淺析特定條件下上下游水位相關(guān)洪水預(yù)報(bào)方法

魯大瑋++劉慶鵬

摘 要：河道上下游相應(yīng)水位預(yù)報(bào)是傳統(tǒng)水文預(yù)報(bào)方法之一，其理論依據(jù)是洪水波沿河道傳遞時(shí)具有一定的規(guī)律特征。在實(shí)際工作中，已有相關(guān)法洪水預(yù)報(bào)方案都是建立在洪峰相關(guān)基礎(chǔ)上的。有些大江河鑒于工程建設(shè)或防洪的需要，要求在洪水上漲期間就要求預(yù)報(bào)出對(duì)應(yīng)下游河段的洪過(guò)程，因此必須對(duì)原有方案加以完善和改進(jìn)。文章根據(jù)實(shí)例洪水過(guò)程，對(duì)河道相應(yīng)水位預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了嘗試性改進(jìn)探索分析。文章所述方法主要將河道上下游洪峰水位相關(guān)改為相應(yīng)時(shí)段水位相關(guān)，這樣就延長(zhǎng)了洪水預(yù)報(bào)結(jié)果的預(yù)見(jiàn)期，還可以對(duì)階段性預(yù)報(bào)結(jié)果誤差進(jìn)行校正分析，非常適用于大江河的洪水預(yù)側(cè)工作要求。該方法在本例洪水應(yīng)用中的預(yù)報(bào)結(jié)果滿足精度要求，可為今后類似洪水預(yù)報(bào)工作提供參考借鑒

關(guān)鍵詞：相應(yīng)水位預(yù)報(bào)；黑龍江烏云站；洪峰水位；時(shí)段水位；預(yù)報(bào)方法

中圖分類號(hào)：P338 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0060-02

1 河道相應(yīng)水位預(yù)報(bào)介紹

降雨后，流域內(nèi)產(chǎn)生的徑流向河網(wǎng)匯集。流域上的降雨和產(chǎn)流通常是不均勻的，河網(wǎng)各處注入的水量也不相同。在徑流大量集中的河段，河槽水量迅速增加，成為洪水波的發(fā)源地。增加的水量沿河向下游傳播，稱為洪水波運(yùn)動(dòng)。洪水波屬于不穩(wěn)定流。水流的水力要素（過(guò)水?dāng)嗝?、水深、比降、流速）不僅沿程且隨時(shí)間而變化。洪水波在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，形狀會(huì)發(fā)生變化，展開(kāi)和扭曲是洪水波變形的兩種現(xiàn)象，二者同時(shí)發(fā)生。洪水波上某一點(diǎn)（起漲、洪峰、波谷）先后經(jīng)過(guò)上、下游斷面時(shí)讀得的水位，即在洪水波上同位相的水位，稱為相應(yīng)水位，對(duì)應(yīng)的就是相應(yīng)流量。某一河道上、下游站相應(yīng)流量的定量關(guān)系式為：Q下.t+？子=Q上.t±△Q+q區(qū)間。式中Q下.t+？子-下斷面t+r時(shí)刻的相應(yīng)流量；Q上.t-上斷面t時(shí)刻的流量；±△Q-流量在傳遞過(guò)程中的變化量，漲水階段因部分水量滯蓄河槽中，△Q為負(fù)；退水階段河槽蓄水量泄出，△Q為正；？子-流量從上斷面?zhèn)鬟f到下斷面所需的時(shí)間；q區(qū)間-加入到Q下.t+？子的區(qū)間入流量。

實(shí)際使用上式時(shí)，△Q目前還不能定量求得，q區(qū)間也不易定量得到，因此不能利用上式直接計(jì)算下游流量。實(shí)用時(shí)，只能根據(jù)這些因素之間的關(guān)系，用實(shí)測(cè)資料建立經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖。當(dāng)洪水波變形不大，區(qū)間入流也不大時(shí)，可建立最簡(jiǎn)單的上下游相應(yīng)流量（水位）關(guān)系Q下.t+？子=f（Q上.t）。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

以黑龍江烏云站2013年8月洪水為例，烏云站屬黑龍江干流水位站。針對(duì)該站洪水預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)，上游直接相關(guān)站有奇克站和俄羅斯境內(nèi)布列亞河上的卡緬卡站（流域面積為7.07萬(wàn)km2，河長(zhǎng)623km）。烏云站現(xiàn)有預(yù)報(bào)方案屬于上下游相應(yīng)洪峰水位預(yù)報(bào)，也就是利用上下游的洪峰水位相關(guān)圖來(lái)進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)，只有在上游站已出現(xiàn)洪峰的時(shí)刻才能利用該方法來(lái)預(yù)報(bào)烏云站對(duì)應(yīng)洪峰流量。該方法在中小洪水時(shí)還比較適用，但在較大洪水期間，洪水漲洪歷時(shí)較長(zhǎng)（大于15天），由于抗洪搶險(xiǎn)指揮工作的需要，要求在洪水上漲期間就要預(yù)測(cè)近期的相應(yīng)站洪峰水位，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游站往往還沒(méi)有達(dá)到洪峰水位或者因水位漲幅較大超出相關(guān)圖使用范圍，導(dǎo)致現(xiàn)有預(yù)報(bào)方法無(wú)法使用。因此必須建立一種簡(jiǎn)單易行且符合洪水波傳播規(guī)律的臨時(shí)預(yù)報(bào)方法來(lái)滿足大洪水期間的預(yù)報(bào)要求。

本文提出的時(shí)段水位相關(guān)是指利用上下游站之間的不同日期同一時(shí)間的水位來(lái)建立相關(guān)圖，上下游相應(yīng)水位間隔日期按洪峰平均傳播時(shí)間確定。最重要的是這些相關(guān)水位數(shù)據(jù)必須在本次需要預(yù)報(bào)洪峰水位的同一場(chǎng)次洪水的漲洪段選取。以烏云站2013年8月洪水為例，選擇本次洪水上漲段奇克站每日的8時(shí)水位，與該水位后2d的烏云站8時(shí)水位建立關(guān)系。利用該相關(guān)圖來(lái)預(yù)報(bào)下游烏云站洪峰水位，因上下游時(shí)段水位相關(guān)關(guān)系受多種因素影響，需要在預(yù)報(bào)開(kāi)始階段逐日對(duì)烏云站8時(shí)水位進(jìn)行預(yù)報(bào)，直至奇克站出現(xiàn)洪峰（洪峰時(shí)間移至8時(shí)）為止。在逐日預(yù)報(bào)期間，利用已出現(xiàn)的實(shí)測(cè)值對(duì)預(yù)報(bào)值進(jìn)行校正。校正的依據(jù)就是用已出現(xiàn)的預(yù)報(bào)誤差來(lái)校正未來(lái)預(yù)報(bào)值的方法，也就是直接用前期誤差對(duì)最終預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行訂正。其適用于假定影響因素穩(wěn)定且連續(xù)的河段區(qū)間，預(yù)報(bào)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表1。

烏云站本次洪水洪峰出現(xiàn)時(shí)間為2013年8月20日，實(shí)測(cè)洪峰水位100.25m，本方法預(yù)報(bào)洪峰水位100.20m，出現(xiàn)時(shí)間為8月20日，符合《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》要求標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）文中所述方法屬于河道站上下游洪峰水位相關(guān)預(yù)報(bào)方法的更新拓展應(yīng)用，其預(yù)報(bào)原理仍屬水文要素相關(guān)預(yù)報(bào)范疇。其應(yīng)用條件主要是滿足針對(duì)大洪水上漲期間，需要進(jìn)行階段性預(yù)報(bào)的要求。

（2）該方法所用相關(guān)圖點(diǎn)據(jù)并非歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)，而是使用本次洪水的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)見(jiàn)期為上下游歷史洪水傳播時(shí)間均值。實(shí)際使用時(shí)如果需要較長(zhǎng)的預(yù)見(jiàn)期可以對(duì)曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)延長(zhǎng)和修正。

（3）上下游站之間洪水上漲過(guò)程的時(shí)段水位關(guān)系與洪峰水位相關(guān)存在一定的相似性，但不同量級(jí)洪水之間的時(shí)段水位相關(guān)差異較大，本方法所述相關(guān)法最好僅用于當(dāng)次洪水，不宜移用。

參考文獻(xiàn)：

[1]程根偉.水文預(yù)報(bào)的理論與數(shù)學(xué)模型[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005：35-60.

[2]長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室.水文預(yù)報(bào)方法[M].北京：水利電力出版社，1979：29-70.

[3]揚(yáng)州水利學(xué)校.水文預(yù)報(bào)[M].北京：水利電力出版社，1979：23-40.

[4]楊婧.降雨徑流型洪水預(yù)報(bào)方法實(shí)例分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（07）：206-207.endprint