API模型在中小河流預(yù)報(bào)方案編制中的應(yīng)用

謝 靜

（四川省雅安水文水資源勘測(cè)局，四川 雅安625000）

依托川發(fā)改農(nóng)經(jīng)【2012】1304號(hào)文件，積極響應(yīng)文件號(hào)召，結(jié)合四川省中小河流流域特性，運(yùn)用API模型編制四川省中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)報(bào)方案。本文根據(jù)滎經(jīng)水文站水位、流量、降雨量、流域內(nèi)7個(gè)雨量站點(diǎn)以及天全水文站2005年～2014年蒸發(fā)量10年歷史資料，建立滎經(jīng)河流域控制站滎經(jīng)水文站短期洪水預(yù)報(bào)方案[1]。由于滎經(jīng)水文站無(wú)蒸發(fā)項(xiàng)目，蒸發(fā)資料借用相鄰、地理特性相似流域天全河天全站逐日蒸發(fā)量資料。

1 預(yù)報(bào)模型

利用API模型構(gòu)建洪水預(yù)報(bào)方案模型分為產(chǎn)流模型和匯流模型兩部分。

產(chǎn)流模型建立過(guò)程：通過(guò)已有的歷史資料，分析出滎經(jīng)水文站斷面的基流和退水曲線；運(yùn)用歷史資料選取洪水場(chǎng)次，計(jì)算出降雨徑流相關(guān)要素；根據(jù)計(jì)算結(jié)果點(diǎn)繪出P～Pa～R；分析產(chǎn)流誤差，并評(píng)定。

匯流模型建立過(guò)程：對(duì)產(chǎn)流模型計(jì)算出來(lái)的凈雨量，進(jìn)行劃分，并推求單位線，每場(chǎng)洪水推求一條單位線；對(duì)這些單位線進(jìn)行綜合，用綜合單位線進(jìn)行洪水過(guò)程模擬，最后進(jìn)行API模型方案評(píng)定[4]。

2 滎經(jīng)站實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)方案編制與分析

2.1 資料來(lái)源

本次收集到雅安滎經(jīng)河流域2005年～2014年歷史資料，包括滎經(jīng)水文站水位、流量、降雨量資料，以及苦蒿溝、三合、泗坪、大通橋、金山、石滓、麓池雨量站降雨量資料以及天全站2010年～2014年逐日蒸發(fā)量資料。

滎經(jīng)水文站洪水水文要素摘錄表采用4段制進(jìn)行摘錄，測(cè)流開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間必摘，測(cè)流期間洪水變化按資料記錄摘（一般按6分鐘倍數(shù)超0.05 m記錄）。

天全站逐日蒸發(fā)量資料除2007年日蒸發(fā)量資料采用不保留小數(shù)位數(shù)的方式記錄，其余年份資料保留一位小數(shù)記錄。

2.2 產(chǎn)流預(yù)報(bào)方案

2.2.1 基流的計(jì)算

由2005年～2014年10年年最枯流量，取其平均值作為基流，基流值為18.9 m3/s，見(jiàn)表1。

表1 滎經(jīng)站2005～2014年最枯流量表

2.2.2 值的計(jì)算

在2005年～2014年之間找到2006年8月13日和2011年7月1日的降雨屬于久旱無(wú)雨，突降暴雨的洪水過(guò)程，其中2006年8月4日至11日工8日全流域無(wú)雨，2011年6月25日至6月30日共6日滎經(jīng)河流域除三合、泗坪雨量站有兩天小雨外，其余各站達(dá)到6日無(wú)降雨。選取這兩次洪水過(guò)程，作為此次值的計(jì)算場(chǎng)次。

取兩次計(jì)算值平均值（69+71.1）/2=70.4，取整得Im=70 mm。

2.2.3 Em值的計(jì)算

根據(jù)天全站2005年～2014年各年月最大日蒸發(fā)量，得出值，見(jiàn)表2。

表2 天全站各月最大日蒸發(fā)量表

2.2.4 K值的計(jì)算

由公式得出滎經(jīng)站5月～10月消退系數(shù)K，見(jiàn)表3。

表3 滎經(jīng)站5月～10月K值表

2.2.5 退水曲線的制作

在2005年～2014年10年滎經(jīng)河流域各站的降雨徑流資料中，選取峰后無(wú)雨的退水過(guò)程，選取其外包線，作為退水曲線。

2.2.6 P～Pa～R相關(guān)圖制作

選取滎經(jīng)河流域2005年～2010年6年資料作為P～Pa～R的評(píng)定年份，2011年～2014年4年資料作為檢驗(yàn)?zāi)攴?。其?005年～2010年共選出19場(chǎng)洪水樣本，2011年～2014年共選出9場(chǎng)洪水樣本。由28場(chǎng)洪水樣本計(jì)算出P～Pa～R，并繪制在一張表上，得出P～Pa～R相關(guān)圖。滎經(jīng)API P～Pa～R相關(guān)圖見(jiàn)圖1。由圖可以讀出P～Pa～R相關(guān)圖節(jié)點(diǎn)表。

圖1 滎經(jīng)API P～Pa～R相關(guān)圖

根據(jù)點(diǎn)繪出的P～Pa～R相關(guān)圖對(duì)洪水產(chǎn)流方案進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定結(jié)果合格率為73.7%，檢驗(yàn)結(jié)果合格率為77.8%。

2.3 匯流預(yù)報(bào)方案

利用28場(chǎng)洪水制定綜合單位線，并用此綜合單位線進(jìn)行匯流方案評(píng)定和檢驗(yàn)。制定的綜合單位線見(jiàn)圖2（綜合單位線圖）。單位線節(jié)點(diǎn)見(jiàn)表4。

圖2 綜合單位線圖

表4 10 mm單位線節(jié)點(diǎn)表

用單位線對(duì)2005年～2010年19場(chǎng)洪水進(jìn)行評(píng)定。評(píng)定結(jié)果峰時(shí)合格率為89.5%，峰量合格率為73.7%，洪量合格率為78.9%。用2011年～2014年9場(chǎng)洪水進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果峰時(shí)合格率為100%，峰量合格率為66.7%，洪量合格率為66.7%。

2.4 預(yù)報(bào)成果

分析方案成果不存在系統(tǒng)偏差，合格和不合格的洪水場(chǎng)次在降雨開(kāi)始到洪峰到達(dá)時(shí)間上、降雨持續(xù)時(shí)間、降雨強(qiáng)度、洪水過(guò)程、前期影響雨量上，呈不規(guī)律分布。根據(jù)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》（GB/T22482-2008）對(duì)于匯流時(shí)間小于6小時(shí)的河道不作精度評(píng)定，但是目前中小河流流域面積較小，匯流時(shí)間普遍較短。根據(jù)目前防汛要求，中小河流有條件的河段都要進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)，并從中小河流演算到大江大河。因此，在中小河流有條件的預(yù)報(bào)河段應(yīng)提高預(yù)報(bào)精度[2]。

滎經(jīng)水文站是由上游主要支流滎河、經(jīng)河、冷水河以及相嶺河匯流后的控制站。本方案中，為提高預(yù)報(bào)精度，應(yīng)重新對(duì)場(chǎng)次洪水降雨進(jìn)行分析。考慮降雨中心點(diǎn)所在支流，制作以每條河流為降雨中心的匯流單位線，由同一條河流為降雨中心點(diǎn)形成的洪水分為一個(gè)系列，對(duì)每個(gè)系列再進(jìn)行精度評(píng)定[5]。

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

運(yùn)用API模型對(duì)青衣江上滎經(jīng)河滎經(jīng)水文站斷面進(jìn)行短期洪水預(yù)報(bào)研究作為中小河流預(yù)報(bào)方案編制的實(shí)例，取得一定的成果?？蔀橄掠螠罱?jīng)縣城及沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪減災(zāi)提供數(shù)據(jù)支持，為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供安全保障[3]。

用API模型進(jìn)行預(yù)報(bào)，Im=70 mm，預(yù)報(bào)精度較好，對(duì)2005年～2014年共10年資料28場(chǎng)洪水樣本進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果如下：徑流深的合格率為75%，洪峰流量的合格率為71.4%，洪峰出現(xiàn)時(shí)間的合格率為92.9%，洪量的合格率為75%。

3.2 建議

滎經(jīng)水文站上游各支流雨量站有一定的歷史（大于30年），對(duì)全流域的降雨控制較好。因此在運(yùn)用API模型進(jìn)行預(yù)報(bào)方案編制時(shí)，精度達(dá)到乙級(jí)方案。滎經(jīng)水文站的產(chǎn)流預(yù)報(bào)調(diào)整后為乙級(jí)方案，匯流演算時(shí)，如對(duì)場(chǎng)次洪水的降雨再進(jìn)行分區(qū)，根據(jù)降雨分區(qū)選擇不同的匯流單位線，再進(jìn)行預(yù)報(bào)，精度應(yīng)更好。其他中小河流在運(yùn)用API模型進(jìn)行預(yù)報(bào)方案編制時(shí)，如流域雨量站控制也較好，匯流方案精度較差時(shí)可以考慮對(duì)場(chǎng)次洪水的降雨進(jìn)行分區(qū)，以提高預(yù)報(bào)精度[6]。