北洛河状头水文站预报方案修订

任会民

（陕西省西安水文水资源勘测局 陕西 西安 710068）

状头水文站目前采用的洪水预报方案是根据1984年以前上下游洪峰资料制定的。近年来由于状头水文站两次下迁、区间水利工程逐渐增多，预报方案需要进行修订。

1 流域概况

北洛河是渭河两大支流之一，发源于陕西省定边县白于山南麓的草梁山。河流分为三支，西支为石涝河，中支为水泉沟，东支为乱石川，在吴旗县汇流后称为北洛河。河流自西北流向东南，经志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、宜君、澄城、白水、蒲城、大荔至三河口入渭河，全长680.3km，流域面积26905km2，河流平均比降1.98‰。北洛河是一条发达河流，较大支流有10余条，流域面积大于1000 km2的支流有葫芦河、沮河、头道川、周水河，水系呈羽毛型。流域植被森林区和草地占流域面积的45.7%。

北洛河上、中、下游分别属陕北黄土丘陵沟壑区、黄土塬、渭北黄土高原台塬区。气候处在陕北温带干旱区和关中暖湿带半干旱区。北洛河多年平均降雨量为555mm，森林覆盖率25.3%，属暖温带大陆性半干旱季风气候，年平均气温13.3℃，测验段面顺直，断面河床由泥沙组成。北洛河多年平均天然年径流量9.97亿m3，年平均输沙量9990万t。

状头站设立于1933年5月，1934年由于修建洛惠渠大坝影响，下迁至澄城县交道乡西固市村，改为状头（二）站。1997年设施被“94·9”洪水冲毁，下迁至蒲城县东陈镇尧堡村，改为状头（三）站。2000年受洛河大桥影响，下迁至蒲城县永丰镇蔡村西禹公路洛河桥边，改名为状头（四）站。该站地处渭北丘陵区。流域面积25645km2，距河口里程130 km。洪水主要来源于交口河以上干流，洪峰多为单式洪峰，峰形尖瘦，水位流量关系多成绳套。

状头（四）站位于蒲城县永丰镇蔡村，东经 109°50′，北纬 35°00′，流域面积25645km2，距河口里程130km。该站地处渭北丘陵区，北洛河下游控制站，国家重要水文站。主要为开发引洛灌溉工程收集资料，收集北洛河下游段水文特征，掌握该河段水量、沙量、水质变化规律，为开发利用北洛河水利资源提供科学依据，为北洛河下游及三门峡库区防汛提供雨水情报、预报，为洛惠渠灌溉管理计划用水服务。本站测验有水位、流量、含沙量、水温、降水量、蒸发量、水化、泥颗、墒情9个项目。

在状头水文站上游157km北洛河干流设有交口河水文站。该站控制河长393km，集水面积17180km2。北洛河交口河水文站至状头水文站区间较大支流有仙姑河、沮河、沙家河、县西河、白水河、大峪河等，在沙家河上修建有石堡川水库，白水河上修建有林皋水库，其中沮河上设有黄陵水文站，见图1。

2 原预报方案存在的问题

状头水文站现采用的是1989年《黄河流域实用水文预报方案》中制定的交口河—状头站预报方案，该方案是用1984年以前上下洪峰流量资料，采用区间平均雨量为参数，进行洪峰流量相关完成预报的。

近年来，全社会对水情信息的精度需求越来越高，水情信息的采集传输处理方式发生了根本变化，原预报方案已不能满足水文情报预报业务发展的需求，本次修订有待于精度的进一步提升。原状头站洪水预报中发现存在以下问题：

表1 北洛河交口河—状头洪峰流量预报方案选用资料表

图1 交口河—状头站区间水系图

图2 北洛河—状头洪峰流量相关图

图3 北洛河—状头洪峰传播时间相关图

（1）由于断面下迁，原方案中采用的洪峰流量在现断面一般应偏小。

（2）1989年预报方案最大洪峰流量值为4200m3/s，超出部分无法进行查读预报。

（3）出现小于500m3/s流量预报欠准的现象。

3 资料选用

收集1932年～2006年交口河—状头站上下游出现的洪峰流量资料进行分析。由于交口河站系1952年设立，以前两站仅采用调查到的1932年、1940年两年较大洪水资料。其中对2003年、2005年、2006年的小流量资料进行舍弃，总计选择1932年～1996年洪水场次55次，包括了大、中、小各种代表年份的洪水。

由于两站均为国家基本水文站，所收集到的资料中，除有两次调查洪水资料外，其余均为实测资料，均真实可靠；虽然状头站断面两次迁移，但是大的洪峰资料在新断面变化较小且有规律，认为具有一致性；两站预报所采用的资料中，最大洪水均为实测，无需延长，故代表性好。可见其资料的可靠性、一致性、代表性均很好。选用资料情况见表1。

选取区间平均雨量为建立预报的参数。区间平均雨量采用交口河、张村驿、黄陵、北塬、状头站的平均值。

4 预报要素特性分析

交口河至状头河段，平均比降为2.73‰，远比全河平均比降大，洪峰沿程变化不明显，但增减趋势接近于45°线。从两站洪峰流量过程线上明显可以看出，交口河洪水已到洪峰，而状头站还未起涨或才开始起涨。从峰形上看，如果区间无降水，状头站峰形比交口河更为尖瘦、洪量小；如果区间普遍降水或由上到下降水递增，峰形、洪量反之。经分析，区间无降水或降水很小，在交口河洪峰之后，洪峰呈消减，相关点子向左偏；若区间普遍降水或由上到下降水呈递增，洪峰也随之增大，相关点子向右偏，不过各类相似峰的点子比较规律，形成较明显的一簇相关线，相关关系比较好。因此，根据其河段特性，采用上下游相应洪峰流量相关法建立状头站的预报方案。

5 预报方案的建立

交口河—状头站预报方案采用相应水位（流量）相关法为依据建立。采用下游站同时水位作参数的作用在于：①反应洪水波本身水力条件对上，下游相应水位（流量）关系的影响；②反应部分区间入流的影响。在实际工作当中，下游同时水位又容易得到，因此，以它为参数的相关图应用比较广泛。其相关关系式为：

（1）洪峰流量预报图的建立，以区间平均降雨量30mm、40mm、50mm为参数建立相关关系。由于所选用的55次洪水资料多为状头断面洪峰流量，建立下迁后的状头断面相关关系时，3000m3/s以上考虑实测点子偏小5%。

即：Q下，t+τ=f(Q上，t、p)

（2）传播时间相关图的建立，依据交口河站洪峰出现时间与状头站相应洪峰出现时间之时距和交口河站的洪峰流量建立相关关系。

即:τ=f（Q上，t）

6 预报方案精度分析

6.1 精度评定

根据中国行业标准SL250—2000《水文情报预报规范》对方案进行评定。交口河—状头预报方案的洪峰流量合格率为89.1%，方案的总体合格率QR为90.9%。SL250—2000《水文情报预报规范》表3.5.5预报项目精度等级表规定QR≥85%预报精度达甲等，可见建立的方案合格，可用于发布正式预报。

6.2 精度检验

7 结论

预报方案修订后，流量在500m3/s以上时洪水预报精度较高，并将查读最大流量由4200m3/s延伸到8000m3/s。状头站发布预报任务的要求是流量达到1000m3/s以上，本预报方案完全满足发布预报任务的需要。在平时小于预报要求的洪水测验中，本站可参照预报值进行测洪安排。陕西水利