基于大伙房模型的英那河水库洪水预报方案研究

王丕国，乔贵毅，李 毅，赵明哲

(大连市供水有限公司，辽宁 大连 116021)

基于大伙房模型的英那河水库洪水预报方案研究

王丕国，乔贵毅，李 毅，赵明哲

(大连市供水有限公司，辽宁 大连 116021)

洪水预报是一项重要的防洪非工程措施，精确的洪水预报对水库调度具有重要的指导意义。英那河水库目前没有可以利用的洪水预报方案，文章结合流域概况，采用大伙房模型研究水库洪水预报方案，并采用粒子群算法进行参数率定。计算结果表明：大伙房产汇流预报结果整体上较好，尤其对于降雨集中雨强中等的大洪水预报精度较高，可指导英那河水库的调度工作。

洪水预报；英那河水库；大伙房模型

0 引 言

洪水预报是水库防洪调度决策的基础，调度成功与否关键在于洪水预报成果的可靠性。英那河发源于辽宁省鞍山市岫岩县龙潭乡老北沟，英那河水库位于英那河中游庄河市塔岭镇境内，流域属于北方干旱半干旱地区，气候属于暖温带湿润大陆性季风气候，降雨时间比较集中，一般在7月下旬到8月上旬，流域的洪水均为暴雨形成，洪水发生在6-9月，且具有暴雨的一般特性。坝址以上控制流域面积692 km2，是一座以供水为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的水利枢纽，水库工程于2003年完成扩建，总库容为2.87×108m3。水库流域图见图1所示。

随着社会的发展和人类活动的影响，以及实测资料的缺乏，水库的洪水预报方案编制工作非常困难，满足不了水库预报调度需求。为了提高水库的供水效益和预报调度决策水平，文章选用广泛适用于北方地区的大伙房模型[1-4]作为预报模型来模拟产汇流，并根据粒子群算法[5-6]结合手工调试，确定较为理想的预报方案，应用于英那河水库流域的洪水预报，以期为水库调度提供科学可靠的依据。

图1 英那河水库流域图

1 大伙房模型

DHF洪水预报模型是由辽宁省大伙房水库管理局提出的一个集总式概念模型。该模型在北方一些干旱半干旱地区得到了广泛的应用。模型分为8参数超渗产流和8参数变强度、变汇流速度经验单位线汇流计算模型两部分。由于缺少实测蒸发值，在DHF模型中加入了蒸发计算，并按照降雨量级进行分级，分级蒸发参数有8个，分别为E1-E8。在计算前期土壤含水量时，要考虑到计算时刻(当日8:00)与实际降雨开始时刻之间存在的降雨量，模型产流计算流程图如图2所示，主要参数及其意义如表1所示。

2 模型应用结果

英那河水库的洪水预报时段长为1h，文章通过DHF模型模拟水库扩建后的17场实测洪水，由于洪水系列较少，场次洪水只参与到率定工作中，不做验证。产汇流参数率定结果如表2所示，相应的模拟结果如表3、表4所示。

图2 大伙房模型产流计算流程图

表1 大伙房模型主要参数及其意义

表2 大伙房参数率定结果

由表3可知，17场洪水产流均合格，属于甲级预报方案；产流平均相对误差为-4.54%，产流相对误差绝对值的均值为8.31%，作业预报精度属于优秀。上述结果表明，产流参数率定值合理可靠，且预报结果满足作业预报要求，可以应用于实际预报中。

3 结 论

英那河水库以上流域为山区流域，由于山区地形地貌的原因，会导致降雨成因不同，出现山前降雨强度大，背面降雨小或者不降雨的情况，对DHF模型模拟有一定程度影响。

大伙房模型为超渗产流模型，雨强对产流的影响比较大，故对于降雨相对集中，且强度中等的洪水模拟较好；由于上游冰峪沟处英那湖基流影响，导致部分场次洪水的汇流过程存在退水较快的情况，洪水过程线的拟合度不高，确定性系数较低；对于大洪水的情况，流域多数已经形成蓄满产流模式，采用基于超渗产流的大伙房模型，流量过程拟合不理想；该预报方案未考虑降雨中心对预报的影响，若存在库区降雨较大引起陡涨洪峰的情况不能较好的进行预报作业。

表3 DHF产流预报结果

注：①表中P代表流域平均雨量， R0代表实测净雨量，Rf代表预报净雨量；②表中“-”表示模拟值比实测值小；③文中表相同。

表4 DHF汇流预报结果

续表4 DHF汇流预报结果

注：①W0代表土壤初始含水量，MaxQ0代表实测洪峰，MaxQf代表预报洪峰，relaMaxQ代表洪峰相对误差，Δt代表峰现时间误差，β代表确定性系数；②文中表相同。

由表4可知，17场洪水有2场不合格，汇流合格率为88.2%，平均确定性系数为0.67，符合作业预报的要求。对于像20060730、20130730类型的多峰型洪水，洪峰值和洪峰出现时间比较难模拟，又由于模拟率定的参数适用于大多数洪水，由此导致多峰型洪水模拟结果不是很理想；20050804场次洪水确定性系数只有0.47，拟合并不理想，原因在于降雨中心未知，影响了预报结果；对于前期比较干旱，本次降雨集中，雨强较大的大洪水场次，拟合效果较好，如20080811场次。

[1]马玉军.碧流河水库流域洪水预报方案及设计洪水过程修匀研究[D].大连：大连理工大学, 2013.

[2]张露.柴河水库洪水预报及防洪调度方式研究[D].大连：大连理工大学, 2016.

[3]王猛, 彭勇, 梁国华.大伙房模型在石佛寺流域洪水预报方案中的应用[J].南水北调与水利科技, 2012(02):93-97.

[4]魏子钧.门楼水库洪水预报研究[D].大连：大连理工大学, 2014.

[5]王呈会.改进粒子群优化算法在水文模型参数优化中的应用研究[J].吉林水利, 2016(05):51-55.

[6]刘苏宁, 甘泓, 魏国孝.粒子群算法在新安江模型参数率定中的应用[J].水利学报, 2010(05):537-544.

StudyonFloodForecastSchemeofYingnaRiverReservoirbasedonDahuofangModel

WANG Pi-guo;QIAO Gui-yi;LI Yi and ZHAO Ming-zhe

(Dalian Rural Water Supply Limited Company,Dalian 116021,China)

Flood forecast is an important un-project measure for flood control and accurate flood forecast has great guiding significance for the reservoir regulation. At present, there no schemes may be used for the Yingna river reservoir, combined with general situation of the watershed, this paper adopts the Dahuofang model to study the reservoir flood forecast scheme and the particle swarm optimization (POS) to conduct the parameter calibration. The calculation results show that the forecasting results of theDahuofang runoff and conflux is better on the whole, especially high for the big flood forecasting accuracy with concentrated precipitation, may guide the regulation works of the Naying river reservoir.

flood forecast;Yingna river reservoir;Dahuofang model;regulation;research

TV697.11

B

1007-7596(2017)09-0047-03

文章编号：1007-7596(2017)09-0031-04

2017-08-28

王丕国(1974-)，男，辽宁抚顺人，高级工程师，研究方向为水文预报；乔贵毅(1976-)，男，辽宁普兰店人，助理工程师，研究方向为水文模拟；李毅(1986-)，男，辽宁瓦房店人，助理工程师，研究方向为水库调度；赵明哲(1982-)，男，辽宁大连人，助理工程师，研究方向为水文预报。