洪水预报系统应用实例分析

摘 要：洪水预报系统是水利部水文局面向全国水文系统用于水情测报工作的综合信息化系统平台，系统平台提供了马斯京根、新安江三水源等系统模型。文章以该平台为基础，对汤旺河晨明站进行信息化预报模型建立进行实例分析，具体内容包括参数率定、调试，率定结果分析，最终确定符合该站实时预报的参数模型，并补充于该站洪水预报方案中。

关键词：洪水预报系统；汤旺河；晨明站；率定参数；参数分析

引言

目前建立洪水预报方案的方法有很多，除常用的降雨径流预报方法外，应用“中国洪水预报系统”建立洪水预报方案是目前使用较多的一种预报方案制作方法，特别是针对大江河流域以及合成流量站预报效果较为理想，而对于陡涨陡落、汇流时间快、站点稀少的中小河流域，预报能力相对薄弱。文章主要通过“中国洪水预报系统”软件，对汤旺河晨明站进行参数率定、调试、分析，建立相应洪水预报方案。汤旺河晨明站是松花江左岸一级支流汤旺河出口控制站，位于黑龙江省伊春市南岔区晨明镇。地理坐标为东经129°29'，北纬46°58'，至河口距离为86km，集水面积19186km2。晨明站洪水来源有干流控制站伊新站以上来水，伊新水文站至晨明站区间来水，右岸支流西南岔河来水随机组成，一般情况下以干流来水为主。但因降水时空分布不均，有时也出现区间来水或右岸支流西南岔河来水为主。汤旺河属山溪性河流，水位暴涨暴落，洪峰持续时间2～3小时。晨明（二）站建站以来最大洪水为1961年8月9日发生的洪水，洪峰水位97.30m，洪峰流量5280m3/s，重现期相当于五十年一遇。

图1 测站流域位置图

1 方案制作

1.1 方法确定

文章对汤旺河晨明水文站进行了预报方案构建和模型参数率定，参照《水文情报预报规范》（GBT22482-2008）要求，根据本站的流域概况和洪水特性，上游水文站采用马斯京根模型，区间采用新安江模型进行预报方案编制，雨量站控制权重采用泰森多边形法计算。

1.2 资料选取

雨量站选用：经雨量资料分析，晨明水文站以上区间西林、南岔、晨明大西林、五道库、白山、丰沟、沙山村、桦皮羌子、9站具有雨量摘录资料，少量年份资料不全，具备编制洪水预报方案的要求。

水文站的选用：南岔水文站、伊新水文站和晨明水文站资料经过整编，能满足编制洪水预报方案要求。根据雨量资料系列以及植被、下垫面变化等因素，流量资料选用1985年-2013年近30年中的具有代表性的洪水过程资料分析，资料系列长度能够满足方案编制的需要。蒸发资料选用：选用晨明水文站蒸发资料。

1.3 方案构建

预报方案设置3个方案输入：伊新（11107920）、南岔（11109120）和11083208A。伊新、南岔输入采用马斯京根模型（MSK），区间输入采用蓄满产流模型（SMS_3）和滞后演算模型（LAG_3）；雨量站控制权均采用泰森多边形法。方案计算时段为1小时，方案输出类型为水位流量。其结构图如图2所示。

1.4 参数率定

本次率定的参数范围，先按照中国洪水预报系统默认的缺省范围率定，用模型模拟出产汇流过程，并与实际过程进行比较分析，以过程的误差最小为原则，自动优选方式率定参数。也可按照马斯京根和新安江模型在北方流域的一般取值范围设定。如果将取值范围缩小设定，可以减少率定时间，也可防止出现与此流域真实情况不符又具有较好拟合度的最优参数。

表1是本方案各参数的率定结果，洪水过程拟合效果较好，部分年份水量不平衡，洪峰流量拟合较好，各参数基本符合该地区的洪水特性，按照《水文情报预报规范》（GBT22482-2008）中对误差的要求，本次率定结果18场次洪水中16场场次洪峰误差小于20%在允许范围内，根据确定性系数0.974评定该预报方案合格。

2 结束语

在三水源新安江模型的参数中，SM、CS、LAG、KI、KG这个几个参数较为敏感，是调整分析洪水过程时优先调试的参数。从本次率定的洪水过程成果来看，这些较为敏感的参数都在合理的范围之内，当然，计算机率定出的拟合参数不一定就是最优的，如果还想提高洪水过程的拟合度，可以对SM、CS和LAG值做适当调整分析，从而确定出最优参数组合。建议优选出率定参数后，还应选取5-10场次的洪水过程进行模型的检验，确定方案检验的确定性系数，最后进行综合分析，评定出方案的等级。在今后对方案的使用过程中，还应注意，不同场次的、不同强度的洪水，敏感参数调整后的影响程度也不同，应当结合预报的实际情况，例如降雨时空分布情况、断面附近受影响情况等，观察预报洪水过程及洪峰形态，适当调整敏感参数，分析调整后的结果，从而提高预报的精度。

参考文献

[1]章四龙.洪水预报系统关键技术研究与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[2]GB/T 22482-2008.水文情报预报规范[S].

[3]赵人俊，王佩兰.新安江模型参数的分析[J].水文，1988.

[4]赵人俊.流域水文模拟[M].北京：水利电力出版社，1984.

作者简介：苏文峰（1973-），男，黑龙江双鸭山人，工程师。