探析中小河流洪水预报的难点与解决方案

亚力昆·马合木提

(昌吉水文水资源勘测局，新疆 昌吉 831100)

探析中小河流洪水预报的难点与解决方案

亚力昆·马合木提

(昌吉水文水资源勘测局，新疆 昌吉 831100)

文章对我国中小河流洪水的特点进行了分析，总结了中小河流洪水预报不同于大河流洪水预报的实施难点，阐述了能够有效解决中小河流洪水预报问题的解决方案，研究了具体的解决方案—分布式水文模型，对分布式水文模型的建立过程、构建模型的方法和分布式水文模型的具体构架以及实际参数进行了探讨，强调了分布式水文模型在我国现阶段中小河流洪水预报体系建立落实过程中的关键性及可行性。

中小河流；洪水预报；难点；分布式水文模型；构建方法

1 我国中小河流洪水特征与预报难点

1.1 我国中小河流洪水特征

与我国大河流洪水作比较，中小河流洪水存在其自身的独有特征，主要体现在时空布局、形成原因、产生规程等各个层面上，总结起来有如下4点特征：①对于空间分布而言，我国中小河流的数量较多、分布的范畴较大，各个地区的地形地质、气候不一，从而使不同区域的水文条件不一[1]。②对于时间布局而言，我国中小河流洪水拥有季节性、时常性、突发性的特征，中小河流的洪水主要是在夏季发生，强降雨较严重的地区一般在夏季都会出现突发性的洪水灾害，严重影响了当地经济的发展以及居民的日常生活。③对于形成原因而言，我国中小河流洪水产生的原因主要有自然形成原因以及人为形成原因，自然天气以及区域地形地质是中小河流洪水产生的自然原因[2]。人类对中小河流的过度开发利用而导致水土流失、环境污染等问题则是中小河流突发洪水的另一原因。④对于造成后果而言，中小河流所出现的洪水一般破坏性较强，对当地居民、经济发展的影响较大，尤其对于山丘区域，一旦洪水突发一般会同时出现泥石流等灾害。

1.2 我国中小河流洪水预报的难点

具体难题有如下4点：①有关中小河流的数据资料较少，难以对中小河流洪水预报系统的制定作具体依据。②监管测试点较少，站网缺乏高的精密度，即使在中小河流的相关领域设立监管测试点，在对雨量的测试过程仍然会出现问题，对暴雨的强度、量度等方面的测试都无法达到标准，洪水预报的精密性不高[3]。③因为降雨的分布不平均，许多中小河流发生的洪水灾害会出现在河流的某段支流而不是河流的出口，所以对雨量进行相关数据的测试工作就较难进行。并且中小河流洪水发生的持续时间较短，一般情况下所规定的“6小时报讯方式”难以有效实时地实施洪水预报。④在一般情况下，使用简单方便的图形或者模型，都是根据预报员的相关经验来实施的，在技术层面上很难有更深一层的探究，难以实现大范围的推广工作。而且把通用版的相关模型运用到具体的中小河流洪水预报当中，很难反映当前中小河流的实际情况，所预测的情况以及精度准确度不高[4]。

2 我国中小河流洪水预报的解决方案

2.1 分布式水文模型的构建过程

在构建分布式水文模型前，务必要认识与判定整个河流水文循环过程，明确该模型要具备哪些相关过程。

在明确水文循环过程的控制过程后，一项关键性的任务即是将相关的数字语言转变为为计算机语言，换而言之即是编写计算机运作编程，从而实现模型的开发工作[5]。组成水文循环过程的控制过程的数字语言或许简易，或许繁杂，比如简单的水量平衡模型，在实际的模型构建过程中比较容易完成编写程序的工作，又例如基于非线性偏微分方程的模型，其整个程序编写过程就较为繁杂、难，需要运用数值分析的方法逐渐推进原方程，再将其转化为恰当的、适合编写的数字语言。待计算机程序编写完成并经过调试之后，适合当前中小河流洪水预报的水文模型就建立完成。一般情况下，一个水文模型的构建过程都应当具备模型参数确定以及验证模块的程序，其可以使用参数自动优选算法或者人工调试率定模型来确定水文模型的参数，若水文模型的模型参数能够确定并且经过具体的验证过程，则该模型就能够投入正常的使用过程。但是，若水文模型不能够通过该验证过程，则务必要分析研究该模型可能出现的问题，再适当调整该模型的基本构架或者模型参数。

2.2 分布式水文模型的构建模型方法

分布式水文模型的构建模型方法包括如下两种：

1)采用数值分析方法，构建相邻网格单元间的联系，比如SHE模型，可是该种方法所建立的模型构架较为繁杂，运算步骤较多。

2)在单个网格单元中使用概念性的水文模型来推断计算净雨量，然后通过汇流演算的方法，最终计算出河流出口区域的面流量，例如SWAT模型，这种建模方法所构建的模构架较为简单，而且运算过程简易。

2.3 模型参数确定

分布式水文模型的参数是一个能够展示河流区域断面量以及气候环境变换的数集，一般情况下，能够用以确定分布式水文模型参数的方法有如下3种：

1)在网格单元当中使用概念性的模型，不更改原来模型的基本构架以及参数，可是对于网格单元中的具体数据要依据实际的空间改变而随之改变，而具体数据的确定则按照模型的空间信息图来实施具体的运算过程。

2)重新设置网格单元当中模型的基本构架以及参数，尽可能地使用或者重新设置能够体现模型的空间情况、模型的物理性质且运算简易的数值。

3)把原来模型的具体参数与能够简单获得的空间数值构建起某种联系，一般情况下会将以上两种数值构建成统计联系，进而获得分布式水文模型参数的实际运算方式。

2.4 分布式水文模型体系的分析研究、开发利用

根据中小河流洪水的特征、实际预测数据的高难度系数，若针对每一个中小河流洪水预报都研究开发一套符合其根本需求的分布式水文模型，这不单要使用较多的人力资源、经费，而且这也不太符合实际的社会需求。

所以，如何处理分布式水文模型的可行性以及常用性问题，具体模型相关数据的取得、整理、测试管理问题，不同领域的运用以及研究分析等问题，都关乎到分布式水文模型是否能够得到顺利地分析研究、成功地开发利用、真正意义上实现其价值。所以，在国内中小河流洪水预报工作中研究分析并开发利用的分布式水文模型不单单是一项简单的水文模型，而是一项以数据库为根本、运用众多高科技技术、具有资源整合管理性能的分布式水文模型，其通过运用多种水文模块在不同中小河流领域实施洪水预报工作。

3 结 语

在我国中小河流洪水预报系统建设的过程中，建立合适的水文模型，运用科学合理的模型方法，并且研究分析、开发利用水文模型，给予较为方便的模型预算方式以及指标，进而让中小河流洪水预报的相关工作变得更加简单、更加方便、更加广泛，从而从本质上解决我国中小河流洪水预报的难题，推动水文预报事业向更好、更快的方向发展。

[1]刘战友,李兰,朱灿,武见,代荣霞.分布式水文模型在洪水预报中的对比研究[J].水电能源科学，2006，24(02)：70-73.

[2]许继军,杨大文,蔡治国.分布式水文模型结合雷达测雨用于三峡区间的洪水预报[J].长江科学院院报，2007，24(06)：42-48

[3]赵智敏.分布式水文模型在洪水预报中的作用[J].才智，2009(22)：160.

[4]周照团,王英.商南县中小河流防洪治理根本之初探[J].陕西水利，2009(04)：126-127.

[5]戴春子,苏枫.中小河流防洪存在的问题及对策[J].河南水利与南水北调，2011(05)：47-48.

1007-7596(2014)03-0070-02

2013-07-31

亚力昆·马合木提(1960-)，男，新疆和田人，高级工程师。

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