基于新安江模型的丹巴水文站預(yù)報(bào)方案編制

(四川省甘孜水文水資源勘測(cè)局，四川 瀘定，626100)

新安江模型是河海大學(xué)趙人俊教授等提出來(lái)的概念性水文模型，經(jīng)不斷改進(jìn)與發(fā)展，已成為國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛的流域水文模型之一，可用于濕潤(rùn)地區(qū)與半濕潤(rùn)地區(qū)的濕潤(rùn)季節(jié)。本文結(jié)合大渡河流域丹巴段的具體特點(diǎn)，探討了基于該模型的丹巴水文站預(yù)報(bào)方案編制。

1 站點(diǎn)介紹

丹巴水文站位于四川省丹巴縣章谷鎮(zhèn)，處于長(zhǎng)江上游，地理坐標(biāo)為東經(jīng)101°91′，北緯30°87′，至河口距離為511km，集水面積52738km2。流域干濕季明顯，屬北亞熱帶河谷少雨區(qū)。丹巴站洪水來(lái)源主要由大金川、小金川以及區(qū)間東谷河、革什扎河來(lái)水組成，一般情況下以大金川來(lái)水為主。大渡河屬岷江右岸一級(jí)支流，水位漲落較緩慢，洪峰持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。丹巴站建站以來(lái)最大洪水發(fā)生在2017年6月15日，洪峰水位2286.39m，洪峰流量5270m3/s，重現(xiàn)期相當(dāng)于50年一遇。

2 資料選取

丹巴站上游有大金水文站、小金水文站、瓦廠坪水文站、以及多個(gè)洪水易發(fā)區(qū)雨量站。由于洪水易發(fā)區(qū)雨量站資料年限短，故將其資料作為備選。在分析資料完整性與準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，最后選取大金川上的大金水文站、小金川上的小金水文站以及東谷河上瓦廠坪水文站為上游控制站，洪水易發(fā)區(qū)雨量站資料為流域內(nèi)雨量站。并以此作為編制洪水預(yù)報(bào)方案的依據(jù)。

3 方案構(gòu)建

由于瓦廠坪與上游數(shù)個(gè)雨量站資料年限較短，故嘗試設(shè)計(jì)兩套預(yù)報(bào)方案比較效果。

第一方案設(shè)置4個(gè)方案輸入：大金(60607700)、小金(6061000)、瓦廠坪(60609750)和流域(606078001A)。大金、小金、瓦廠坪輸入模型定義為馬斯京根模型(MSK)，流域區(qū)間模型定義為蓄滿產(chǎn)流模型(SMS_3)和滯后演算模型(LAG_3)；流域內(nèi)雨量站權(quán)重均使用泰森多邊形法計(jì)算。方案計(jì)算時(shí)段為3h，預(yù)見期56時(shí)段，方案結(jié)果輸出類型為流量。

第二方案輸入去除瓦廠坪與上游雨量站，并把率定資料年份增多。

具體流域圈化見圖1。

4 參數(shù)率定

經(jīng)過(guò)對(duì)資料的完整合理性分析后，方案一采用大金、小金、瓦廠坪三站2016～2018年資料率定，之前年份由于雨量站資料不全，故舍去。三年共選取次洪10場(chǎng)。方案二采用大金、小金站2012年至2017年資料進(jìn)行率定，2013、2016年水位較常年偏低，舍去。四年共選取次洪12次，涵蓋汛期所有場(chǎng)次洪水，其中2017年丹巴站洪水位50年一遇。資料選取具有代表性。

圖1 流域圈化圖

兩套方案率定的參數(shù)范圍，默認(rèn)為預(yù)報(bào)系統(tǒng)的缺省范圍，其中把KK(預(yù)報(bào)時(shí)段)值修改為3，EX(自由水蓄水容量面積分布曲線指數(shù))由于不敏感且變幅不大，取定值1.5。把ES(多年月平均蒸發(fā))和F(積水面積)以實(shí)際值調(diào)整。參數(shù)關(guān)系限定KG+KI值代表自由水出流的快慢程度，而一般表層壤中流的退水歷時(shí)為3d左右，所以限定條件取0.69

5 率定結(jié)果分析

兩套方案差異較大，均滿足規(guī)范要求，兩次率定結(jié)果方案次洪中洪峰流量誤差均小于20%，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)：方案二年徑流量偏低較多，調(diào)整K值至常規(guī)低值0.5后問(wèn)題依然存在。方案一在加入瓦廠坪與上游雨量站后，年徑流量、洪水過(guò)程和洪峰流量擬合效果更好，見圖2。各參數(shù)基本符合該地區(qū)的洪水特性，按照《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》(GBT 22482-2008)中對(duì)誤差的要求，方案一次洪中洪峰流量誤差在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)值系數(shù)0.920評(píng)定為甲等預(yù)報(bào)方案。比較結(jié)果見表1。

圖2 方案一洪峰流量過(guò)程線

表1方案一和方案二率定結(jié)果比較

6 結(jié)語(yǔ)

在本次方案制作和率定工作中，使用新安江三水源模型，通過(guò)對(duì)模型敏感參數(shù)的調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)高水的預(yù)報(bào)結(jié)果比中水更好，模型選擇的雨量站點(diǎn)越多，預(yù)報(bào)洪量越精確。并且在每個(gè)支流上至少都應(yīng)加入一個(gè)雨量站點(diǎn)。對(duì)比兩套方案的結(jié)果，最終選擇更符合實(shí)際情況的方案一，實(shí)現(xiàn)了方案設(shè)計(jì)初衷，能夠達(dá)到在汛期精確預(yù)報(bào)，減輕水情預(yù)報(bào)人員的工作量。鑒于瓦廠坪與上游雨量站資料年限較短，在今后對(duì)方案的使用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)定期添加新增數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)報(bào)方案的各項(xiàng)參數(shù)做重新率定分析，不同場(chǎng)次、不同強(qiáng)度的洪水，模型參數(shù)調(diào)整后的預(yù)報(bào)成果變化程度也不同，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的情況，對(duì)比預(yù)報(bào)洪峰過(guò)程與形態(tài)，謹(jǐn)慎調(diào)整參數(shù)，分析參數(shù)最優(yōu)值，從而進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)的精度。