相應水位法在水文預報中的應用

劉漢臣

( 牡丹江水文局，黑龍江 牡丹江157000)

1 流域概況

牡丹江為松花江第二大支流，發源于長白山牡丹嶺，河流大致呈南北走向，全長725 km，平均坡降1.4‰，總落差為1 007 m，流域面積為37 600 km2，地跨黑、吉兩省，在依蘭縣注入松花江。本流域以南為圖們江、第二松花江流域; 東部為穆棱河流域，西部以張廣才嶺為界，有拉林河、螞蟻河流域，北臨松花江干流。

牡丹江流域內山地占89%，主要支流有沙河、珠爾多河、海浪河、五虎林河、三道河、烏斯渾河。兩岸支流分布較為均勻，支流多數短而湍急，最大的支流為海浪河，相當于總面積的1/7，流域面積為5 251.4 km2，河流全長212.8 km，落差530 m。

植被情況:鏡泊湖以上和海浪河上游多為原始森林，一般多為幼樹林，靠河兩岸多為耕地，土壤大部分為砂壤土。

在該河流上的牡丹江水文站位于黑龍江省牡丹江市興隆鎮，集水面積為22 194 km2，上游的石頭水文站集水面積為13 771 km2，距牡丹江站約85 km。其左支流海浪河上的長汀子水文站集水面積為2 424 km2，長汀子站距牡丹江站約為90 km。

2 水文氣象特征

本流域氣候受太平洋季風和西伯利亞高氣壓所控制，夏季炎熱多雨，冬季嚴寒干燥。汛期洪水大多數受南來臺風和低氣壓合并的影響，造成集中的大暴雨，從而形成較大洪水。

本站屬東亞季風區，即中溫帶大陸性季風氣候，春秋短促，冬夏分明。日照充足，氣候變換多端的特點，春秋多風，氣候濕潤，年平均氣溫為3.6℃，1月份平均氣溫－14.8℃，7月平均氣溫22.2℃。由于受季風影響，本站以偏西風為主，年平均風速2.5 m/s。

多年平均降水量535.2 mm，降水的年際變化較大，歷年最大降水量為737.3 mm，歷年最小降水量僅384.8 mm。降水主要集中在汛期6—9月，多年平均6—9月降水量為372.8 mm，約占年降水量的69%。

本站的洪水來源有牡丹江干流和左岸的海浪河。其洪水特點為典型的雨洪徑流，年最大洪峰集中出現在7—9月，8、9月份出現年最大洪峰的概率為75%。洪水過程大多為單式洪峰，漲、落急劇，屬于山區性洪水特點，漲、落水歷時都比較短，一般1 ～2 d，洪峰停留時間一般在2 h左右，峰型較瘦。

本站測驗河段處于牡－寧段鐵路橋與公路橋之間，順直部分長達1 500 m左右，測驗斷面下游800 m處有海浪公路大橋，上游1 700 m處有牡～寧鐵路大橋。左岸為牡丹江防洪大堤，右岸為牡～寧公路。基本水尺斷面上游2 100 m處海浪河從左岸匯入，海浪河系牡丹江第一支流，也是牡丹江中下游洪水來源的主要地區，牡丹江干流在與海浪河匯合口處，水流流向由南向北變成自西向東，流經市區，在熱電廠處轉折向北流去。河床為細沙和卵石組成，主槽為沙礫石組成，灘地為沙壤土。河床呈周期性沖淤變化，左岸穩定，右岸有部分坍塌情況。

3 水利工程

牡丹江水文站上游牡丹江干流上有兩座水庫，一為鏡泊湖，二為石巖水電站。

鏡泊湖是中國最大、世界第二大高山堰塞湖，著名旅游、避暑和療養勝地，國家級重點風景名勝區，國際生態旅游度假避暑勝地，世界地質公園。

鏡泊湖水電站位于牡丹江上游，在黑龍江省寧安市境內，壩址以上流域面積11 820 km2，河長285 km。水庫正常蓄水位353.50 m，相應庫容16.25 億m3，死水位341.00 m，相應庫容為6.81 億m3，大壩由堆石壩段和混凝土重力壩段組成，壩頂高程最低為353.50 m，最高為355.00 m，最大壩高6 m，大壩總長2 634 m，溢流壩段長2 448 m。水電站裝機容量96 MW。

石巖水電站位于寧安市石巖鎮內牡丹江上，為河床式小水電站。壩址控制流域面積1.4 萬km2。攔江壩為漿砌石溢流壩，長123 m，高10.6 m; 壩上交通橋寬4.64 m、長162 m。裝機12 臺，總容量7 000 kW，設計多年平均發電量3 858 萬kW·h。

4 相應水位法

常用的相應水位預報方法按其特性可分為相應水位( 流量) 法和合成流量法兩大類。本文主要介紹采用相應水位法預報牡丹江水文站的洪峰水位。

4.1 應用資料情況

從1952—2000年的實測水文資料中，選取長汀子水文站55 次洪峰水位和相應的牡丹江水文站的同時水位、洪峰水位，進行統計分析，統計分析結果見表1。

表1 長汀子站與牡丹江站洪峰水位相關因素統計表

4.2 相應水位法預報洪峰水位

牡丹江水文站洪水量主要來源于干流，其次來源于支流海浪河，因干流集水面積較大，流路很長，比降較緩，同時因上游鏡泊湖及石巖電站調蓄水量影響，故洪水漲落較緩，洪峰流量同洪水總量相比相對較小，海浪河則相反，集水面積較小，流路較短，比降較陡，河道無大型水工建筑物，調節作用較小，故洪水陡漲陡落，對牡丹江水文站形成洪峰影響相對較大。

從牡丹江水文站的洪水組成看，干流洪水起底水作用，海浪河的洪峰與牡丹江水文站的洪峰相對應，因此制作了長汀子水文站與牡丹江水文站洪峰水位相關圖( 見圖1) ，以牡丹江站同時水位為參數，用長汀子水文站的洪峰水位來預報牡丹江水文站洪峰水位。

圖1 長汀子站與牡丹江站洪峰水位相關圖

4.3 預報結果評定

根據GB/T 22482－2008《水文情報預報規范》6.5.5 中的規定，進行預報精度評定。牡丹江水文站上、下游相應水位相關統計表中共55個點據，合格39個，方案合格率是70.9%，屬于85.0 ＞QR≥70.0 范圍內，預報精度等級為乙級。

4.4 突出點子分析

突出點子誤差分析見表2。

表2 突出點子誤差分析

5 結 語

本文采用建立長汀子水文站與牡丹江水文站洪峰水位相關圖，來預報牡丹江水文站洪峰水位的相應水位法進行洪水作業預報。由于此方法中所采用的牡丹江水文站大洪水的點據比較少，在應用時要引起注意，要對暴雨特性做全面的分析，相互比較進行作業預報。對于較小洪水，點據較多。高水有的點據雖然合格，但誤差較大，主要是長汀子站出現洪峰水位時，相應的牡丹江站的同時水位是屬于連續峰時，同時水位比單峰的同時水位偏高，預報值偏大，應用時要進行適當改正，要特別引起重視。

［1］詹道江，葉守澤. 工程水文學［M］. 北京: 中國水利水電出版社，1987.

［2］馮本領，徐敏亮. 牡丹江水文局實用洪水預報方案［R］. 牡丹江:牡丹江水文局，2009.

［3］方思和. 淺談相應水位法在洪水預報中的應用［J］. 廣西水利水電，2009(1) :40－42.

［4］水利部水利信息中心. SL250－2000 水文情報預報規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.