)報(bào)過(guò)程進(jìn)行闡述。

圖3 黔江武宣水文站2020年6月4場(chǎng)警洪水過(guò)程線圖

3.2.1 首次預(yù)報(bào)

2020年6月4日21時(shí)，黔江武宣水文站出現(xiàn)53.84 m的洪峰，相應(yīng)流量16 000 m3/s，2020年6月5日下午，該站水位出現(xiàn)復(fù)漲，根據(jù)上游來(lái)水情況，經(jīng)洪峰水位預(yù)報(bào)圖、上游合成流量、中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、洪水漲率分析法等方法綜合研判，上游最大合成流量約為25 000 m3/s。

查歷年水位流量關(guān)系線，相應(yīng)水位為55.5 m，考慮大藤峽蓄水影響，經(jīng)“自治區(qū)-直屬中心-中心水文站”三級(jí)會(huì)商，對(duì)6月1日～6月5日臨時(shí)線趨勢(shì)外延，取預(yù)報(bào)水位56.0 m，于2020年6月5日17時(shí)發(fā)出水文預(yù)報(bào)：6月7日凌晨將出現(xiàn)水位56 m左右的洪峰水位。

3.2.2 滾動(dòng)預(yù)報(bào)

（1）2020年6月6日10時(shí)，武宣水文站水位已達(dá)55.54 m，根據(jù)本場(chǎng)洪水新測(cè)的實(shí)測(cè)流量，之前定的臨時(shí)水位流量關(guān)系線偏低，按照最新的臨時(shí)水位流量關(guān)系線（見(jiàn)圖4），進(jìn)行高水延長(zhǎng)，查臨時(shí)水位流量關(guān)系線得水位為56.9 m。

圖4 黔江武宣水文站2020年6月6日臨時(shí)水位流量關(guān)系線及趨勢(shì)外延線圖

（2）利用中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)報(bào)，在2020年6日10時(shí)計(jì)算出武宣站將出現(xiàn)最大流量約為23 600 m3/s，查臨時(shí)水位流量關(guān)系線，預(yù)報(bào)水位為57.2 m。

（3）水位漲率法，依據(jù)柳江柳州水文站以上的水情分析，預(yù)計(jì)柳州站的洪峰時(shí)間為6日05時(shí)，假設(shè)武宣水文站的洪水過(guò)程于6日09時(shí)達(dá)到最大漲率，根據(jù)多年洪水場(chǎng)次統(tǒng)計(jì)，該站峰現(xiàn)時(shí)間一般出現(xiàn)在最大漲率20～24 h之后，運(yùn)用水文漲率法預(yù)報(bào)出武宣站洪峰水位為56.96 m。

圖5 黔江武宣水文站2020年6月6日漲率過(guò)程線預(yù)報(bào)圖

綜合3套方案，經(jīng)“自治區(qū)-直屬中心-中心水文站”三級(jí)會(huì)商，取預(yù)報(bào)水位57.0 m。自治區(qū)水文中心、來(lái)賓水文中心、武宣水文站于6月6日11時(shí)發(fā)布洪水滾動(dòng)預(yù)報(bào)：預(yù)計(jì)武宣水文站將于6月7日05時(shí)前后出現(xiàn)57.0 m左右的洪峰水位。

3.2.3 預(yù)報(bào)效果

黔江武宣水文站實(shí)際于6月7日05時(shí)出現(xiàn)洪峰，水位為57.05 m，超過(guò)警戒水位1.35 m，相應(yīng)流量23 700 m3/s。

本次預(yù)報(bào)黔江武宣水文站峰現(xiàn)時(shí)間與實(shí)際出峰時(shí)間一致，預(yù)報(bào)水位值與洪峰水位僅相差0.05 m，預(yù)報(bào)成果優(yōu)良。

2020年，武宣水文站后續(xù)的3場(chǎng)超警洪水參考了首場(chǎng)洪水的預(yù)報(bào)方法，均取得較高的預(yù)報(bào)精度。實(shí)踐證明，實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)校正對(duì)提高預(yù)報(bào)精度有著至關(guān)重要的作用。

4 展望

（1）在黔江武宣水文站2020年的洪水預(yù)報(bào)過(guò)程中，實(shí)時(shí)水位流量校正過(guò)程只對(duì)武宣水文站高于50 m的水位、流量大于8000 m3/s建立水位流量關(guān)系。在今后的工作中，隨著監(jiān)測(cè)資料的不斷完善，需對(duì)武宣水文站水位、實(shí)時(shí)流量、大藤峽不同的壩前水位建立相關(guān)關(guān)系，才能更直觀的體現(xiàn)大藤峽蓄水對(duì)武宣水文站的影響，也為作業(yè)預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

（2）實(shí)時(shí)修正。對(duì)積累幾年的洪水資料后武宣水文站的預(yù)報(bào)相關(guān)圖及中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)方案進(jìn)行修正，比如相關(guān)圖可建立上游合成流量水位、大藤峽壩前水位（或大藤峽預(yù)計(jì)調(diào)控水位）作為因子的關(guān)系圖。

（3）隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，受水利工程影響的河流愈來(lái)愈多，水文預(yù)報(bào)從業(yè)者需要不斷加深水利工程對(duì)河道影響的研究，不斷總結(jié)成功預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，完善預(yù)報(bào)方案，及時(shí)掌握大藤峽水利樞紐的蓄泄計(jì)劃，才能提高受水利工程影響的水文站的預(yù)報(bào)精度和預(yù)見(jiàn)期，更好地為防洪減災(zāi)服務(wù)。