东宁水文站洪峰出现时间的率定研究

刘 琦

(黑龙江省水文局,哈尔滨 150001)

东宁水文站洪峰出现时间的率定研究

刘 琦

(黑龙江省水文局,哈尔滨 150001)

北方地区水量变化显著时间集中在夏汛期，文章以绥芬河东宁水文站为研究基站，运用新安江三水源模型，模拟了夏汛期洪峰流量和洪峰出现时间的情况，模型率定中真实值和预测值比较接近，从而确定模型中敏感参数的取值。

洪峰；新安江模型；率定；敏感参数

1 东宁水文站断面情况

绥芬河位于黑龙江省东部，是横跨中俄两国的国际河流，在我国境内的流域面积为10069km2，河流长258km，属山区河流。东宁水文站[1]位于黑龙江省牡丹江市东宁市东宁镇，地理位置E131°05′50″、N44°03′44″，集水面积8374km2，为绥芬河干流下游控制站，距河源238.7km，距出境19.3km，是国际报汛站和中央报汛站，该站建于1950年。

东宁站属中温带大陆性季风气候，西北有太平岭形成天然屏障，东南距日本海较近，经常受海上气候的调节，使大陆性气候特点减弱，形成一个独特的小气候区。多年平均降水量为514.1mm，降水量年际变化较大，历年最大降水量为838.1mm(2000年)，历年最小降水量为298.3mm(1982年)，本站降水主要集中在汛期6-9月份，多年平均6-9月份降水量为358.5mm，约占年降水量的69.7%。

2 新安江模型确定洪峰出现时间

2.1 资料选取

文章选取东宁站1961-2014年雨量站、水文站和蒸发资料，资料包括：历史洪(雨)资料，实时资料。

雨量资料选用东宁水文站以上区间共有奔楼头、道河、东宁3个雨量站。水文站的选用：根据影响东宁水文站流量的实际情况，本次选取对东宁水文站影响较大的道河水文站和奔楼头水位站作为东宁水文站流量预报的输入因子。

2.2 新安江模型介绍

三水源新安江模型[2，3]，是一个通过长期实践和对水文规律认识基础上建立起来的一个概念性水文模型。按照三层蒸散发模式计算流域蒸散发，按蓄满产流概念计算降雨产生的总径流量，采用流域蓄水曲线考虑下垫面不均匀对产流面积变化的影响。为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响，新安江模型的结构设计为分散性的，分为:蒸散发计算，产流计算，分水源计算和汇流计算4个层次结构。模型流程图见图1。

新安江模型的参数大都具有明确的物理意义，参数值原则上可根据其物理意义直接定量的。由于参数多，信息量少，就会产生参数相关性、不稳定性和不唯一性问题。文章利用长序列资料，率定确定不稳定参数的具体数值，进而检验率定情况的优劣。

2.3 研究区预测分析

2.3.1 方案构建

1)方案结构。东宁集水面积8374km2，道河站集水面积3420km2，奔楼头站集水面积4359km2，区间控制面积595km2。方案设置3个输入项，河道站和奔楼头站采用马斯京根河道分段连续演算模型(MSK)，区间输入采用蓄满产流模型(SMS_3)和滞后演算模型(LAG_3)；雨量站控制权重采用泰森多边形法。计算时段1h，水位流量为输出项，预见期为24个时段，预热期为30d。详见图2。

图1三水源新安江模型流程图

图2方案结构图

2)圈画流域边界。模型上进行东宁站流域圈画工作，图3封闭区域即为东宁站流域范围。

图3 东宁站流域边界图

2.3.2 参数率定结果

1)目标函数统计表见表1。

表1 率定目标统计表

2)参数率定结果。率定时间段选取均为夏汛段，北方地区夏汛期是水量变化最明显时段，应用在文章中更有针对性的体现模型对洪峰时间预见期的表征。

图4 2008-06-1至2008-09-30率定结果图

图5 2009-06-1至2009-09-30率定结果图

图6 2010-05-20至2010-09-30率定结果图

图7 2013-06-1至2013-09-30率定结果图

图4-图7，可以看出东宁站2008-2013年夏汛期的率定流量值和实际流量值拟合度比较吻合。可以证明，模型中的参数选取比较适合东宁站的实际情况。敏感参数选取结果见表2。

表2 敏感参数取值表

3)场次洪水统计

表3 率定洪水统计表

2.3.3 方案评定

本方案以率定结果进行评定。由上述参数率定结果可知，洪水过程拟合效果较好，水量基本平衡，各参数符合该地区的洪水特性，5场场次洪水误差小于20%在允许范围内，根据确定性系数0.883评定该预报方案为乙级。根据率定的参数我们选取2014年2场次洪水进行了模型检验，检验目标函数值为-0.254，检验结果见图8及表4。

图8 2014-06-1至2014-09-30率定结果图

表4 检验场次率定洪水统计表

3 结 论

文章以绥芬河东宁水文站为研究基站，运用新安江三水源模型，模拟了夏汛期洪峰流量和洪峰出现时间的情况，模型率定中真实值和预测值比较接近，从而确定模型中敏感参数的取值。在这些都确定的情况下，进行检验率定情况，得到图8和表4的数据分析。

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

[2]梁晖.河道洪水演进马斯京根模型参数及最优参数估计方法研究[D].南宁：广西大学,2015.

1007-7596(2017)08-0061-03

2017-07-22

刘琦(1989-)，女，辽宁辽阳人，工程师，从事水文测报预报工作。

TV122.5

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