場次洪水徑流分割方法實例分析

摘 要：降雨徑流量預報是傳統實用的短期洪水預報方法之一，其預報方案中的降雨徑流相關圖的制作涉及對場次洪水進行徑流分割，以便確定與某次降雨完整對應的徑流過程。徑流分割也就是推求退水過程，目前分割徑流方法多樣，流域特性不同，分割方法帶來的誤差也各不相同。文章以永翠河帶嶺站為例，采用不同方法對其徑流分割結果精度進行對比分析，最終選擇整體誤差最小的方法來做為該站常用徑流分割法。

關鍵詞：降雨徑流；相關圖；凈雨量；徑流分割方法；對比分析

1 概述

在一些中小流域，預報站上游通常沒有控制河道上游來水的水文站，因此必須根據上游降雨情況來預報其所產生洪水。由降雨預報徑流包括兩個部分：一是一次降雨可以產生多少凈流量（或稱凈雨量），簡稱產流過程；二是這些徑流量在流域出口斷面將形成一個什么樣的過程，簡稱匯流過程。在分析產流過程時，需建立流域降雨～徑流相關圖，以便用來查得某次降雨所產生的徑流量，這些工作需要對歷史洪水進行分析，也就是針對多個場次洪水，分析計算出每次洪水的降雨～徑流量對應關系，利用這些點據來點繪相關圖。有時候某次洪水過程并非由單一對應的降雨過程形成，若前期兩次降雨的間隔時間較短，前一次降雨形成的徑流過程還沒有完全退完，第二個徑流過程又接著出現，在流域出口斷面測得的流量過程線中，部分時間的流量是由兩個過程迭加成的，見圖1。圖中流量AC、DE中都包括了前期的退水流量BC、EF，必須分割后才能得到本次降雨產生的流量AB、DE。

為了分割前期徑流，要掌握流域的退水規律，也就是應將前期徑流過程的退水部分，如圖1中OBEG線推算出來，文章主要針對如何選用合適的退水曲線推算方法來進行實例分析。

2 永翠河帶嶺站場次洪水退水曲線計算方法對比分析

永翠河屬湯旺河二級支流，西南岔河左岸一級支流，位于伊春市帶嶺區，流域面積677km2，該站為黑龍江省小面積徑流實驗站，洪水具有典型山區河流特征；即洪水漲落迅速（總歷時一般小于5天），洪峰停留時間較短（一般2小時之內），洪水匯流時間短（成洪暴雨開始至洪水起漲時刻）小于12小時。流域控制站帶嶺站洪水預報采用降雨徑流相關法，即先由產流方案中的降雨徑流相關圖求出凈雨深，然后利用該凈雨深通過匯流方案中的流域經驗單位線求得洪水過程。因流域經驗單位線都是分割完前期徑流后得到的洪水過程，因此在匯流計算中應將洪水起漲點之前流量按退水曲線延續下來加入由單位線計算的洪水過程中。下面利用幾種方法對該站退水曲線進行對比計算分析。具體對比分析項目為該站7月份綜合退水曲線的確定，按不同水位級選擇峰后無雨時段較長的10個年份7月逐日平均流量作為數據樣本，采用退水公式法、相鄰時段流量相關法和綜合退水曲線法分別進行該站7月份綜合退水曲線分析確定，最后用2003年7月一次實際退水過程對各方法進行檢驗，分析其精度差異。

2.1 退水公式法

根據相關研究結論，流域逐日流量消退過程可用公式表示，即Qt=Q0*e-at式中為t時刻的逐日流量；Q0為初始退水時刻流量；a為系數；t為時段（日）。上式中的系數a需由歷史退水資料分析確定，文章采用上面所述10個年份的7月實測退水數據，利用回歸分析法分析出系數a在0.25～0.40之間，最終取均值0.33，因此流域7月份綜合退水公式為Qt=Q0*e-0.33t。

2.2 相鄰時段流量相關法

根據選定的時段△t，在歷史洪水中選擇峰后無雨的多次退水流量過程，在該過程線上摘錄相鄰時斷的流量Qt與Qt+△t，將Qt與Qt+△t按對應相關點據點繪相關圖，定出一條綜合相關線即為綜合退水曲線。實際使用時，根據需要退水的時段流量在線上查出對應的Qt+△t，再用查出的Qt+△t查出Qt+△t+△t，依此類推，直至查到穩定退水階段，該站7月相鄰時斷相關退水曲線圖2。

2.3 綜合退水曲線法

該方法比較簡單，就是直接選擇歷史洪水中峰后無雨的退水段直接畫過程線，將各次洪水的退水段點繪在一張圖上，然后選擇最底端的曲線（虛線）作為綜合退水曲線，見圖3。實際使用時就是選擇實際洪水中需要退水的時段，然后直接取用其后時段綜合退水曲線上的流量。

2.4 各退水流量計算方法對比分析

選擇2007年7月一次洪水的退水過程作為檢驗標準，分別用各種方法來對該次洪水進行退水演算，計算結果見表1。由表1可知，各種退水曲線的平均誤差都較小，但以綜合退水曲線法的精度為最高，平均誤差僅為0.81m3/s，相鄰時段曲線法精度次之，平均誤差為4.05m3/s，公式法計算精度相對較高，平均誤差為15.2m3/s。

3 結束語

（1）流量退水計算是水文預報的重要工作環節，其計算精度直接決定著預報成果的準確性。因此，在實際工作中應選擇多種方法對測站退水曲線進行實例擬合計算分析，以便得出最佳的計算方法。（2）由上述分析可知，本站公式法計算退水過程誤差相對較大，實際原因主要是各次退水過程隨著河網蓄水量的大小、分布、地面和地下徑流組成比例等而變。公式中將一些變量作為常量來處理，這樣與實際退水過程將有出入，該方法用于無測站流域比較實用。（3）相鄰時段流量相關法因其沒有考慮各種不同因素對退水過程的影響，與公式法存在同樣的弊端，主要是代表性不夠全面的問題，例如降雨強度就直接影響流域的洪水過程線形狀，但其比公式法的優越性在于其部分間接代表了流域退水實況。（4）流域綜合退水曲線法代表性比較全面，尤其是在底水階段其綜合了多次洪水的退水過程，因此其計算誤差較小，在有水文測站的流域，應優先選擇綜合退水曲線法計算洪水退水過程。（5）文章所述結論和觀點因引述的實測資料和流域代表性的局限，難免會有偏頗之處，還有待完善和改進，僅供交流參考。

參考文獻

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[2]錢學偉，陸建華.水文測驗誤差分析與評定[S].北京：水利水電出版社，2006.

[3]湖北省水利學校.水文資料整編[S].北京：水利水電出版社，1979.

[4]金光炎.水文水資源隨機分析[M].北京：中國科學技術出版社，1985.

作者簡介：鞏軼歐（1982-），女，工程師，主要從事水文水資源分析工作。

劉桂桂（1979-），女，工程師，主要從事水文水資源分析工作。

田長濤（1969-），男，工程師，主要從事水文水資源分析工作。