洪水預(yù)報系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析

摘 要：洪水預(yù)報系統(tǒng)是水利部水文局面向全國水文系統(tǒng)用于水情測報工作的綜合信息化系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)平臺提供了馬斯京根、新安江三水源等系統(tǒng)模型。文章以該平臺為基礎(chǔ)，對湯旺河晨明站進(jìn)行信息化預(yù)報模型建立進(jìn)行實(shí)例分析，具體內(nèi)容包括參數(shù)率定、調(diào)試，率定結(jié)果分析，最終確定符合該站實(shí)時預(yù)報的參數(shù)模型，并補(bǔ)充于該站洪水預(yù)報方案中。

關(guān)鍵詞：洪水預(yù)報系統(tǒng)；湯旺河；晨明站；率定參數(shù)；參數(shù)分析

引言

目前建立洪水預(yù)報方案的方法有很多，除常用的降雨徑流預(yù)報方法外，應(yīng)用“中國洪水預(yù)報系統(tǒng)”建立洪水預(yù)報方案是目前使用較多的一種預(yù)報方案制作方法，特別是針對大江河流域以及合成流量站預(yù)報效果較為理想，而對于陡漲陡落、匯流時間快、站點(diǎn)稀少的中小河流域，預(yù)報能力相對薄弱。文章主要通過“中國洪水預(yù)報系統(tǒng)”軟件，對湯旺河晨明站進(jìn)行參數(shù)率定、調(diào)試、分析，建立相應(yīng)洪水預(yù)報方案。湯旺河晨明站是松花江左岸一級支流湯旺河出口控制站，位于黑龍江省伊春市南岔區(qū)晨明鎮(zhèn)。地理坐標(biāo)為東經(jīng)129°29'，北緯46°58'，至河口距離為86km，集水面積19186km2。晨明站洪水來源有干流控制站伊新站以上來水，伊新水文站至晨明站區(qū)間來水，右岸支流西南岔河來水隨機(jī)組成，一般情況下以干流來水為主。但因降水時空分布不均，有時也出現(xiàn)區(qū)間來水或右岸支流西南岔河來水為主。湯旺河屬山溪性河流，水位暴漲暴落，洪峰持續(xù)時間2～3小時。晨明（二）站建站以來最大洪水為1961年8月9日發(fā)生的洪水，洪峰水位97.30m，洪峰流量5280m3/s，重現(xiàn)期相當(dāng)于五十年一遇。

圖1 測站流域位置圖

1 方案制作

1.1 方法確定

文章對湯旺河晨明水文站進(jìn)行了預(yù)報方案構(gòu)建和模型參數(shù)率定，參照《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GBT22482-2008）要求，根據(jù)本站的流域概況和洪水特性，上游水文站采用馬斯京根模型，區(qū)間采用新安江模型進(jìn)行預(yù)報方案編制，雨量站控制權(quán)重采用泰森多邊形法計算。

1.2 資料選取

雨量站選用：經(jīng)雨量資料分析，晨明水文站以上區(qū)間西林、南岔、晨明大西林、五道庫、白山、豐溝、沙山村、樺皮羌子、9站具有雨量摘錄資料，少量年份資料不全，具備編制洪水預(yù)報方案的要求。

水文站的選用：南岔水文站、伊新水文站和晨明水文站資料經(jīng)過整編，能滿足編制洪水預(yù)報方案要求。根據(jù)雨量資料系列以及植被、下墊面變化等因素，流量資料選用1985年-2013年近30年中的具有代表性的洪水過程資料分析，資料系列長度能夠滿足方案編制的需要。蒸發(fā)資料選用：選用晨明水文站蒸發(fā)資料。

1.3 方案構(gòu)建

預(yù)報方案設(shè)置3個方案輸入：伊新（11107920）、南岔（11109120）和11083208A。伊新、南岔輸入采用馬斯京根模型（MSK），區(qū)間輸入采用蓄滿產(chǎn)流模型（SMS_3）和滯后演算模型（LAG_3）；雨量站控制權(quán)均采用泰森多邊形法。方案計算時段為1小時，方案輸出類型為水位流量。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

1.4 參數(shù)率定

本次率定的參數(shù)范圍，先按照中國洪水預(yù)報系統(tǒng)默認(rèn)的缺省范圍率定，用模型模擬出產(chǎn)匯流過程，并與實(shí)際過程進(jìn)行比較分析，以過程的誤差最小為原則，自動優(yōu)選方式率定參數(shù)。也可按照馬斯京根和新安江模型在北方流域的一般取值范圍設(shè)定。如果將取值范圍縮小設(shè)定，可以減少率定時間，也可防止出現(xiàn)與此流域真實(shí)情況不符又具有較好擬合度的最優(yōu)參數(shù)。

表1是本方案各參數(shù)的率定結(jié)果，洪水過程擬合效果較好，部分年份水量不平衡，洪峰流量擬合較好，各參數(shù)基本符合該地區(qū)的洪水特性，按照《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GBT22482-2008）中對誤差的要求，本次率定結(jié)果18場次洪水中16場場次洪峰誤差小于20%在允許范圍內(nèi)，根據(jù)確定性系數(shù)0.974評定該預(yù)報方案合格。

2 結(jié)束語

在三水源新安江模型的參數(shù)中，SM、CS、LAG、KI、KG這個幾個參數(shù)較為敏感，是調(diào)整分析洪水過程時優(yōu)先調(diào)試的參數(shù)。從本次率定的洪水過程成果來看，這些較為敏感的參數(shù)都在合理的范圍之內(nèi)，當(dāng)然，計算機(jī)率定出的擬合參數(shù)不一定就是最優(yōu)的，如果還想提高洪水過程的擬合度，可以對SM、CS和LAG值做適當(dāng)調(diào)整分析，從而確定出最優(yōu)參數(shù)組合。建議優(yōu)選出率定參數(shù)后，還應(yīng)選取5-10場次的洪水過程進(jìn)行模型的檢驗，確定方案檢驗的確定性系數(shù)，最后進(jìn)行綜合分析，評定出方案的等級。在今后對方案的使用過程中，還應(yīng)注意，不同場次的、不同強(qiáng)度的洪水，敏感參數(shù)調(diào)整后的影響程度也不同，應(yīng)當(dāng)結(jié)合預(yù)報的實(shí)際情況，例如降雨時空分布情況、斷面附近受影響情況等，觀察預(yù)報洪水過程及洪峰形態(tài)，適當(dāng)調(diào)整敏感參數(shù)，分析調(diào)整后的結(jié)果，從而提高預(yù)報的精度。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：蘇文峰（1973-），男，黑龍江雙鴨山人，工程師。