相应水位法在水文预报中的应用

刘汉臣

( 牡丹江水文局，黑龙江 牡丹江157000)

1 流域概况

牡丹江为松花江第二大支流，发源于长白山牡丹岭，河流大致呈南北走向，全长725 km，平均坡降1.4‰，总落差为1 007 m，流域面积为37 600 km2，地跨黑、吉两省，在依兰县注入松花江。本流域以南为图们江、第二松花江流域; 东部为穆棱河流域，西部以张广才岭为界，有拉林河、蚂蚁河流域，北临松花江干流。

牡丹江流域内山地占89%，主要支流有沙河、珠尔多河、海浪河、五虎林河、三道河、乌斯浑河。两岸支流分布较为均匀，支流多数短而湍急，最大的支流为海浪河，相当于总面积的1/7，流域面积为5 251.4 km2，河流全长212.8 km，落差530 m。

植被情况:镜泊湖以上和海浪河上游多为原始森林，一般多为幼树林，靠河两岸多为耕地，土壤大部分为砂壤土。

在该河流上的牡丹江水文站位于黑龙江省牡丹江市兴隆镇，集水面积为22 194 km2，上游的石头水文站集水面积为13 771 km2，距牡丹江站约85 km。其左支流海浪河上的长汀子水文站集水面积为2 424 km2，长汀子站距牡丹江站约为90 km。

2 水文气象特征

本流域气候受太平洋季风和西伯利亚高气压所控制，夏季炎热多雨，冬季严寒干燥。汛期洪水大多数受南来台风和低气压合并的影响，造成集中的大暴雨，从而形成较大洪水。

本站属东亚季风区，即中温带大陆性季风气候，春秋短促，冬夏分明。日照充足，气候变换多端的特点，春秋多风，气候湿润，年平均气温为3.6℃，1月份平均气温－14.8℃，7月平均气温22.2℃。由于受季风影响，本站以偏西风为主，年平均风速2.5 m/s。

多年平均降水量535.2 mm，降水的年际变化较大，历年最大降水量为737.3 mm，历年最小降水量仅384.8 mm。降水主要集中在汛期6—9月，多年平均6—9月降水量为372.8 mm，约占年降水量的69%。

本站的洪水来源有牡丹江干流和左岸的海浪河。其洪水特点为典型的雨洪径流，年最大洪峰集中出现在7—9月，8、9月份出现年最大洪峰的概率为75%。洪水过程大多为单式洪峰，涨、落急剧，属于山区性洪水特点，涨、落水历时都比较短，一般1 ～2 d，洪峰停留时间一般在2 h左右，峰型较瘦。

本站测验河段处于牡－宁段铁路桥与公路桥之间，顺直部分长达1 500 m左右，测验断面下游800 m处有海浪公路大桥，上游1 700 m处有牡～宁铁路大桥。左岸为牡丹江防洪大堤，右岸为牡～宁公路。基本水尺断面上游2 100 m处海浪河从左岸汇入，海浪河系牡丹江第一支流，也是牡丹江中下游洪水来源的主要地区，牡丹江干流在与海浪河汇合口处，水流流向由南向北变成自西向东，流经市区，在热电厂处转折向北流去。河床为细沙和卵石组成，主槽为沙砾石组成，滩地为沙壤土。河床呈周期性冲淤变化，左岸稳定，右岸有部分坍塌情况。

3 水利工程

牡丹江水文站上游牡丹江干流上有两座水库，一为镜泊湖，二为石岩水电站。

镜泊湖是中国最大、世界第二大高山堰塞湖，著名旅游、避暑和疗养胜地，国家级重点风景名胜区，国际生态旅游度假避暑胜地，世界地质公园。

镜泊湖水电站位于牡丹江上游，在黑龙江省宁安市境内，坝址以上流域面积11 820 km2，河长285 km。水库正常蓄水位353.50 m，相应库容16.25 亿m3，死水位341.00 m，相应库容为6.81 亿m3，大坝由堆石坝段和混凝土重力坝段组成，坝顶高程最低为353.50 m，最高为355.00 m，最大坝高6 m，大坝总长2 634 m，溢流坝段长2 448 m。水电站装机容量96 MW。

石岩水电站位于宁安市石岩镇内牡丹江上，为河床式小水电站。坝址控制流域面积1.4 万km2。拦江坝为浆砌石溢流坝，长123 m，高10.6 m; 坝上交通桥宽4.64 m、长162 m。装机12 台，总容量7 000 kW，设计多年平均发电量3 858 万kW·h。

4 相应水位法

常用的相应水位预报方法按其特性可分为相应水位( 流量) 法和合成流量法两大类。本文主要介绍采用相应水位法预报牡丹江水文站的洪峰水位。

4.1 应用资料情况

从1952—2000年的实测水文资料中，选取长汀子水文站55 次洪峰水位和相应的牡丹江水文站的同时水位、洪峰水位，进行统计分析，统计分析结果见表1。

表1 长汀子站与牡丹江站洪峰水位相关因素统计表

4.2 相应水位法预报洪峰水位

牡丹江水文站洪水量主要来源于干流，其次来源于支流海浪河，因干流集水面积较大，流路很长，比降较缓，同时因上游镜泊湖及石岩电站调蓄水量影响，故洪水涨落较缓，洪峰流量同洪水总量相比相对较小，海浪河则相反，集水面积较小，流路较短，比降较陡，河道无大型水工建筑物，调节作用较小，故洪水陡涨陡落，对牡丹江水文站形成洪峰影响相对较大。

从牡丹江水文站的洪水组成看，干流洪水起底水作用，海浪河的洪峰与牡丹江水文站的洪峰相对应，因此制作了长汀子水文站与牡丹江水文站洪峰水位相关图( 见图1) ，以牡丹江站同时水位为参数，用长汀子水文站的洪峰水位来预报牡丹江水文站洪峰水位。

图1 长汀子站与牡丹江站洪峰水位相关图

4.3 预报结果评定

根据GB/T 22482－2008《水文情报预报规范》6.5.5 中的规定，进行预报精度评定。牡丹江水文站上、下游相应水位相关统计表中共55个点据，合格39个，方案合格率是70.9%，属于85.0 ＞QR≥70.0 范围内，预报精度等级为乙级。

4.4 突出点子分析

突出点子误差分析见表2。

表2 突出点子误差分析

5 结 语

本文采用建立长汀子水文站与牡丹江水文站洪峰水位相关图，来预报牡丹江水文站洪峰水位的相应水位法进行洪水作业预报。由于此方法中所采用的牡丹江水文站大洪水的点据比较少，在应用时要引起注意，要对暴雨特性做全面的分析，相互比较进行作业预报。对于较小洪水，点据较多。高水有的点据虽然合格，但误差较大，主要是长汀子站出现洪峰水位时，相应的牡丹江站的同时水位是属于连续峰时，同时水位比单峰的同时水位偏高，预报值偏大，应用时要进行适当改正，要特别引起重视。

［1］詹道江，叶守泽. 工程水文学［M］. 北京: 中国水利水电出版社，1987.

［2］冯本领，徐敏亮. 牡丹江水文局实用洪水预报方案［R］. 牡丹江:牡丹江水文局，2009.

［3］方思和. 浅谈相应水位法在洪水预报中的应用［J］. 广西水利水电，2009(1) :40－42.

［4］水利部水利信息中心. SL250－2000 水文情报预报规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2000.