74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)在水文長(zhǎng)期預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

徐敏亮，于會(huì)芳，馮本領(lǐng)

(牡丹江水文局，黑龍江牡丹江157000)

1 流域概況

牡丹江為松花江第二大支流，發(fā)源于長(zhǎng)白山牡丹嶺，河流大致呈南北走向，全長(zhǎng)725 km，平均坡降1.4‰，總落差為1 007 m，流域面積為37 600 km2。在該河流上的牡丹江水文站集水面積為22 194 km2，整個(gè)流域呈南北狹長(zhǎng)形，地跨吉、黑兩省，本流域以南為圖們江、第二松花江流域;東部為穆棱河流域，西部以張廣才嶺為界，有拉林河、螞蟻河流域，北臨松花江干流。

兩岸支流分布較為均勻，支流多數(shù)短而湍急，最大的支流為海浪河，相當(dāng)總面積的1/7，流域面積為5 251.4 km2，河流全長(zhǎng)212.8 km，落差530 m。植被情況:鏡泊湖以上和海浪河上游多為原始森林，一般多為幼樹林，靠河兩岸多為耕地，土壤大部分為砂壤土。

2 水文氣象特征

本流域氣候受太平洋季風(fēng)和西伯利亞高氣壓所控制，夏季炎熱多雨，冬季嚴(yán)寒干燥。汛期洪水大多數(shù)受南來(lái)臺(tái)風(fēng)和低氣壓合并的影響，造成集中的大暴雨，從而形成較大洪水。

本站屬東亞季風(fēng)區(qū)，即中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春秋短促，冬夏分明。日照充足，氣候變換多端的特點(diǎn)，春秋多風(fēng)，氣候濕潤(rùn)，年平均氣溫為3.6℃，1月份平均氣溫－14.8℃，7月平均氣溫22.2℃。由于受季風(fēng)影響，本站以偏西風(fēng)為主，年平均風(fēng)速2.5 m/s。

多年平均降水量540.1 mm，降水的年際變化較大，歷年最大降水量為737.3 mm，歷年最低降水量?jī)H384.8 mm。降水主要集中在汛期6～9月，多年平均6～9月降水量為372.8 mm，約占年降水量的69%。歷年最大6～9月降水量644.3 mm，歷年最小6～9月降水量226.4 mm。

本站洪水為典型的雨洪徑流，年最大洪峰集中出現(xiàn)在汛期7～10月，尤以8、9月份最為集中，8、9月份出現(xiàn)年最大洪峰的概率為75%。

3 長(zhǎng)期預(yù)報(bào)模型

大氣環(huán)流與年最大流量序列在物理成因上有著比較密切的關(guān)系。為了尋求74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)與牡丹江站年最大流量的相關(guān)關(guān)系，以便較早較準(zhǔn)確做出夏汛形式的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，我們分析了1954年以來(lái)74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)特征量資料，分析發(fā)現(xiàn)74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)中上一年的部分環(huán)流指數(shù)對(duì)應(yīng)次年的最大流量相關(guān)性較好，有一定的指示性。基于此，對(duì)74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)與年最大流量的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。挑選環(huán)流指數(shù)中與年最大流量之間相關(guān)關(guān)系顯著的，作為預(yù)報(bào)因子，建立多元線性回歸方程。在預(yù)報(bào)模型中，對(duì)預(yù)報(bào)因子的優(yōu)化選擇是假定預(yù)報(bào)量與預(yù)報(bào)因子為線性關(guān)系，挑選多個(gè)因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立預(yù)報(bào)對(duì)象與多個(gè)因子之間的關(guān)系。

首先將74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)各月值與牡丹江站年最大流量進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，能夠得到74*12=888個(gè)單相關(guān)系數(shù)，作出一個(gè)相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表(見表1)。

然后選擇環(huán)流指數(shù)與年最大流量相關(guān)關(guān)系顯著的項(xiàng)作為因子(本次只選取了4個(gè)因子，7月北美副高面積指數(shù)X1，上一年7月太平洋副高面積指數(shù)X2，上一年7月東太平洋副高面積指數(shù)X3，上一年7月西太平洋副高面積指數(shù)X4)，計(jì)算年最大流量與各預(yù)報(bào)因子的均值和距平值(見表2)，最后得到牡丹江站的年最大流量預(yù)報(bào)方程。

列多元回歸方程組

求得b1、b2、b3、b4后，預(yù)報(bào)方程的常數(shù)項(xiàng)b0用下式計(jì)算:

牡丹江站年最大流量:

通過(guò)上述方程，只要帶入當(dāng)年的環(huán)流指數(shù)因子數(shù)值，即可推求出下年的年最大流量。

按《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》SL250－2000(4.5.4)對(duì)中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的精度評(píng)定要求，牡丹江站的合格率為0.80。實(shí)踐證明，此種方法有很好的可靠性，值得應(yīng)用和推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用了74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)與年最大流量進(jìn)行相關(guān)分析，選取了相關(guān)性顯著的因子，建立多元線性回歸方程，預(yù)報(bào)牡丹江站的年最大流量。這種預(yù)報(bào)方法能較早的做出長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，為各級(jí)防汛抗旱部門合理調(diào)度水資源提供理論依據(jù)。本文中只采用了近30 a的水文資料，預(yù)報(bào)因子也只采用了四項(xiàng)，另外由于牡丹江年最大流量受臺(tái)風(fēng)因素影響較大，上述預(yù)報(bào)模型還存在一定誤差，尚需作進(jìn)一步研究和完善。

［1］ 黑龍江省水文局.黑龍江省實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案［R］.哈爾濱:黑龍江省水文局，2009.

［2］ 蘇博穎，于得江，董繼先，等.吉林省長(zhǎng)期洪水預(yù)報(bào)方法研究及其應(yīng)用［R］.東北水利水電，2004.