流域匯流單位線時段轉換應用分析

2012-10-24 02:03:14李偉，劉洋

黑龍江水利科技 2012年1期

李偉，劉洋

( 伊春水文局南岔水文站，黑龍江伊春153100)

0 前言

在部分支流或干流源頭河段，因測站控制斷面較少，短期洪水預報方法主要采用流域匯流單位線法。流域匯流單位線是用來預報河道某一控制斷面洪水過程的一種經驗方法。其定義是，在給定的流域上，單位時段內均勻降落在地面的單位深度凈雨( 扣除損失后的雨量) ，在流域出口斷面形成的地面徑流過程線，如圖1 所示。單位凈雨一般取10 mm，單位時段可取1、3、6、12、24 h等，依流域大小而定。單位線利用實測的降雨和徑流資料來求得，一般選擇時空分布較均勻，歷時較短的降雨形成的單峰洪水來分析。一般根據推求單位線時所采用各次降雨、徑流的特性，將單位線分成若干型號來區別使用。應用單位線時，利用實測凈雨總量和單位凈雨的倍比關系即可求出預報徑流過程。實際工作中往往因雨情測報方式的變化，導致實際降雨歷時和已知單位線的時段長度不相符合，已有單位線不能直接使用，無法及時進行實時洪水預報; 另外，在對流域間進行單位線綜合或借用時，各流域的單位線也存在時段長度不一致的問題，解決上述問題的根本方法就是對已有單位線進行時段轉換。

圖1 流域匯流單位線示意圖

1 單位線時段轉換實例分析

1.1 流域和測站概況

本文以永翠河帶嶺站為例來進行單位線時段轉換應用分析。永翠河是西南岔河上游左岸較大支流，于伊春市帶嶺區東南部與西南岔河匯合。該流域為我省暴雨中心之一，多年平均年降水量為653.2 mm，多年平均6—9月降水量為482.7 mm，占年降水量的73.9%，歷年7—8月為暴雨洪水多發期。流域歷年平均徑流深和徑流量分別為343.4 mm 和2.296 ×108m3，徑流系數為0.53。帶嶺水文站位于伊春市帶嶺區，集水面積677 km2，斷面以上河長61 km，至河口距離5.7 km。該站設有報汛雨量站5 處，各站均采用遙測系統以自動測報方式采集和傳輸實時雨情信息。

1.2 單位線時段轉換方法介紹

目前常用S 曲線法來進行單位線時段轉換。S 曲線是指假定流域上凈雨持續不斷，且每一時段凈雨均為一個單位，在流域出口斷面形成的流量過程線，如圖2 所示。實際使用時首先將累計曲線后移轉換時段小時數，得到一條新的累計曲線，然后用兩累計曲線的差值乘上轉換前后徑流的假定倍比系數來求得轉換后的徑流值，計算實例見表1。

圖2 S 曲線示意圖

1.3 單位線轉換緣由和成果

帶嶺站現有短期洪水預報方案采用降雨徑流相關預報法，流域匯流單位線時段為12 h，也就是說該單位線是通過12 h單位凈雨和徑流過程資料為基礎而求得的，實際使用時必須利用以12 h為時段劃分的降雨量來預報洪水過程。由于報汛設備故障或人為因素等原因，報汛雨量站有時無法及時提供12 h內雨量，只能提供24 h內降雨總量，此時的洪水預報工作必須采用24 h單位線來完成，因此該站需要將12 h單位線轉換為24 h單位線來使用。該站單位線實例轉換過程詳見表1，其余各型單位線轉換成果見表2。

1.4 單位線轉換前后對比應用分析

選擇該站近年來10 次較大洪水過程來進行2 種時段單位線的對比應用分析，計算實例和分析成果見表3、4、5。表中洪峰流量預報許可誤差按實測洪峰值的20%來控制。由分析成果可知，轉換后24h 單位線因降雨歷時被概化延長，降雨強度減小，產流量也相應變小，導致單位線峰值普遍降低，預報結果與12h 單位線相比普遍略偏小。雖然單位線時段轉換后洪峰流量預報精度略有下降，但也都符合相關規范要求，因此該站轉換后單位線可以應用于24h 時段雨情的短期洪水預報。