汤旺河伊新站洪水预报方法经验分析

孙　卓，魏艳凤

(黑河水文局，黑龙江 黑河 164300)



汤旺河伊新站洪水预报方法经验分析

孙卓，魏艳凤

(黑河水文局，黑龙江 黑河 164300)

摘要：文章对汤旺河伊新站现有洪水预报方案进行了分析改进，主要解决了现有预报方案中因区间流域受水库影响导致天然来水状态被改变，而无法准确预估区间来水量的问题。主要方法是根据未受影响部分区间流域降雨的情况，通过扣除水库泄流的实测洪水过程分析出新的区间洪水单位线，进而来预报区间洪水。该方法经验性成分较大，理论基础较浅，只能对当前该站的实际洪水预报作一定参考。

关键词：汤旺河伊新站；区间洪水；水库泄流；经验汇流单位线；洪水预报

0前言

流域经验汇流单位线法是目前预测降雨径流型洪水常用的预报方法，其方法基础来源于对历史洪水总结分析并归纳成几种类型的汇流单位线，实际应用时根据具体情况选用与本次洪水相近的历史洪水分析出来的单位线进行叠加运算来预报洪水过程。

单位线的具体定义是指在给定的流域上，单位时段内时空分布均匀的一次降雨产生的单位净雨量，在流域出口断面所形成的地面(直接)径流过程，单位净雨量常取10 mm，控制单位线形状的指标有单位线洪峰流量qm，洪峰滞时TP及单位线总历时TD，常称单位线三要素，如图1所示。

单位线的通俗解释就是利用某流域一次完整的实测洪水过程和对应的流域平均雨量过程的数据，首先确定平均降雨总量所产生的本次洪水径流深(净雨深)，然后利用该净雨深和对应径流过程的倍比关系推算出单位净雨深(10 mm)所对应的洪水过程，这个单位净雨深所对应的洪水过程就是对应于本次降雨类型的流域汇流单位线[1]。

人工推求某次洪水的单位线比较麻烦有时因雨洪关系选择不当根本难以求出，目前常用计算机软件分析求得。实际使用时选择与实际降雨相似雨型的单位线利用实际净雨量(由降雨~径流深相关图查得)与单位净雨的倍比关系再逐时段乘单位线洪水过程即预报出相应洪水过程。

图1　流域单位线示意图

1问题的提出

流域汇流单位线来源于对历史洪水的分析归纳，其应用前提是预报时刻与历史洪水时期的流域下垫面及河道情况必须一致，否则就失去了单位线的借鉴作用。实际上随着经济社会的发展，测站上游经常建有各类水工建筑物，天然洪水过程被人为改变，导致单位线预报方法精度偏低甚至失去作用，汤旺河伊新站位置见图2。由图2可以看出，该站上游洪水由3部分来水组成：

1)干流五营站控制的来水；

2)支流伊春站控制的来水；

3)友好河、双子河等区间流域来水。

这3部分来水情况见表1。

图2　汤旺河伊新站位置图

1.1　伊新站当前预报方法介绍

伊新站目前预报方案中采用五营站来水加上五营至伊新区间(包括伊春河流域)来水进行该站的洪水预报。五营站来水由五营站自身预报方案求得：区间来水由已分析完成的区间降雨径流预报方案求得，该方案采用经验汇流单位线法[2]。

1.2　伊新站预报方案当前存在问题

伊新站区间流域洪水预报采用降雨径流经验单位线法，雨量数据来源于伊春河、友好河、双子河等流域雨量站，该站预报方案中的各类流域经验汇流单位线均由天然状态下的历史洪水分析而来。随着2010年伊春河流域西山水库投入运行，伊新站上游天然来水状况被改变，西山水库控制伊春河流域面积1 613 km2，几乎控制了伊春站70%的来水量，致使伊新站部分来水失去了天然状态，直接影响到了该站区间流域降雨径流预报成果的精度，伊春站以上流域雨量站对伊新站洪水预报已失去直接利用的价值[3]。

1.3　解决建议

该站洪水预报当前面临的主要问题是因区间流域的较大支流被水库控制，导致来水已不符合天然状况下的雨洪关系，不能直接利用流域汇流单位线来预报洪水流量。文章提出的解决办法就是将受水库影响的流域从原预报方案的区间流域中分离出来，将水库按一个测站来处理。这样余下的区间流域仍是天然状态，符合降雨径流产汇流规律，可以继续采用流域经验汇流单位线法来进行洪水预报。预报结果采用五营站流量加区间预报流量再加上水库下泄流量即可。

2伊新站分割后区间流域汇流单位线推求分析

该站原区间流域被分割后因新的区间流域雨量站点和面积的变化，已不能再使用原方案中的单位线，必须重新分析计算对应现有区间流域的单位线，具体方法如下：

1)选择扣除水库放流后的伊新站实测流量过程，然后再减去五营站对应来水过程，减上游来水时注意在过程线上按洪水传播时间错时相减，这样就得到了扣除水库来水的天然产流来水过程。

2)利用新区间流域内的雨量与天然状况下的实测洪水过程来计算各场次洪水的汇流单位线(由专用分析软件完成)，净雨深仍由原方案中降雨~径流相关图查得。

2.1　应用实例

因西山水库投入运行时间较短，可供选择的较大级别实测洪水系列较少，文章以2014年7月伊新站实测洪水过程为例进行本次洪水的经验单位线分析计算。应用该单位线以2003年8月该站一次洪水过程进行预报拟合检验。扣除水库和上游五营站来水后的区间流域洪水过程线见图3。根据图3洪水过程计算对应本次洪水的径流深(净雨量)，由净雨深和洪水过程利用分析软件求出本次洪水的单位净雨量(10 mm)所对应的洪水过程，也就是由本次洪水所推求的区间流域经验汇流单位线，见图4。

图3　区间流域2014年7月扣除五营站

本次分析得到的单位线，用2013年8月15日洪水来检验，该次洪水流域平均净雨量为50 mm，预报洪峰流量为1 670 m3/s，实测洪峰流量为1 560 m3/s，误差为7.1%，符合《水文情报预报规范》规定的降雨径流预报法精度误差<20%的标准，检验计算过程见表2和图5[4]。

图4　区间流域2014年7月22日洪水对应汇流单位线

时段24h单位线/m3·s-1q计算流量过程(净雨量为50mm)/m3·s-1区间底水(包括五营站来水)/m3·s-1水库泄流/m3·s-1预报流量/m3·s-1伊新站实测洪水过程/m3·s-100070050750751115075045050125011502240120037010016701560315075018010010301360411055017050770109059045016050660882680400150506006737703501305053063885025012050420570

图5伊新站2013年8月15日

洪水预报、实测过程对比图

3结语

各类水利工程在调蓄防洪，开发利用水资源的同时也改变了流域的自然水文特性，使得一些以历史洪水为基本规律总结分析而来的预报手段应用价值严重降低，因此分析如何减少水工建筑物对洪水预报工作的影响显得十分重要。及时分析和补充现有受影响流域的单位线，可以提高单位线的适用性和准确性。文章因实测资料所限，实例洪水检验对比次数较少，待充实完善。

参考文献：

[1]黑龙江省水利厅.推求设计洪水过程线[S].哈尔滨：黑龙江省水文图集，1996.

[2]包为民，张建云.水文预报(第4版)[M].北京：中国水利水电出版社，2009：16-19.

[3]庄一鸰，林三益.水文预报[M].北京：水利电力出版社，1986：36-38.

[4]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.

[作者简介]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。

[收稿日期]2015-06-28

中图分类号：P338

文献标识码：B

文章编号：1007-7596(2015)08-0030-03