楊欣磊，楊 鵬

（1.天津市龍網(wǎng)科技發(fā)展有限公司，天津 300170；2.海河水利委員會水文局，天津 300170）

1 概述

漳衛(wèi)南運河為海河水系五大河系之—，地處太岳山以東、黃河與徒駭馬頰河以北、滏陽河以南，上游分漳河、衛(wèi)河兩大支流。漳河發(fā)源于山西省境內(nèi)太行山背風(fēng)山區(qū)，東與滏陽河為鄰，北接滹沱河及瀟河，西界沁河，南靠丹河及衛(wèi)河，地跨晉、冀、豫三省，干流長179 km，流域面積19220 km2，上游分清漳河與濁漳河兩大支流?？镩T口水文站是清漳河控制站，控制面積5060 km2，其上游支流清漳西源建有1座石匣中型水庫，控制面積754 km2。石梁水文站是濁漳河控制站，控制面積9652 km2，其南源、西源和北源分別建有漳澤、后灣、關(guān)河3 座大型水庫，控制面積分別為3146、1296、1747 km2，總庫容6.78億m3。清漳河與濁漳河在合漳處匯合后為漳河，觀臺水文站是漳河控制站，控制面積17800 km2，其下游出山口建有大型水庫岳城水庫。

由于太行山主脈橫貫漳河中部，將漳河流域分成東、西2 個產(chǎn)、匯流特點不同的區(qū)域。其中，清漳河地處太行山迎風(fēng)坡，多集中暴雨且坡陡流急，洪水往往峰高量大，是漳河洪水主要來源之地；濁漳河地處太行山背風(fēng)坡，暴雨頻次、量級均少于清漳河。根據(jù)降雨、洪水資料分析，漳河觀臺站以上洪水組成主要可以分成如下3 種情況：①以清漳河匡門口以上及石梁、匡門口、觀臺區(qū)間來水為主；②以石梁、匡門口、觀臺區(qū)間的暴雨為主；③以濁漳河漳澤、后灣、關(guān)河三水庫—石梁區(qū)間來水為主。觀臺以上流域水系，如圖1所示。

圖1 觀臺以上流域水系

本河系多年平均降水量500～700 mm。降水量分布受地形影響，山區(qū)—般在600～700 mm，平原為500～600 mm。降水年內(nèi)分布極不均勻，全年70%～80%降水集中在汛期6—9月。

2 洪水預(yù)報方案修編

由于原有的海河流域漳河水系3 個主要控制斷面石梁、匡門口、觀臺的洪水預(yù)報方案是基于1995年以前洪水資料編制的，精度低于乙級，不能滿足實時作業(yè)預(yù)報的需要。本文針對海河流域漳衛(wèi)河水系水文氣象特點和當(dāng)前漳河石梁、匡門口、觀臺3個水文斷面以上區(qū)域的下墊面情況和洪水特性［1］，利用1995年以后洪水資料，參照《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GBT 22482-2008）要求［2］，采用產(chǎn)流曲線、單位線產(chǎn)匯流模型和馬斯京根河道流量分段演算模型［3］，對漳河石梁、匡門口、觀臺3個水文站點進(jìn)行了預(yù)報方案修編和模型參數(shù)率定工作。

2.1 石梁水文站

2.1.1 斷面基本情況

關(guān)河水庫、漳澤水庫、后灣水庫到石梁水文站區(qū)間流域現(xiàn)有4 個水文站，即漳澤水庫、后灣水庫、關(guān)河水庫、石梁水文站。區(qū)間流域內(nèi)選用雨量站共計9 個，即漳澤、石梁、河南、后灣、故縣、榆社、蟠龍、關(guān)河、史北雨量站。

2.1.2 預(yù)報方案構(gòu)建

預(yù)報方案設(shè)置4 個方案輸入：①石梁—漳澤、后灣、關(guān)河水庫區(qū)間（控制面積3463 km2），區(qū)間產(chǎn)匯流模型分別采用產(chǎn)流曲線（P_RWLL）和單位線（UH_B）；雨量站控制權(quán)重采用泰森多邊形法；②漳澤水庫出庫，采用馬斯京根河道流量分段連續(xù)演算（MSK）到石梁；③后灣水庫出庫，采用馬斯京根河道流量分段連續(xù)演算到石梁；④關(guān)河水庫出庫，采用馬斯京根河道分段連續(xù)演算到石梁。方案計算步長為1 h，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 石梁站預(yù)報結(jié)構(gòu)

2.1.3 模型參數(shù)成果

（1）產(chǎn)流參數(shù)。土壤最大初損量Im=170；12個月的土壤含水量日衰減系數(shù)分別為0.90、0.90、0.90、0.90、0.90、0.85、0.85、0.85、0.90、0.90、0.90、0.90；P+Pa-R相關(guān)性，詳見表1。

表1 石梁水文站區(qū)間流域P+Pa-R相關(guān)性mm

（2）匯流參數(shù)。石梁水文站區(qū)間流域單位線，詳見表2。

表2 石梁水文站區(qū)間流域單位線

（3）馬斯京根河道流量分段連續(xù)演算模型參數(shù)，詳見表3。

表3 馬斯京根模型參數(shù)

（4）場次洪水合格率統(tǒng)計，詳見表4。

表5 石梁水文站率定期場次洪水峰現(xiàn)時間統(tǒng)計h

（5）方案評定。根據(jù)《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GBT 22482-2008）合格率準(zhǔn)則［4］，本次石梁預(yù)報方案參數(shù)檢驗采用1995—2017年具有代表性的大、中、小洪水資料共25場次洪水資料（其中，最大的2場洪水發(fā)生在1996年8月、2001年7月，洪峰分別為388、479 m3/s，洪量分別為0.6516億、0.2469億m3），率定的洪量合格率為76%、洪峰合格率為64%、峰現(xiàn)時間合格率為76%。率定結(jié)果，詳見表4—5。

2.2 匡門口水文站

2.2.1 斷面基本情況

匡門口水文站以上區(qū)間流域有4 個水文站，即蔡家莊、石匣水庫、劉家莊和匡門口水文站。區(qū)間流域內(nèi)選用雨量站共計13 個，即東陽關(guān)、蔡家莊、松煙、仙人坪、偏城、劉家莊、匡門口、漳漕、紫羅、橫嶺、大佛頭、天橋斷、青塔雨量站。

2.2.2 預(yù)報方案構(gòu)建

預(yù)報方案設(shè)置1 個方案輸入：區(qū)間（控制面積5060 km2），區(qū)間產(chǎn)匯流模型分別采用產(chǎn)流曲線（P_RWLL）和單位線（UH_B）；雨量站控制權(quán)重采用泰森多邊形法。方案計算步長為1 h，方案輸出類型為河道流量（模型計算結(jié)果為流量，水位通過水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行反推）?？镩T口站預(yù)報結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 匡門口站預(yù)報結(jié)構(gòu)

2.2.3 模型參數(shù)成果

（1）產(chǎn)流參數(shù)。土壤最大初損量Im=180；12 個月的土壤含水量日衰減系數(shù)分別為0.90、0.90、0.90、0.90、0.90、0.95、0.95、0.95、0.95、0.90、0.90、0.90；P+Pa-R相關(guān)性，詳見表6。

表6 匡門口水文站區(qū)間流域P+Pa-R相關(guān)性mm

（2）匯流參數(shù)?？镩T口水文站區(qū)間流域單位線，詳見表7。

表7 匡門口水文站區(qū)間流域單位線

（3）場次洪水合格率統(tǒng)計，詳見表8。

表8 匡門口水文站率定期場次洪水洪峰洪量統(tǒng)計

（4）方案評定。本次匡門口預(yù)報方案參數(shù)檢驗采用1995—2017年具有代表性的大、中、小洪水資料共27 場次洪水資料（其中，最大場次洪水發(fā)生在1996年8月，洪峰流量為3910 m3/s，洪量為2.52億m3），率定的洪量合格率為70.4%、洪峰合格率為74.1%、峰現(xiàn)時間合格率為70.4%。率定結(jié)果，詳見表8—9。

2.3 觀臺水文站

2.3.1 斷面基本情況

石梁、匡門口到觀臺水文站區(qū)間流域現(xiàn)有4 個水文站，即石梁、匡門口、天橋斷、觀臺水文站。區(qū)間流域內(nèi)選用雨量站共計12 個，即石梁、實會、石城、五里后、白土、天橋斷、匡門口、觀臺、東陽關(guān)、任村、郝趙、侯壁雨量站。

2.3.2 預(yù)報方案構(gòu)建

預(yù)報方案設(shè)置3 個方案輸入：①石梁、匡門口—觀臺區(qū)間（控制面積3088 km2），區(qū)間產(chǎn)匯流模型分別采用產(chǎn)流曲線（P_RWLL）和單位線（UH_B）；雨量站控制權(quán)重采用泰森多邊形法；②石梁流量過程，采用馬斯京根河道流量分段連續(xù)演算（MSK）到觀臺；③匡門口流量過程，采用馬斯京根河道流量分段連續(xù)演算到觀臺。采用方案計算步長為1 h，方案輸出類型為河道流量（模型計算結(jié)果為流量，水位通過水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行反推）。預(yù)報方案結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4 觀臺站預(yù)報結(jié)構(gòu)

2.3.3 模型參數(shù)成果

（1）產(chǎn)流參數(shù)。土壤最大初損量Im=180；12個月的土壤含水量日衰減系數(shù)分別為0.90、0.90、0.90、0.90、0.90、0.95、0.95、0.95、0.95、0.90、0.90、0.90；P+Pa-R相關(guān)性，詳見表10。

表10 觀臺水文站區(qū)間流域P+Pa-R相關(guān)性mm

（2）匯流參數(shù)。觀臺水文站區(qū)間流域單位線，詳見表11。

表11 觀臺水文站區(qū)間流域單位線

（3）馬斯京根河道流量分段連續(xù)演算模型參數(shù)，詳見表12。

表12 馬斯京根模型參數(shù)

（4）場次洪水合格率統(tǒng)計，詳見表13。

表13 觀臺水文站率定期場次洪水洪峰洪量統(tǒng)計

表14 觀臺水文站率定期場次洪水峰現(xiàn)時間統(tǒng)計h

（5）方案評定。本次觀臺預(yù)報方案參數(shù)檢驗采用1995—2017年具有代表性的大、中、小洪水資料共31 場次洪水資料（其中，最大場次洪水發(fā)生在1996年8月，洪峰流量為8510 m3/s，洪量為6.8808 億m3），率定的洪峰合格率為71%、洪量合格率為71%、峰現(xiàn)時間合格率為80.6%。率定結(jié)果，詳見表13—14。

3 結(jié)論

本文針對海河流域漳衛(wèi)河水系水文氣象特點、下墊面情況和洪水特性，利用1995年以后洪水資料，參照《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GBT22482-2008）要求，采用P+Pa-R、單位線產(chǎn)匯流模型和馬斯京根河道流量分段演算模型對漳河石梁、匡門口、觀臺3個水文站點進(jìn)行預(yù)報方案修編和模型參數(shù)率定，修編后的預(yù)報方案合格率均超過70%，精度達(dá)到乙級標(biāo)準(zhǔn)，方案整體預(yù)報精度能夠滿足實時作業(yè)預(yù)報的需要。各預(yù)報站基本情況及方案精度評定，詳見表15。

表15 預(yù)報站方案精度評定

由于本次方案構(gòu)建參數(shù)率定均采用了1995年之后雨水情實時數(shù)據(jù)庫中的報汛資料，中高洪水場次較少，因此預(yù)報方案僅對模型參數(shù)進(jìn)行了率定，未進(jìn)行檢驗。由于控制區(qū)域內(nèi)雨量站點稀疏或報汛頻次低，雨量代表性不高，導(dǎo)致個別場次洪水模擬精度不高。建議在未來工作中加密雨量站網(wǎng)布設(shè)，提升自動測報水平，不斷積累雨洪資料，為進(jìn)—步完善預(yù)報方案、提高預(yù)報方案精度、更好地服務(wù)于防汛工作打下基礎(chǔ)［5］。