基于幾率統(tǒng)計的呼瑪站冰壩判別方案

張 梅，蔡文國，蔡淑明

( 黑龍江省大興安嶺水文局，黑龍江 加格達奇165000)

1 流域概況

黑龍江位于我國東北部，流域地處N42° ～N56°，E108° ～E141°，橫跨蒙古、中國俄羅斯3 國，集水面積185.5 ×104km2。北源石勒喀河源于俄蒙邊境的亨特因山脈東麓，南源額爾古納河源于中國大興安嶺西坡，兩河匯合后始稱黑龍江，初始江水流向東南，于松花江口上游折向東北，在俄羅斯的尼古拉耶夫斯克注入韃靼海峽，干流全長2 824 km。黑龍江干流多年平均降水量呈自西向東漸增的趨勢，上游段為400 ～500 mm，中游段為500 ～600 mm。年內降雨分布不均，汛期6—9月降雨量可占年降水量的70%以上，降雨強度通常不大，最大日降水量100 mm左右。冬季雪量不大，僅占年降水量10% ～20%［1］。

呼瑪水位站是黑龍江上游水位控制站，建于1952年7月，位于黑龍江省呼瑪縣呼瑪鎮(zhèn)，地理坐標為E126°38'、N51°44'，呼 瑪 站 至 河 口 的 距 離 為640 km，集水面積為44.6 萬km2。多年平均降水量470.59 mm，降水年際變化較大，歷史最大年降水量為1959年的804.7 mm，歷年最低為2005年降水量僅為305.7 mm，與最大值相差2.6 倍。本站發(fā)生冰壩年份有:1958、1960、1964、1969、1970、1971、1982、1985、1989、1999、2003 等年份，其中1971 為大型冰壩。呼瑪水位站1971年4月30日4 時30 分形成冰壩，水位從4月29日18 時—4月30日4 時水位上漲了5.35 m，平均漲率為0.63 m/h。使該站水位壅高至100.69 m，總漲差7.58 m。4月30日16 時12 分潰毀，造成嚴重的冰凌災害。

2 方案編制

2.1 資料情況

本次引用的資料為1958—2008年計51 a資料系列，均為實測資料，全部摘自水文年鑒及水文數據庫，氣象資料均為實測資料。所采用的資料滿足《水文情報預報規(guī)范》［2］要求。

2.2 預報方案編制

由于冰壩的形成是及其復雜的，影響的因素非常多，本方案根據經驗法和統(tǒng)計分析法選取了呼瑪站封江水位、漠河站4月份平均氣溫等7個影響呼瑪站冰壩的因子，統(tǒng)計逐個因子數值與冰壩發(fā)生幾率的關系，由此建立黑龍江呼瑪江段冰壩預測模型。

本方案選取的各因子意義如下:

H呼為呼瑪站的封江水位; T4月漠河為漠河站4月份平均氣溫; ΣP11－3流域為黑龍江上游流域上年11月—本年3月平均降水量; T3月下旬漠河為漠河三月下旬平均氣溫; P4月漠為漠河站4月份降水量; ΣT11－3漠為漠河站上年11月—本年3月逐月平均氣溫之和;ΣT11－3呼為呼瑪站上年11月—本年3月逐月平均氣溫之和。選取各因子數值與冰壩發(fā)生幾率關系見表1。

表1 各因子數值與冰壩發(fā)生幾率關系表

將各因素數值與相應冰壩發(fā)生幾率點繪成線，在線上即可查得各因子數值對應冰壩發(fā)生幾率，逐年統(tǒng)計各因子數值對應冰壩發(fā)生幾率，統(tǒng)計總幾率為上述各幾率之和，平均機率=總機率/n，( n =7) ，當選取因子的發(fā)生幾率＞100%時，按100%計算。

發(fā)生冰壩的判別，以計算的平均幾率達到60%為界，≥60%，則有冰壩發(fā)生，反之則不發(fā)生。

2.3 方案誤差評定

本方案根據《水情情報預報規(guī)范》GB/T 22482—2008 中的相關規(guī)定進行評定。方案合格率為84.3%，為甲等方案。見表2。

表2 呼瑪縣1958—2008年冰壩發(fā)生幾率判別誤差評定表

2.4 方案使用說明

使用本方案時，首先計算各預報因子。由各因子根據相應公式計算相應各項幾率( %) ，然后計算總幾率與平均幾率。以計算的平均幾率達到60%為界，≥60%，則有冰壩發(fā)生，反之則不發(fā)生冰壩。

［1］孫延鋒，鄭旭，李龍輝. 黑龍江松花江流域部分年份冰壩凌汛分析［J］. 黑龍江水利科技，2011，39(03) :191 －192.

［2］水利部水利信息中心.SL250—2000 水文情報預報規(guī)范［S］. 北京:中國水利水電出版社，2000.