遼寧省主要流域模擬洪水預(yù)報(bào)方法研究

崔 巍

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114031)

遼寧省主要流域模擬洪水預(yù)報(bào)方法研究

崔 巍

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114031)

遼寧省的防汛工作重點(diǎn)在水庫(kù)，難點(diǎn)在河道，所以必須將水庫(kù)防洪與河道防洪緊密結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)流域聯(lián)合防汛調(diào)度。其次是加強(qiáng)流域洪水的預(yù)判，在暴雨洪水來(lái)臨之前，結(jié)合水庫(kù)群、下游河道、水庫(kù)與河道之間、河道與河道之間等防洪工程體系作用及防洪能力，研究出河道和水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)調(diào)度的方法，為流域防洪決策提供參考依據(jù)。

流域；模擬洪水；防洪工程；預(yù)報(bào)調(diào)度

1 概 述

遼寧省河流眾多，洪水災(zāi)害給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來(lái)巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重妨礙社會(huì)發(fā)展。遼河、渾河、太子河、大遼河、大凌河、小凌河、鴨綠江流域等七大水系從源頭到入海口區(qū)間流域河流控制節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建成“以流域?yàn)閱卧⒁愿闪鳛橹骶€、以水庫(kù)和河道水文站為控制節(jié)點(diǎn)”的流域河庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)調(diào)度思路，實(shí)現(xiàn)流域水系河庫(kù)模擬預(yù)報(bào)調(diào)度[1]。研究出此范圍內(nèi)的水文控制站、大、中、小(1)型水庫(kù)等水利工程以及河道堤防庫(kù)的洪水模擬預(yù)報(bào)調(diào)度方法。

2 模擬預(yù)報(bào)研究?jī)?nèi)容

2.1 資料收集整編

收集、整理、分析各流域河流特征資料，對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行充分利用和整編，對(duì)缺乏資料需開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查或?qū)嵉乜睖y(cè)工作,編制刊印各流域的最終成果[2]，包括以下幾方面。

1)各流域基本資料整編：包括地理位置、流域面積、河流長(zhǎng)度、比降、控制節(jié)點(diǎn)(水文站、大、中、小(1)型水庫(kù))的位置及沿河間距等，并基于此繪制流域概化圖。

2)列出各流域主要控制站里程、面積、平均傳播時(shí)間表。

2.2 河流水文站模擬預(yù)報(bào)成果編制

根據(jù)水文站洪水預(yù)報(bào)方案，按流域蓄水量為飽和、半飽和[3]，24h降雨為P=50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm情況(12種)下，進(jìn)行水文站洪水模擬預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)內(nèi)容包括洪峰、洪量、峰現(xiàn)時(shí)間等。

2.3 水庫(kù)模擬預(yù)報(bào)調(diào)度成果編制

依照各水庫(kù)防洪調(diào)度原則[4]，以死水位(空庫(kù))、汛限水位(溢洪道頂高程)等為起調(diào)水位，編制流域蓄水量為飽和、半飽和，24h降雨為P=50、100、150、200、250、300mm條件下，各類水庫(kù)模擬預(yù)報(bào)調(diào)度成果。

1)小(1)型水庫(kù)：七流域各小(1)型水庫(kù)的抗暴雨能力；編制在12種組合條件下，各小(1)型水庫(kù)洪水模擬預(yù)報(bào)，并按子流域/區(qū)域進(jìn)行匯總。

2)中型水庫(kù)：七流域各中型水庫(kù)的抗暴雨能力；編制12種組合條件下，各中型水庫(kù)模擬預(yù)報(bào)調(diào)度成果。模擬預(yù)報(bào)調(diào)度成果包括：在不考慮放水條件下各水庫(kù)的初始水位時(shí)，入庫(kù)洪峰、入庫(kù)洪量、最高可能水位、最大可能庫(kù)容等。其中初始水位選為汛限水位及設(shè)計(jì)洪水位兩種。

3)大型水庫(kù)：各大型水庫(kù)抗暴雨能力；編制12種組合條件下，7流域各大型水庫(kù)模擬預(yù)報(bào)調(diào)度成果，包括：在不考慮放水條件下各水庫(kù)的初始水位時(shí)，入庫(kù)洪峰、入庫(kù)洪量、峰現(xiàn)時(shí)間、最高可能水位、最大可能庫(kù)容等。其中初始水位選為汛限水位及設(shè)計(jì)洪水位兩種。

2.4 流域聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)調(diào)度成果編制

根據(jù)各水庫(kù)、水文站和堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)與抗洪能力，按不同條件，分別按流域蓄水量(飽和、半飽和)情況分6個(gè)降雨級(jí)別(降雨為50、100、150、200、250、300mm)，建立河流從上游到下游河道與水庫(kù)聯(lián)合洪水模擬預(yù)報(bào)和洪水調(diào)度成果圖表。

3 編制方法

3.1 模擬條件設(shè)置

1)流域蓄水量分飽和、半飽和兩種情況。

2)降雨量設(shè)置為：24h降雨量P=50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm六個(gè)等級(jí)。

降雨的時(shí)程分布為：24h分8個(gè)時(shí)段，每段雨量所占比例為：14%、20%、20%、14%、8%、8%、8%、8%。各降雨時(shí)程雨量時(shí)空分布設(shè)置表見(jiàn)表1。

表1 雨量時(shí)空分布設(shè)置表

3.2 河道水文站洪水模擬預(yù)報(bào)

根據(jù)水文站洪水預(yù)報(bào)方案，按流域蓄水量為飽和、半飽和，24h降雨為P=50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm情況(12種)下，進(jìn)行水文站洪水模擬預(yù)報(bào)。

河道水文站洪水模擬預(yù)報(bào)主要包括洪水預(yù)報(bào)方案選擇、河道水文站洪水模擬預(yù)報(bào)兩方面內(nèi)容[5]。

3.2.1 洪水模擬預(yù)報(bào)方法

河道水文站洪水模擬預(yù)報(bào)以《遼河流域?qū)嵱煤樗A(yù)報(bào)方案》、《遼寧西部地區(qū)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案》、《遼寧東部地區(qū)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案》3本方案集為基礎(chǔ)，在分析水文站網(wǎng)及流域河、庫(kù)節(jié)點(diǎn)特征的基礎(chǔ)上，明確各需要進(jìn)行預(yù)報(bào)的水文站點(diǎn)。

對(duì)于干流水文控制站節(jié)點(diǎn)，若上游無(wú)控制性水利工程(大型水庫(kù))，則用該站洪水預(yù)報(bào)方案洪水模擬預(yù)報(bào)；若上游有控制性水利工程(大型水庫(kù))，則主要對(duì)控制性水利工程-水文站區(qū)間洪水過(guò)程進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)。

對(duì)于已有洪水預(yù)報(bào)方案的水文控制站，仍采用原預(yù)報(bào)方案進(jìn)行預(yù)報(bào)；但需要根據(jù)近10a的洪水資料，修訂各站洪水預(yù)報(bào)方案，以滿足洪水預(yù)報(bào)的精度需求。

對(duì)于沒(méi)有洪水預(yù)報(bào)方案，分析流域特性，可借用流域降雨洪水特性相似的鄰近水文站的降雨徑流關(guān)系和洪水規(guī)律，初步擬定洪水模擬預(yù)報(bào)方案，并結(jié)合站點(diǎn)實(shí)測(cè)洪水過(guò)程進(jìn)行修正模擬預(yù)報(bào)結(jié)果。

3.2.2 河流水文站洪水模擬預(yù)報(bào)

在各河道水文站洪水預(yù)報(bào)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)流域包氣帶蓄水量飽和、半飽和，24h降雨量P=50、100、150、200、250、300mm情況下進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)，模擬預(yù)報(bào)洪峰、洪量、峰現(xiàn)時(shí)間、過(guò)程等。

3.3 河道與水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)

在上述水文站及水庫(kù)的洪水模擬預(yù)報(bào)成果為基礎(chǔ)，進(jìn)行遼河、渾河、太子河、大遼河、大凌河、小凌河、鴨綠江7流域干流各節(jié)點(diǎn)在流域土壤包氣帶含水量飽和、半包和，24h降雨P(guān)=50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm組合情境(12種)下的河道與水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)[6]。

河道與水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)主要包括以下3方面內(nèi)容：

1)對(duì)于上游無(wú)控制性水利工程(大型水庫(kù))的河道水文站，采用該水文站在12種組合情景下的洪水模擬預(yù)報(bào)成果作為河庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)成果。

2)對(duì)于上游建有單一水庫(kù)(或串聯(lián)水庫(kù)群)的河道水文站，其洪水過(guò)程受上游(最近一個(gè))水庫(kù)放水及區(qū)間來(lái)水的影響。項(xiàng)目中結(jié)合上游水庫(kù)調(diào)度規(guī)則及區(qū)間洪水預(yù)報(bào)方案，將水庫(kù)放水流量與12種組合情景下的區(qū)間洪水過(guò)程組合，形成河道與水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)成果。

3)對(duì)于上游建有并聯(lián)水庫(kù)群的河道水文站，其洪水過(guò)程受上游多個(gè)水庫(kù)放水及區(qū)間來(lái)水的共同影響，較為復(fù)雜。項(xiàng)目中首先對(duì)上游各水庫(kù)的放水量級(jí)及過(guò)程進(jìn)行分析，識(shí)別那個(gè)占主導(dǎo)；在基礎(chǔ)上，結(jié)合各水庫(kù)調(diào)度規(guī)則及區(qū)間洪水預(yù)報(bào)方案，將水庫(kù)群放水合成流量及12種組合情景下的區(qū)間洪水過(guò)程組合，形成道與水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)成果。

在現(xiàn)有河道和水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)方案的基礎(chǔ)上，收集整編流域水文、水利工程資料，編制七大流域各控制站、水庫(kù)洪水模擬預(yù)報(bào)方案及道與水庫(kù)聯(lián)合洪水模擬預(yù)報(bào)調(diào)度方案。

從上游到下游，根據(jù)水庫(kù)、水文站洪水預(yù)報(bào)方案(沒(méi)有預(yù)報(bào)方案的水文站借用所在流域的預(yù)報(bào)方案或用相似流域洪峰關(guān)系)，按不同降雨量級(jí)及不同流域蓄水量等級(jí)進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)洪水模擬預(yù)報(bào)，并基于此進(jìn)行道與水庫(kù)聯(lián)合模擬預(yù)報(bào)(各流域干流水文控制站)。

[1]于洋.太子河流域洪水模擬預(yù)報(bào)調(diào)度探索[J].東北水利水電，2015(05)：63

[2]遼寧省水利廳.防洪調(diào)度新方法及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2007：10-41.

[3]胡慶武.凌河保護(hù)區(qū)綜合管理的洪水模擬預(yù)報(bào)研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2015(03):105.

[4]朱兆成.水庫(kù)調(diào)度原則的適用性及調(diào)整的可行性研究[J].中國(guó)防汛抗旱，2011(01):29-31.

[5]李騰,鞠飛,侯曉磊.水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的汛期運(yùn)行水位控制方法分析[J].黑龍江水利科技，2013(06)：102-104.

[6]遼寧省水利廳.遼寧水資源管理[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006：8.

1007-7596(2016)11-0019-02

2016-10-14

崔巍(1981-)，女，遼寧鞍山人，工程師，從事水文水資源工作。

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