肖大遠(yuǎn) 鄧建明

（廣西沿海水文中心，欽州 535400）

1 流域概況

1.1 自然地理

大直河發(fā)源于廣西欽州市欽北區(qū)八寨溝欽北側(cè)，河流經(jīng)過欽州市欽北區(qū)大直鎮(zhèn)，于欽南區(qū)黃屋屯鎮(zhèn)料連村匯入灘營河，之后在黃屋屯鎮(zhèn)田寮村沖橋屯匯入茅嶺江。大直河流域位于廣西桂西南暴雨中心區(qū)，流域面積339 km2，地貌以山地為主，地勢大致西北高，東南低，高程10～523 m。干流長67 km，平均坡降1.01‰，河床坡陡水急，暴雨易形成洪水暴漲暴落。影響流域的暴雨天氣系統(tǒng)主要有熱帶氣旋、鋒面、低渦、切變線、赤道輻合線等；流域雨量充沛，汛期熱帶氣旋活動頻繁、高溫多雨，暴雨集中、頻繁、強(qiáng)度大，多年平均降水量2 190 mm，年最大日降水量大都出現(xiàn)在7—8月；7—9月常受臺風(fēng)襲擊，由熱帶氣旋帶來的暴雨過程一般持續(xù)1～2 d，降雨強(qiáng)度大、范圍廣，洪水峰高量大，以單式峰為主，歷時2～4 d。其他天氣系統(tǒng)造成的降水有時影響時間達(dá)7 d左右，影響時段長。

1.2 站點信息

大直水文站為中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目，設(shè)于2014 年，位于廣西欽州欽北區(qū)大直鎮(zhèn)大直圩。大直水文站以上流域水系主要由2條支流組成，分別是那天河和大直河，在水文站斷面上游5.5 km處匯合，大直河流經(jīng)大直鎮(zhèn)，貫穿整個大直城鎮(zhèn)區(qū)，大直街河段灣道迂回較多，沿程主要水工建筑物有大小共5座橋梁及一個滾水壩，水文站下游10.5 km 與灘營河匯合，流經(jīng)黃屋屯鎮(zhèn)西顯村再與茅嶺江匯合。大直水文站流域上游站點分布有屯寬、屯品、那光、英雄、大直等5 個雨量站，大直河流域站網(wǎng)分布圖見圖1。大直河大直圩以下河段水位測驗受海水漲落潮影響。

圖1 大直河流域示意圖

2 資料選用及多元回歸方程模型的建立

2.1 資料分析及處理

（1）洪水場次的選取。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)水利廳關(guān)于開展中小河流水文（位）站警戒水位復(fù)核工作的通知》及《廣西水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》，大直水文站2019年開始正式確立警戒水位為8.0 m，依照廣西執(zhí)行的“預(yù)測-預(yù)警-預(yù)報”水情服務(wù)工作新模式，即水位在7.5 m 以上時向社會發(fā)布水位預(yù)警。對建站以來2016—2021 年所有洪水進(jìn)行篩選，并優(yōu)先選用洪水水位在6.0 m以上的洪水場次進(jìn)行分析，共選取了23場次洪水，資料洪水水位最低為

6.13 m，最高為10.23 m。

（2）場次洪水面降雨量P面的計算。對流域內(nèi)所有雨量站進(jìn)行統(tǒng)計，面平均降雨量采用算術(shù)平均法計算。由于那光、屯寬兩個雨量站距離大直水文站斷面距離較遠(yuǎn)，在進(jìn)行面平均雨量計算時，這兩個站的雨量采用前一個時段降雨量計算，其他各站雨量采用當(dāng)前時段降雨量，再采用算術(shù)平均法計算面平均雨量。起始降雨量以洪水水位起漲前幾個時段降雨量開始計算，至出現(xiàn)最大1 h、2 h、3 h降雨量止，統(tǒng)計計算本場次洪水面降雨量。

（3）降雨歷時T歷統(tǒng)計。從起始降雨量至最大1 h、2 h、3 h 降雨量止，統(tǒng)計小時雨量大于2 mm 的時段，作為本次洪水的降雨歷時。

（4）起漲水位。統(tǒng)計本場洪水的起漲水位Z起、洪峰水位Z峰和同時水位Z同。同時水位Z同以最大1 h、2 h、3 h 降雨量止的時間對應(yīng)的水位統(tǒng)計。

（5）峰現(xiàn)時間統(tǒng)計。最大1 h、2 h、3 h 小時降雨量止的時間至洪峰水位出現(xiàn)時間的差值。

2.2 多元回歸方程工作原理

根據(jù)水文站現(xiàn)有多場次的洪水水文資料，利用洪峰水位與面降雨量、降雨歷時、起漲水位、同時水位之間的關(guān)系，使用最小二乘法對已知數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳線性擬合，建立多元回歸方程。

用電子表格函數(shù)Linest 進(jìn)行回歸方程建立，取各次洪峰水位與相應(yīng)的P面、T歷、Z起、Z同為參數(shù)建立多元回歸方程，形式為:Z峰=aP面+bT歷+dZ起+eZ同+C，采用最小二乘法原理擬合得出各參數(shù)系數(shù)，可得到預(yù)報回歸方程。

Linest 使用說明：選取5×5框→輸入“=,”→鍵入“l(fā)inest(數(shù)據(jù),參數(shù),ture)”→同時按“shift+ctrl+enter”，即得出各相應(yīng)參數(shù)，分別相乘得出相關(guān)方程。

經(jīng)擬合得到3種方案的方程為：

1 h預(yù)報方案:

2 h預(yù)報方案:

3 h預(yù)報方案:

式中：Z峰為洪峰水位，m；P面為面降雨量，mm；T2mm為降雨量大于2 mm 的降雨歷時，h；Z起為起漲水位，m；Z同為同時水位，m。

2.3 方案評定分析及修訂

2.3.1 方案評定依據(jù)

許可誤差是依據(jù)預(yù)報成果的使用要求和實際預(yù)報技術(shù)水平等綜合確定的誤差允許范圍?！端那閳箢A(yù)報規(guī)范》（GB/T 22482—2008）規(guī)定，根據(jù)洪水預(yù)報方法和預(yù)報要素的不同，對許可誤差作如下規(guī)定：①洪峰預(yù)報許可誤差。降雨徑流預(yù)報以實測洪峰流量的20%作為許可誤差；②洪峰出現(xiàn)時間預(yù)報許可誤差。峰現(xiàn)時間是以預(yù)報根據(jù)時間至實測洪峰出現(xiàn)時間之間時距的30%作為許可誤差，當(dāng)許可誤差小于3h或一個計算時段長，則以3h或一個計算時段長作為許可誤差。

2.3.2 方案評定結(jié)果及修訂

按《水文情報預(yù)報規(guī)范》規(guī)定，進(jìn)行方案評定時，水位預(yù)報誤差以不大于水位漲幅的0.2 系數(shù)為合格，預(yù)報時間誤差以不大于3 h 為合格進(jìn)行批判，分別統(tǒng)計水位和時間預(yù)報的合格率。經(jīng)統(tǒng)計，3 種方案兩個指標(biāo)合格率見表1 和表2。由表1、表2 可知，最大2 h 方案無論在預(yù)報水位誤差方面還是時間誤差方面均略優(yōu)于其他兩種方案。

根據(jù)表1、表2 可知，方案2 中有3 場洪水預(yù)報誤差大于0.5 m，因此從優(yōu)選出來的2 h 方案中選出3 場洪水“2017.8.29”“2019.8.3”“2019.9.10”進(jìn) 行 突 出 點 分 析?！?017.8.29”洪峰是由兩場相隔13 h 的短歷時強(qiáng)主峰雨組成，中間無有效降水（小時降雨量小于2 mm），系統(tǒng)誤將兩場降水并作一場短歷時的強(qiáng)降水；“2019.8.3”“2019.9.10”兩場洪水均是由于持續(xù)的強(qiáng)降水造成，人為機(jī)械地將后面連續(xù)2～3 h 強(qiáng)降雨強(qiáng)制性地剔除，實際上在接下來的2～3個時段的降雨量與前兩個時段降雨量差別并不大。在對2 h 預(yù)報方案進(jìn)行修訂時，將“2017.8.29”洪水起漲點設(shè)定為洪水第一個拐點處，面降水量統(tǒng)計時將第1 場降水剔除；“2019.8.3”“2019.9.10”兩場洪水則要將面雨量統(tǒng)計至降雨量明顯減少為止。經(jīng)過上述技術(shù)處理得到新的2 h預(yù)報方案：

式中：Z峰為洪峰水位，m；P面為面降雨量，mm；T2mm為降雨量大于2 mm 的降雨歷時，h；Z起為起漲水位，m；Z同為同時水位，m。預(yù)報方案誤差分級統(tǒng)計表見表1、表2，預(yù)報方案評定成果顯示：水位預(yù)報合格率100%，時間預(yù)報合格率87%（表3）。

表1 4種預(yù)報方案洪峰預(yù)報誤差統(tǒng)計表

表2 4種預(yù)報方案洪峰出現(xiàn)時間預(yù)報誤差統(tǒng)計表

表3 大直水文站新2 h預(yù)報方案評定成果表

表3 大直水文站新2 h預(yù)報方案評定成果表（續(xù)）

3 結(jié) 語

（1）中小河流建站時間短，資料系列較短，尤其出現(xiàn)復(fù)峰時的洪水場次較少，今后要加強(qiáng)資料方面的收集，不斷延展資料系列。

（2）方案的編制是對過去經(jīng)驗的總結(jié)，要想實戰(zhàn)中提高洪峰預(yù)報值的精確度，還要結(jié)合暴雨中心位置、潮水規(guī)律進(jìn)行分析。

（3）編制的方案精度不高，可能是雨洪各要素選取時方法不合理，要重點分析誤差較大場次洪水要素選取的合理性。

（4）中小河流普遍存在洪水預(yù)報預(yù)見期短的特點，水情值班人員要及時關(guān)注雨水情發(fā)展，做好提前研判工作。

（5）不斷提高洪水預(yù)報技術(shù)，采取行之有效的更加先進(jìn)的水文預(yù)報手段，提高洪水預(yù)報的精度和預(yù)見期，才能真正達(dá)到中小河流防洪的目的，使人民群眾正常的生產(chǎn)生活得到保障，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。