麦里河曹家镇水位站预警预报方法探讨

石牡丽

(陕西省宝鸡水文水资源勘测局，陕西 宝鸡 721006)

0 引言

随着《陕西省中小河流水文监测系统》建设项目的实施，我省相继建成了一批新建水文站、水位站。为了充分发挥中小河流新建水文站、水位站遥测设备的作用，更好的为各级防汛指挥部门防汛决策提供可靠技术支撑，最大限度的减少宝鸡市中小河流洪水灾害给沿河人民群众生命财产造成的损失，研究新建水位站预警预报方法成为了防汛减灾的重要课题。

麦李河流域仅有曹家镇水位站一处，本站测验项目有水位、雨量。担负曹家镇、陕西汽车制造厂等重要厂矿企业及下游沿河各村镇的防汛任务，因此研究曹家镇水位站预警预报方法尤为重要。

1 流域概况

麦李河又名麦里河是岐山县境内渭河右岸一级支流。河流发源于岐山县曹家镇石灰子沟，。干流河长18.1 km，河道平均比降19.5‰,流域面积63.7 km2。麦里河沿途流经岐山县曹家镇和五丈原镇于北星村后汇入渭河，沿途的主要支流有西沟河、车长沟等小河流。麦李河曹家镇水位站流域水系图,见图1。

曹家镇水位站于2012年建成，位于宝鸡市岐山县曹家镇，是渭河右岸的一级支流麦李河干流控制站，断面以上河道平均比降22.2‰，河长11 km，控制集水面积54.0 km2。

曹家镇水位站设置基本断面和上下比降断面，测验河段顺直，两岸为砼砌石护坡，河床由砂卵石组成。在基本断面附近设置三个基本水准点。曹家镇水位站断面附近河道较窄，麦李河穿村而过，防护能力相对较低。

图1 麦李河曹家镇水位站流域水系图

2 水位站预报总体思路

由于麦里河流域既没有水文站，也缺乏雨量站资料，因此本方案根据《宝鸡市水文适用手册》中提供的点平均暴雨量等值线图和相关的地区综合参数，用暴雨洪水图集法推求设计暴雨。按地区综合概化成的典型概化雨型（用百分比表示）来推求暴雨的时程分配，按蓄满产流方式进行产流计算，用初损后损法推求地面设计净雨过程，根据本区域流域面积，比降和相关参数，利用推理公式法、经验公式法、和水文比拟法三种方法比较后优选推理公式法计算成果，由重现期作为连接降雨量、流量和汇流时间的桥梁，建立三者关系并按曲线制作曲率表进行快速预报的方法。

3 水位站预警预报方法分析

3.1 产流计算

1）用暴雨洪水图集法推求设计面暴雨量。根据设计标准p%=（20、10、5、3.33、2、1）和以上地区的综合统计参数，推求出各时段的设计点雨量，本次分析中在点暴雨等值线图上查出不同频率下的点平均暴雨量，和相应的CV,CS=3.5CV，并根据宝鸡地区秦岭北麓1小时、3小时、6小时、24小时的拟合曲线参数at与指数bt,带入公式a=1/(1+atF)bt算出点面折算系数a。

2）根据x设=和x面=x设·a推算出面暴雨量，最大12小时点暴雨量由最大6小时，最大24小时点暴雨量根据公式H12=(H6·H24)0.5内插推求；其次选定设计暴雨雨型用初损后损法推求设计地面净雨过程。

3）根据前期影响雨量pa、土壤最大蓄水量Im，后损按总净雨深的20%各时段平均扣除在各个产流时段，用初损后损法推求地面设计净雨过程。在本次分析中，Pa采用秦岭北麓、西部山区的分区定数pa=2/3·Im=47mm,Im=70mm。初损量采用秦岭北麓、西部山区的分区定数P初损=Im/3。不同频率的面雨量计算见表1。

表1 不同频率的面雨量计算

3.2 汇流计算

3.2.1 推理公式法

根据《宝鸡市水文适用手册》，结合麦里河流域面积、比降和地区综合参数用推理公式法计算曹家镇水位站不同频率的设计洪水：

①Qm～τ曲线计算公式

依据《宝鸡市水文实用手册》推荐公式：

②计算Qm～t曲线

将最大净雨过程按公式(1)计算Qm～t关系曲线。将Qm～τ及Qm～t两曲线绘于同一坐标系中，两曲线交点的纵横坐标数值即为所求的洪峰流量和汇流历时，即为所求的设计洪峰流量Q和汇流历时τ值。曹家镇水位站不同频率洪峰流量成果见表2。

表2 曹家镇水位站不同频率洪峰流量成果

3.2.2 经验公式法

依据《宝鸡市水文实用手册》推荐的经验公式，采用秦岭北麓、西部山区分区经验公式推求。其经验公式如下：

式中：Qp为设计频率P的洪峰流量（m3/s）；F为设计流域面积（km2）；J为主河道平均比降（‰）；H6P为涉计频率为6小时的暴雨量（mm）。

表3 经验公式法计算的不同频率的设计洪水流量

3.2.3 水文比拟法

《宝鸡市水文实用手册》规定：设计流域内或产汇流条件较为相似的同一水文分区流域内有水文站实测洪水资料的，面积差不超过20%时，可将水文站作为参证站，根据参证站设计洪水计算成果，应用面积比拟法推求设计流域的设计洪水，计算公式：

式中：Q设P为设计站控制断面设计流量（m3/s）；Q参P为参证站设计流量（m3/s）；F设为设计站控制断面以上流域面积（km2）；F参为参证站以上流域面积（km2）；n为指数，取2/3。

表4 应用面积比拟法推求设计流域的设计洪水计算

3.3 计算成果对比分析及成果选用

由表5可知，经验公式法与推理公式法计算值基本相近，水文比拟法值偏小，推理公式法是推求小流域设计洪水最常用方法，且具有一定的理论依据，出于偏安全考虑，本次优先选用推理公式法成果进行预警方法的研究。

4 推理公式法计算结果应用

曹家镇水位站用推理公式计算不同重现期的洪峰流量、汇流时间表，见表6。

表6 曹家镇水位站不同重现期的洪峰流量、汇流时间表

4.1 根据成果资料分别建立重现期与雨量、流量和时间关系图

（1）绘制曹家镇站累计净雨量与相应重现期关系图（一）

（2）绘制曹家镇水位站洪峰流量与相应重现期关系图（二）

（3）绘制曹家镇站洪峰流量与相应汇流时间关系图（三）

4.2 根据关系图进行查图预报

首先根据实际降雨量计算出本站累计净雨量，然后根据累计降雨量查图（一）得出相应的重现期，再由查出的重现期反查图（二）得出相应的洪峰流量，最后由相应的洪峰流量查图（三）得出相应洪峰流量的汇流时间，开始预报时间与汇流时间之和就是相应的峰现时间。

5 结语

根据宝鸡水文局预警预报任务要求，当预警预报站接近警戒流量或区域平均降雨量达50 mm时应及时做预警预报。依照《陕西省水情预警信号发布管理办法》附件，洪水蓝色预警信号要求。1）流量（水位）接近警戒流量（水位）；2）洪水要素重现期接近2年～5年。针对麦里河流域短缺资料、河道狭窄等实际情况，出于偏安全考虑，根据地面净雨量值大小，用推理公式法计算成果分析的预警预报方法能够满足本站预警预报的要求，可以作为一种应急预报方法应用于麦里河流域曹家镇水位站及陕西汽车制造厂等重要厂矿企业及下游沿河各村镇的洪水预警预报中，为防汛决策发挥作用。