河槽汇流曲线预报方法应用分析

孙 卓，魏艳凤

（黑河水文局，黑龙江黑河164300）

河槽汇流曲线预报方法应用分析

孙 卓，魏艳凤

（黑河水文局，黑龙江黑河164300）

河槽汇流曲线法是河段上、下游断面之间流量预报的常用方法。文章以马斯京根河道汇流曲线和瞬时河槽汇流曲线基本原理为基础，对两种方法进行了应用分析和探讨。两种途径得到的河槽汇流单位线，经多次洪水验证分析，两种汇流曲线的预报精度无明显差异。针对实例流域具体情况，在参数计算方法选取，预报断面区间来水量确定等方面提出了具体建议。

河槽汇流曲线；马斯京根汇流曲线；瞬时汇流曲线；对比分析；预报精度

目前使用较广的有马斯京根汇流曲线与瞬时河槽汇流曲线。二者都是从联解河段水量平衡方程及槽蓄方程得到的。不同点是二者的槽蓄方程不一。

马斯京根法是用w＝k［xQ上＋（1－x）Q下］，后者的W＝KQ下，实际上是马斯京根法在x＝0条件下的一个特例。瞬时单位线在使用时要转化为指定时段的单位线。

瞬时单位线有参数n、k。n与k的乘积称为单位线滞时，反映了一次洪水过程自上游站至下游站的平均传播时间。n愈大，l（特征河长）、k愈小，曲线愈尖瘦，说明河槽调节能力小，k值愈大，即传播时间愈长，河槽调节能力也愈大，洪水波就显著展开。马斯京根河槽单位线共有x、n（河段分段数）、k 3个参数，要求计算时段△t≈k，x愈小，洪水过程展开程度则大，河槽调节能力较强，下面分述两种汇流曲线的实例应用分析［2］。

1 河槽汇流曲线简介

洪水波在传进中变形或河槽的调节作用，就其内因来说是不稳定流的水深和比降不断变化引起的：①水流受河槽断面形状、糙率的约制和水流内摩阻力造成断面流速分布不均匀；②从流域各处汇入径流或闸坝泄水变化使河槽水深、流速等水力要素随时间而变，于是流量也随时间而变。组成下断面t时刻流量Qt的i个流束的水质点是分处河段各处的［1］。它们各自的流速都不相等，但都能在t时刻传至下断面组成了Q下t，即：

2 河槽汇流曲线实例应用分析

2.1 马斯京根汇流曲线应用分析

汇流曲线推求：

马斯京根汇流曲线推求首先要求对预报河段进行分段处理，各河段均采用同一短河段的参数K、X和△t来求出河段流量演算公式系数C0、C1、C2，然后用单位入流求出汇流曲线U（t），计算实例见表1及图1。

表1中，取计算时段△t＝6h，实例站汤旺河五营站至伊新站河段长为98 km，洪水传播时间约20 h。

表1 五营～伊新站河槽汇流曲线计算表

表2 五营～伊新站出流量演算表（马斯京根汇流曲线）

2.2 瞬时河槽汇流曲线应用分析

汇流曲线推求：

由于选取的时段长△t不同，同一次洪水分析出来的河槽单位线也不相同。为了使分析的单位线不受选取时段△t长短的影响，假设单位入流发生在t趋于零的极小时段内，即单位入流是瞬时的，相应于这个入流的河段出流过程就是瞬时河槽单位线［3］。应用时，根据瞬时河槽单位线转换成需要的时段△t单位线。

常用的瞬时河槽单位线为纳须瞬时流域单位线，其表达式为：

应用上式的关键是求参数n、k，一般采用求流量过程的矩得到（公式略），计算结果n＝2.38，k＝5.43。汇流曲线计算时根据n、k值查纳须瞬时单位线S（t）曲线表即可，详见表3～表6和图2。

图1 汤旺河五营～伊新站河槽单位线（马斯京根法）

表3 汤旺河五营站流量过程求矩计算表（△t＝6h）

表4 汤旺河伊新站流量过程求矩计算表（△t＝6h）

表5 汤旺河五营～伊新站河槽瞬时单位线计算表（△t＝6h）

图2 汤旺河五营～伊新站瞬时河槽单位线

表6 五营～伊新站出流量演算表（瞬时单位线）

3 结 论

1）以上两种途径得到的河槽汇流单位线在应用于同一场洪水拟合预报时，洪峰流量误差分别为15.3%和9.5%，均满足预报精度要求，经多次洪水验证分析，两种汇流曲线的预报精度无明显差异。

2）马斯京根河槽汇流曲线推求时虽比较繁琐，所需参数较多，计算量较大，但比较容易得出合适的单位线；瞬时河槽汇流曲线推求时计算量虽较少，且可以查S（t）曲线表得到汇流曲线，但参数n、k值由于洪水场次选取等因素，经常出现不合理的现象。

3）天然河道预报断面之间一般距离较长，区间入流往往成为河道流量演算预报的重要影响因素，选择实例洪水进行汇流曲线参数分析时如何确定区间入流非常重要。建议根据支流测站来水按计算时段和洪水传播时间与上游站流量进行叠加来确定具体上游来水量；对于无测站控制的区间入流应根据区间降雨情况进行经验预估来确定上游来水。由于实例流域资料条件限制，上述分析结论还很肤浅，仅供交流参考。

［1］长江水利委员会.水文预报方法：第二版［M］.北京：水利电力出版社，1993：29－70.

［2］葛守西.现代洪水预报技术［M］.北京：中国水利水电出版社，1999：125－145.

［3］水利部.水文情报预报规范［M］.北京：中国水利水电出版社，2000：9－11.

P333

B

1007－7596（2015）05－0027－04

2014－10－31

孙卓（1979－），女，吉林长岭人，工程师；魏艳凤（1976－），女，黑龙江嫩江人，工程师。