水量调度计划来水年型修正技术方法探讨及实例分析

王敬磊 欣 未2 刘开磊3 吴 漩

（1.安徽淮河水资源科技有限公司 蚌埠 233000 2.淮河流域生态环境监督管理局监测与科研中心 蚌埠 233000 3.水利部淮河水利委员会水文局（信息中心） 蚌埠 233000）

1 引言

按照流域水量分配方案、水量调度方案制定年度水量调度计划，并根据当月水量调度执行情况、工程蓄水情况和下月来水预报等，对月水量调度方案进行滚动修正，是水量调度工作顺利执行、落实的重要保障。滚动修正是根据年内已发生的来水、各水源供水、实际与计划用水差异等情况，通过对来水条件、用水计划等条件进行修正，调整月水量调度方案，以使得调度年内余留期的水量调度工作与实际情况更相符，进一步促进水量调度工作的推进与成效。来水年型在一定程度上决定了流域不同行政区可分配水量指标、水量调度考核断面和控制断面的下泄水量指标，来水年型滚动修正是保障年度水量调度计划科学合理的重要因素之一。

2 来水年型修正方法

2.1 主要工作思路

水量调度所依据的来水量的多少和来水过程主要取决于径流预报环节，所以径流预报的精度直接影响了水量调度的实施成效。以所要修正的月份为基准，向前追溯5 个月的径流数据作为修正因子，对其进行滚动修正，结合已发生月份的径流量数据，得到最新的全年径流量值。

图1 年度降雨预报示意图

图2 1月降雨预报示意图

图3 2—5月降雨预报示意图

图4 6—7月降雨预报示意图

图5 8—9月降雨预报示意图

图6 10—12月降雨预报示意图

图7 月降雨量修正预报效果图

天然径流量序列作为水文序列之一，具有显著的确定性成分和随机性成分。受到周期为1年的地球绕太阳运动影响，天然来水过程明显存在基本周期为1年（12 个月或36 个旬）的周期变化，即季节性变化。天然来水除周期性成分外，还包含随机性成分，在目前的技术条件下还不能对未来的来水进行准确的预报，因此未来的来水具有不确定性。因而在预报来水修正时，将修正得到年度来水总量划分为已发生逐月的确定性组分，以及已预测得到未来逐月含误差成分。一般来讲，当年来水量、年型在汛末能基本确定，而在汛前则误差较大，因而滚动修正的主要对象更多的体现在对汛期来水量的修正。

2.2 来水修正过程

来水年型修正方法的实现步骤设计如下：

（a）基于来水精细化概率预测方法，得到对年度来水频率、年降雨的预报信息（见图1）。

（b）对于1月，直接采用典型年1月降雨占全年比重与预报年降雨量的乘积，作为1月的预报降雨量，其余各月沿用同样的方法将年预报降雨划分至各月（见图2）。

（c）对于2—5月，统计1—k月（k=2～4）降雨预报误差，并将误差均化到调度期其他各月，得到修正后余留期各月预报降雨；1～5月期间，原则上不对年型做修正；如1～k月降雨预报误差占实际降雨比重大于50%，则参照步骤（d）处理（见图3）。

（d）对于6—7月，统计1—k月（k=5～6）实际降雨、降雨预报误差，当误差占实际降雨比重比例大于30%时，以1～k月实际降雨作为特征向量，基于k 最近邻算法在历史库（1956～2000年）中代表站实测逐月降雨系列中，搜寻1～k月降雨系列最为相似的年降雨过程，并更新年降雨量、来水频率、降雨年内分配，得到调度期新的预报逐月降雨系列值；在此基础上，k+1～12月预报降雨，采用1～k月降雨预报误差均化到余留期各月，进行二次修正后得到新的预报降雨系列（见图4）。

（e）8—9月，统计1—k（k=7～8）实际降雨量与降雨总量，共同作为特征向量，基于k 最近邻算法在历史库中搜寻相似的年降雨过程，并更新年降雨量、来水频率、降雨年内分配，得到调度期新的预报逐月降雨系列值；在此基础上，k+1—12月预报降雨，采用1—k月降雨预报误差均化到余留期各月，进行二次修正后得到新的预报降雨系列（见图5）。

表1 临沂站2016年逐月降雨量修正过程表（单位：亿m3）

表2 大官庄站2016年逐月降雨量修正过程表（单位：亿m3）

（f）10—12月，统计1—k月（k=9～11）降 雨预报误差，并将误差均化到余留期各月，得到修正后k+1—12月预报降雨；10—12月期间，不对年型做修正；如1—k月降雨预报误差占实际降雨比重大于10%，则参照步骤d（见图6）。

3 来水修正实例应用

选择临沂站（控制流域面积10315km2，占沂河流域面积的87%）作为沂河流域代表站，选择大官庄站（控制流域面积4529km2，占沭河流域面积的70.76%）作为沭河流域代表站，基于1956—2000年天然径流量（部分站点或年份数据通过降雨径流关系、水文比拟法推算）、预测或修正后的全年径流量值，采用频率分析法确定预测或修正后的来水年型。

以2016年数据为例进行修正，对于余留期默认不修正年型，径流量修正效果见表1～2，图7所示。

4 结论

（1）由表1～2 可以看出，通过逐月修正，临沂和大官庄两个代表站在6—7月年型变化较为明显，且汛末之后的修正结果逐步接近实测径流量值。因此，实际月水量调度方案滚动修正时，可在每年5月底进行一次年供水计划的集中调整。根据流域5月底的实际蓄水量与年初预测量的变化幅度、供水计划的执行情况、输水工程运行工况等，统一对余留月份的供水计划进行一次复核和调整。

（2）来水年型修正是月水量调度方案滚动修正工作的主要环节之一，本文针对水量调度方案来水年型修正技术方法进行探讨，并以临沂站、大官庄站为例进行来水修正应用，以期为水量调度计划实施过程中的来水年型修正工作提供参考借鉴■