大伙房水库来水规律分析及预测方法的研究

马骁颖+隋明+张昱+刘多文+李俊乐+赵思文+沈斌+李若楠

摘 要：本文以大伙房水库1959—2008年历年年度来水资料为样本，采用统计学多项式回归、均方差周期优选法等分析方法探讨了水库来水量的长期预测方法问题。分析结果表明，大伙房水库年来水量变化主周期为17a，副周期为10a；50a平均预测误差17.8万m3，总体误差在0～33.2万m3之间，按预测误差在±33%之间计算，50a预测准确率为74%， 37a正确，13a不正确；趋势同步率为69%。如误差在实况±50%之间，正确年份数为46a，不正确年份数为4a，准确率为93.9%。

关键词：大伙房水库；来水；规律；预测

中图分类号：TV121 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132190

来水是水库建设的基础，也是最值得关注的问题，因为来水关系着水库的经济效益、安全与管理。由于大伙房水库所在位置决定，有来水集中、年际变化大等特点，加之承担着水库下游防洪抗旱等重要使命，水库管理局必须随时掌握水库的来水状况，其中，来水预测就是需要解決的问题之一。利用原始数据，通过规律分析解决预测问题的方法就是适用基层相关分析最有效和常用的方法。水库来水规律分析和解决预测问题就符合这一方法的原理。

1 基本思路

重点研究水情的变化规律，第一步，进行趋势分析，计算趋势回归值，求围绕趋势的变量。第二步，确定变量的变化周期及周期值。第三步，建立周期预测工具。其中周期分析分别进行主周期分析和副周期分析。最后由主周期值和副周期值叠加得预报周期值。

1.1 资料

大伙房水库始建于20世纪50年代的建国初期，于1954年4月11日工程开始建设，1958年9月5日正式竣工，到2016年已有58年历史，大伙房水库是国家大型水库，水文资料详实，有代表性。本文是把1959—2008年间的历史来水资料作为代表数据进行的分析。

1.2 统计分析方法

1.2.1 趋势分析

采用二次曲线形式模拟来水的趋势变化。模型：

Y=ax2+bx+c （1）

式中：Y表示来水量，X表示年代序号。

计算得大伙房水库年来水量趋势方程为：

y=0.3345x2-23.198x+1767.2 （x=1，2······n）

大伙房水库年来水量趋势变化情况见图1。

1.2.2 50a来水量变化规律计算与分析

1.2.2.1 来水量年际变化波动的计算

用△y表示年来水量的年际变化波动（相对趋势线），用y表示年来水量，用?表示趋势量。计算结果绘制于表1。计算公司如下：

△y=y-? （2）

1.2.2.2 来水量周期分析方法

方法原理：组内方差小于组间方差何在所有周期排列中组内平均方差最小。均方差周期优选法相对于方差周期分析方法的优点是计算简单，数据小，易于计算。

周期预测方法：选主周期；计算主周期预测结果；计算主周期预测误差；检验主周期预测效果；对主周期预测误差再进行周期分析；用主周期预测误差周期值进行订正计算；检验误差订正效果。原则上，经误差订正后的预测效果不可以低于订正前的预测准确率；建立由主、副周期变量叠加而成的综合周期值序列；通过趋势量和变差周期值还原相对于实况的预报数。后续预测就通过趋势量的后延和变量周期值的循环量得以实现。

以上计算分析过程在计算机计算中是个连续循环计算过程，分别建立了3个板块木板，原始数据和循环计算结果部分；趋势分析部分，为周期分析部分。年来水量周期值计算结果见表2。

分析和计算涉及的计算公式如下：

1.2.2.3 大伙房水库年来水量周期规律及回代预测结果

全年来水量主周期为17a，副周期为10a。

变化情况。从20世纪60年代后期开始，一直到80年代中期波动较大。历史最高值为65.9万m3，出现在20世纪60年代的1968年。历史最低值为0.4万m3，出现在上世纪90年代的1997年，见图2。

预测误差。主周期50a平均预测误差为17.8万m3，总体误差范围在0～33.2万m3之间。

预测准确率。按预测误差在±33%之间计算，50a预测准确率为74%， 37a正确，13a不正确；趋势同步率为69%。如误差在实况±50%之间，正确年份数为46a，不正确年份数为4a，准确率为93.9%，详见表3。

2 小结

通过分析，体会到到大型水库由于来水区涉及面广，范围大，制约因素多，计算难度较大。自然因素方面，降水的观测数据不能完全代表实际情况，因降水量分布不均是正常现象，干旱时，少量降水不会产生径流；涝时，尽管雨量不大但有径流效应。人为因素方面，上游有控水现象、在管水方面有不确定性，如汛前出于度汛安全排水、汛后出于备水进行蓄水，这些因数直接干扰水库水情的计算与评估。本文关于大伙房水库来水规律分析及预测方法的研究结果，其目的是为水库开展水情的分析、监测和预报预警工作提供科学的方法和依据。

参考文献

[1]彭兆亮.订正与集成多模式的中国季度降水预测[J].水科学进展，2014，25（1）：1-8.

[2]杨传国，陈喜.淮河流域近500年洪旱事件演变特征分析[J].水科学进展，2014，25（4）：494-501.

作者简介：马骁颖（1972-），女，辽宁省沈阳市人，大学本科，高级工程师，预报员，研究方向：天气预报。