经验相关图法在洪水预报中的应用分析

黄琦 胡艳娇

摘 要：在一些下垫面环境特殊的流域，由于其下垫面构成种类、分布的特殊性，对雨水的下渗、汇流会产生较大影响，有时传统预报方法难以满足流域洪水预报要求。文章采用传统相关图法对受冻土影响流域洪水预报方法进行了分析探讨，采用物理成因明确的预报因素建立经验相关关系，对受冻土影响流域洪水预报方法进行了尝试应用分析。

关键词：特殊流域下垫面；冻土影响；产流、汇流；相关图法；预报精度

中图分类号：TV124 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）04-0162-02

Abstract： In some watersheds with special underlying surface environment， because of the particularity of its underlying surface composition and distribution， the infiltration and confluence of Rain Water will be greatly affected， and sometimes the traditional forecasting methods are difficult to meet the flood forecasting requirements of the basin. In this paper， the traditional correlation map method is used to analyze and discuss the flood forecasting method in the basin affected by frozen soil， and the empirical correlation relationship is established by adopting the forecasting factors with clear physical cause of formation. The flood forecasting method in the basin affected by permafrost is analyzed in this paper.

Keywords： underlying surface of special watershed； influence of frozen soil； runoff generation and confluence； correlation graph method； forecasting accuracy

1 流域產流、汇流过程简介

流域自降雨至流域出现径流过程，一般先后有地表蓄渗、坡地产流、河网汇流三个过程。流域经过一次降雨过程时理论上会形成地面径流和地下径流。洪水预报工作就是要根据降雨情况预报出流域的地表径流过程。当降雨前期流域较干旱时，流域地表会截留、蒸发和下渗较多的降雨量，地面产流和河网汇流偏少，相反如果前期流域地表湿润，则相同的降雨量会大部分产生径流汇入河道。影响流域产流的因素有以下几种：面积、土壤种类结构、地形、植被情况、建筑物、地下水、降雨量和降雨强度、降雨分布、土壤含水量、气温湿度等，受上述因素综合影响，目前降雨径流预报方法还难以精准实现。

2 受冻土影响流域产汇流规律分析

本文以永翠河流域为例介绍相关图法在冻土影响流域的预报应用。流域地貌属小兴安岭山地特征，位于我省冻土分区南部，流域下垫面自1月中旬至翌年4月中旬处于封冻状态。一般在7月时，流域下垫面少数地方上层冻土才完全解冻，其余地区，尤其是山地阴坡等低洼地带，始终存在岛状多年冻土，最大深度2.0m左右，冻土分布面积和深度自上游至下游逐渐减小。

流域产汇流受冻土影响分析：

流域内的冻土可以在降雨入渗、蒸发、坡地汇流等多个方面影响流域的产汇流规律。冻土透水性较弱降雨无法大量渗入地下，会增加地表净流的产流量，再就是由于冻层使流域地表和地下水的蒸发被抑制，实际蒸发远小于正常蒸发，遇强降雨时易产生大洪水。在不连续冻土区域的岛状冻土间隙区域分布较大的土壤孔隙，如果降雨强度较小时，会导致降雨入渗加大，流域产流则会偏小，这种现象在流域下游地区比较明显。

3 经验相关图预报法介绍

由于冻土影响，流域降雨径流关系紊乱，传统的流域汇流单位线以及产流模型等方法难以应用。本文根据降雨和洪峰流量关系数据，结合降雨强度绘制相关图来预报流域洪峰流量。

经验相关图（图1）可以用来分析物理影响因素间无法定量判断时的相关关系。选择时段降雨量和前期土壤含水量（+Pa）与洪峰流量建立关系，采用历史洪水点据49个，洪水数据选自1963-2003年场次洪水，由附图可见，根据降雨强度划分出四条关系线。1线和2线之间降雨强度偏小，一般小于0.5mm/h，2线和3线之间降雨强度适中，3线和4线之间降雨强度较大，在1.0至8.0mm/h之间，这些点据的降雨中心也多数处于流域上游冻土分布广泛地区，因此洪峰流量偏大，各次洪水点据历史拟合合格率为63%，符合丙级预报精度标准，详见表1。

4 结束语

因受冻土影响流域下垫面的特殊性，传统单一洪水预报方法难以应用，必须采用多方法综合来进行冻土区洪水预报。本文所述方法预报因子虽少但对预报影响非常重要，流域（+pa）值综合反映了降雨和前期土壤含水量情况，降雨强度做为选择线型的标准具有重要的物理成因意义。相关图法限于自身成图条件，对有效预报因素采用较少，外加对冻土规律认识不够全面深刻，本方法历史拟合精度还较低，今后还待深入探讨提高和完善。

参考文献：

[1]邓先俊.陆地水文学[M].北京：水利电力出版社，1984：61-114.

[2]李慧珑.水文预报[M].北京：水利电力出版社，1979：60-122.