流域有众多小水电站的锦江水库降雨径流预报

谭正强

(广东仁化县锦江电力开发总公司，广东 仁化 512300)



流域有众多小水电站的锦江水库降雨径流预报

谭正强

(广东仁化县锦江电力开发总公司，广东 仁化 512300)

根据降雨径流相关原理，结合锦江水库流域地理环境、水文、气象、上游小型水电站众多特点，将该流域划分为8个单元区，并在各单元区建立一个虚拟水库，代替众多小水电站调节水量的水库降雨径流预报模型，应用于锦江水库水文预报系统。2008年至今共6年的入库流量短期预报实践证明，该模型预报精度高 ，在水库防洪发电、水库调度应用中效果优良。

入库流量；预报模型；降雨径流；虚拟水库。

仁化县锦江水库位于广东省北部，为大(2)型水库，总库容为1.89亿m3，坝址上游集雨面积为1 410 km2，有塘村、城口、扶溪支流汇入水库，多年平均降雨量为1 660 mm，多年平均流量为39.9 m3/s。而流域降雨季节明显、降雨径流入库时间短，建立一个入库流量预报精度高、可操作性强的降雨径流预报模型对水库防洪发电调度意义重大。

其中，计算水库流域200多座小水电站的调节水量是水库降雨径流预报模型重要环节,本文重点论述锦江水库流域众多小水电站调节水量计算的简化处理方法。

1 建立入库流量预报模型

锦江水库入库流量预报分为降雨径流和汇流入库两部分建立预报模型。降雨径流预报模型选择新安江三水源模型[1]，为了计算流域众多小水电站的调节水量，汇流部分在各单元区增加一个虚拟水库代替各单元区众多的小水电站。利用历史水文气象观测数据等资料率定模型相关参数[2-4]，根据降雨径流预报模型计算步骤，构建计算机处理的降雨径流预报应用软件。模型的结构如图1所示。

2 流域各单元虚拟水库参数

锦江水库上游流域有二百多座小水电站，单元设虚拟水库规则为当单元内小水电站多且单站可调蓄库容小时设虚拟水库；当单元内有年调节水库或较大库容的水库、库容集雨面积比特大时不设虚拟水库，单元划分时可考虑增设单元，或按水库设计调度规则，

图1 锦江水库降雨径流相关模型计算步骤示意

把预报入流计算为水库出流，演算至单元出口；当单元内小水电站少或库容集雨面积比特小时不设虚拟水库，忽略水库调节功能。如高坪单元径流经高坪水库调蓄后绝大部份通过引水渠引出锦江水库流域外的高坪灌区，只有发生特大洪水或特殊情况才流入锦江水库，为简化计算程序，高坪单元出口流量采用高坪水库的实测出库流量。

小水电站库容及发电流量大小不等，各山塘水库与河网之间连接形式有串联有并联，把各单元众多的山塘水库虚拟为一个水库，其参数率定是计算水库虚拟调节流量精度关键。本模型通过实际调查统计初步设定虚拟水库的各参数，然后用计算机程序优选。流域各单元虚拟水库参数见表1。

表1 流域各单元虚拟水库参数

3 虚拟水库出库流量和单元出口断面流量计算

虚拟水库出库流量

Qv2t=Qvpt+Qvdt

(1)

式中Qvdt为t时段虚拟水库大坝溢洪流量, 按堰流公式计算；Qvpt为t时段虚拟水库发电流量。

式(1)中t时段虚拟水库发电流量Qvpt计算分以下两种情况：

当库存水量加入库水量大于发电水量时：

Qvpt=Qvpm

(2)

式中Qvpm为虚拟水库额定发电流量， 当库存水量加入库水量小于或等于发电水量时：

(3)

式中Vvt为t时段虚拟水库库容；Qv1t为t时段虚拟水库入库流量。

Qv1t=Qit×Kv

(4)

式中Qit为t时段单元总径流;Kv为虚拟水库入库流量系数。

单元出口断面流量：

Qist=(Qi×(1-Kv))+Qv2t

(5)

其中Qit×(1-Kv)为单元总径流直接流入单元出口断面的流量。

4 预报模型有虚拟水库和无虚拟水库的预报精度比较

在预报模型各单元出口加入一个虚拟水库代替众多小水电站调节水量可以较大地提高预报的精度，其中：锦江水库汛期日均入库流量预报过程确定性系数DC可提高0.018、洪峰流量相对误差减少2.9%、洪水量相对误差减少1.08%、洪水预报过程确定性系数DC可提高0.068。精度对比详见表2～5。

表2 精度对比汇总

表3 汛期日均入库流量预报确定性系数DC比较

表4 洪峰流量预报比较

表5 洪水预报过程确定性系数DC比较

5 模型预报精度评定

水文预报系统从2006年开始建立至2010年雨量观测点布局基本定型，预报系统各参数已率定，用从2006年至2014年实测和预测径流数据和18次洪水资料作为精度检验，本降雨径流预报模型综合评定为乙等。精度评定见表6所示。

表6 降雨径流预报模型预报数据精度评定

6 结语

锦江水库降雨径流预报模型采用新安江三水源模型为基础，在各单元区建立一个虚拟水库代替众多小水电站调节水量的方法建立模型。用虚拟水库代替众多小水电站后，能较大地提高降雨径流预报精度，特别是洪峰流量和洪水预报过程确定性系数DC预报精度有显著提高。该模型应用于锦江水库水文自动测报和调度系统，经过8年实测与预测径流量和18次洪水的实测与预测数据进行精度检验，精度评定证明其降雨径流预报精度较高，在水库防洪发电调度发挥了重要作用。

[1] 赵人俊．流域水文模拟——新安江模型与陕北模型[M]．北京：水利电力出版社，1984．

[2] 长江水利委员会主编．水文预报方法(第二版)[M]．北京：水利电力出版社，1993．

[3] 渐江水利水电专科学校，长春水利电力高等专科学校．水力学[M]．北京：水利水电出版社，1991．

[4] 黄锋华，黄本胜，刘达，等．新安江模型在石马河降雨径流模拟计算中的应用[J]．广东水利水电，2014(2)：33-37.

(本文责任编辑 马克俊)

Rainfall runoff forecasting of Jinjiang reservoir with many small hydropower stations in the basin

Tan Zhangjiang

(Guangdong Renhua county of Jinjiang Electric Power Development Corporation, Guangdong Renhua 512300)

according to the relevant principles of rainfall runoff, combined with Jinjiang reservoir basin geographical environment, hydrology, meteorology, the upper reaches of the small hydropower station many features, the basin is divided into 8 units, and the establishment of a virtual reservoir in every unit area, instead of a number of small hydropower station to adjust the amount of water in the reservoir and the rainfall runoff forecasting model and application in Jinjiang reservoir hydrological forecasting system. The short term forecast of inflow from the year 2008 to the present 6 years has proved that the model has high precision and good effect in the application of flood control and power generation and reservoir operation.

storage flow; forecast model; rainfall runoff; virtual reservoir.

2015-10-30;

2016-04-20

谭正强(1961)，男，助理工程师，从事水库水文工作。

TV121+.1

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1008-0112(2016)03-0037-04