流域汇流单位线洪水预报应用分析

董向东

摘 要：流域汇流单位线是流域出口洪水过程的简化表述方式，是开展降雨径流型短期洪水预报的必备工具。推求流域汇流单位洪水过程线是流域制作洪水预报方案的重要基础性工作，推求方法有人工推算法和计算机拟合法，各自代表就是瞬时单位线法与规划求解法。文中采用实例数据，分别就这两种方法的适用条件和推求过程做了简要对比分析，通过检验结果，对精度差异提出了原因和应用注意事项，文中结论仅代表实例流域应用结果，仅供参考。

关键词：降雨径流；流域汇流；单位洪水过程；洪水预报；计算机拟合

中图分类号：P338.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）04-0166-02

Abstract： The catchment unit hydrograph is a simplified expression of the flood process at the outlet of a basin， and is a necessary tool for short term flood forecasting of rainfall runoff type. It is an important basic work to deduce the unit flood hydrograph of watershed confluence. There are artificial calculation method and computer fitting method， which are represented by instantaneous unit hydrograph method and planning solution method respectively. Using case data， this paper makes a brief comparison and analysis of the applicable conditions and calculation process of the two methods， and through the test results， puts forward the reasons for the difference of precision and the matters needing attention in the application. The conclusion in the paper only represents the application result of the case basin.

Keywords： rainfall runoff； drainage basin confluence； unit flood process； flood forecast； computer fitting

1 單位线法洪水预报的适用条件

流域洪水预报目前主要采用上下游相应水位（流量）预报和降雨径流预报法。降雨径流预报方法一般用在预报站上游无参照站，或参照站与预报站之间水位流量关系紊乱，无法建立相应数学关系的情形。预报依据为上游降雨过程，预报过程分为产流和汇流两个阶段，产流分析为了确定降雨在扣除蒸发、下渗、截留损失后形成径流汇入河道的有效雨量；汇流分析是确定有效降雨（形洪降雨）在预报断面产生径流的过程，径流过程一般以径流历时和洪峰流量表示。产流分析可由降雨、径流相关图确定有效雨量。汇流分析过程就是利用汇流单位线来确定有效降雨在流域断面形成的洪水过程，一个流域会根据各次降雨特点的不同分析出多条汇流单位线，也可以根据情况将多条单位线概化为一条单位线，这取决于预报工作实际需要和具体流域情况。

2 单位线简介

流域汇流单位线是为了推求一定量级的有效降雨在某一河道断面形成的洪水过程而人为假定的一个径流过程。通俗点说就是一定数量级（单位数量）的净雨，在某一断面产生的洪水过程，实际工作中由流域历史雨洪资料反推求得。单位线同实际洪水过程线一样具有“洪峰滞时”（指降雨历时中间点至洪峰的时距）；“径流历时”；“峰值”等要素。单位净雨深常取10mm，时段一般取3、6、12h（取决于降雨时段）。如果单位线时段为瞬时（1秒），则称之为瞬时单位线。实际洪水预报时就是利用净雨与单位净雨的倍比关系预报洪水过程。

3 流域汇流单位线推求方法介绍

利用历史雨洪资料推求单位线方法较多，原始手工方法有列表计算法、试错法、图解法等，这些方法因费时费力还易出错，已逐渐淘汰。本文以计算机拟合技术为基础采用规划求解法来进行单位线推求分析。

3.1 规划求解法简介

该方法是线性规划数学法的实际应用，功能就是事先假定初始值（待求解值），通过电脑试算使求解值在特定条件下满足误差最小的要求，从而间接得到计算结果。实际应用时已有洪水过程和对应净雨量为初始条件，计算机优选出过程线，通过设置的约束条件，使初始假定单位线逐步调整到计算结果与历史洪水过程误差最小。

3.2 瞬时单位线法介绍

为了分析对比，下面介绍瞬时单位线法，该方法是为了简化推求流域汇流单位线的需要而采用数学模型概化流域径流过程而计算出的瞬时时间段的单位线，即无论净雨时段是多少，求得的瞬时单位线可以转换为任意时段，具有较强的实用性，计算过程主要通过求出参数n、k后，利用公式u（t），得到单位线过程，具体使用时要借助S（t）曲线表。

4 实例应用

以某次洪水过程为例（流域面积560km2，降雨时段△t=3h），分别采用规划求解法推求的单位线和瞬时单位线法模拟本次洪水过程。详见表1、表2。

5 结论

由附表计算结果可知，规划求解法单位线模拟计算结果精度要高于瞬时单位线法，建议实际工作中优先使用该方法。瞬时单位线法使用门槛较低，随时可查用的s（t）曲线表，但经过时段转换后的瞬时单位线概化程度较高，精度随之降低，因此该方法适用于缺少实测资料流域的应急预报。

受资料限制，任何单位线都有应用局限性，实际工作中应针对流域具体情况分析单位线精度，及时补充更新或修正单位线才能更好地用于实际工作。

参考文献：

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