降雨徑流型洪水預(yù)報(bào)方法實(shí)例分析

摘 要：降雨徑流型洪水預(yù)報(bào)是目前中小河流普遍采用的預(yù)報(bào)方法，該方法受流域下墊面影響較大，流域下墊面種類、分布都對(duì)雨水下滲、蒸發(fā)產(chǎn)生直接影響。文章在傳統(tǒng)流域匯流單位線理論基礎(chǔ)上利用相關(guān)圖和回歸方程提出了部分產(chǎn)流復(fù)雜流域降雨徑流預(yù)報(bào)方法。該方法基于洪水主要影響因素，實(shí)現(xiàn)手段簡(jiǎn)便，物理成因明確，手段符合理論要求，為提高流域洪水預(yù)報(bào)精度有一定參考借鑒作用。

關(guān)鍵詞：中小流域；下墊面；產(chǎn)匯流影響；相關(guān)圖；預(yù)報(bào)模型

1 降雨徑流預(yù)報(bào)介紹

針對(duì)某一流域，降雨須經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、下滲、坡地產(chǎn)流和河槽匯流幾個(gè)階段才能形成一次洪水過(guò)程，見圖1。

圖1 降雨產(chǎn)流過(guò)程簡(jiǎn)圖

一次降雨形成徑流可分為地面徑流（圖2中1、2部分）和地下徑流（圖2中3、4部分），地下徑流分淺層和深層地下徑流，深層地下徑流由前期降雨形成。降雨徑流預(yù)報(bào)法就是根據(jù)已知降雨情況來(lái)推求其產(chǎn)生的洪水過(guò)程。

2 降雨徑流預(yù)報(bào)影響因素

自然地理、氣象和土壤濕潤(rùn)程度是影響降雨在地面形成徑流的主要因素。氣象因素包括降雨量級(jí)、強(qiáng)度、降雨在時(shí)間和空間上的分布等；流域自然地理特性包括流域面積、植被覆蓋率、土壤結(jié)構(gòu)等；流域降雨前期土壤濕潤(rùn)情況是影響降雨產(chǎn)流的重要因素，因?yàn)槠渲苯記Q定著下滲損失雨量的大小。上述影響因素成因復(fù)雜，均難以定量掌握。

3 示例流域介紹

永翠河流域位于伊春市帶嶺區(qū)，流域面積約677km2，河長(zhǎng)67km。流域地貌屬小興安嶺山地，植被良好，地下水豐富。流域?yàn)楹邶埥”┯曛行闹弧Ａ饔蛭挥诤邶埥《嗄陜鐾练謪^(qū)南部邊緣，年內(nèi)土壤11月結(jié)凍，第二年4月解凍。一些山地陰坡或塔頭地帶，年內(nèi)始終存在小興安嶺島狀凍土，最大凍土深約2.5m，凍土總體分布自上游至下游面積、深度逐漸減小。流域凍土導(dǎo)致降雨下滲異常，透水較差，凍土融凍時(shí)吸收熱量，抑制蒸發(fā)，實(shí)際蒸發(fā)小于正常蒸發(fā)，土壤含水量大于無(wú)凍土區(qū)。該區(qū)域因凍土存在使降雨下滲情況更加區(qū)域復(fù)雜化，難以用單一方法來(lái)預(yù)報(bào)其降雨產(chǎn)流過(guò)程。

4 預(yù)報(bào)方法介紹

流域下墊面影響因素復(fù)雜，其產(chǎn)匯流規(guī)律復(fù)雜多變，根據(jù)流域特性，采用降雨～洪峰流量相關(guān)圖和擬合預(yù)報(bào)方程法來(lái)預(yù)報(bào)流域洪峰流量。

4.1 相關(guān)圖繪制

預(yù)報(bào)影響因素之間的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖間接反應(yīng)了因素對(duì)洪水的影響情況，在明確主要影響預(yù)報(bào)要素因子時(shí)該方法是較實(shí)用的預(yù)報(bào)方法。經(jīng)分析，選擇場(chǎng)次降雨量和流域前期土壤含水量（p+Pa）與洪峰流量建立相關(guān)關(guān)系（見圖3），相關(guān)點(diǎn)據(jù)48個(gè)。圖3點(diǎn)據(jù)分四個(gè)帶狀，共定出4條相關(guān)線。1、2號(hào)線間部分點(diǎn)據(jù)降雨強(qiáng)度均小于0.5mm/h，降雨中心多數(shù)在流域上游區(qū)域，洪峰流量偏小。2、3號(hào)線間降雨強(qiáng)度在0.5-1.0mm/h之間，降雨中心在流域中、下游。3、4號(hào)線間降雨強(qiáng)度在1.0-8.0mm/h之間，洪峰流量與同級(jí)降雨相比偏大。

4.2 回歸方程模型法預(yù)報(bào)

選擇上述實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)，利用降雨強(qiáng)度（pi）、流域凍土深度（hi）、平均雨量（p）、前期土壤含水量（Pa）與洪峰流量（qm）建立相關(guān)擬合分析方程。預(yù)報(bào)方程為：

qm=X1Pi+X2hi+X3P+X4Pa+X5（P+Pa）+C

式中：X為系數(shù)，C為常數(shù)，利用實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)率定出方程系數(shù)后預(yù)報(bào)方程為：qm=34.8pi+0.052hi+32.5P+32.2pa-31.5（p+Pa）-38.1。洪水?dāng)M合見表1，合格率為62%，達(dá)到丙級(jí)預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）受凍土影響流域的下墊面環(huán)境復(fù)雜多變，在降雨蓄滲、產(chǎn)流方面直接影響著流域洪水規(guī)律特征。由于凍土分布面積和埋藏深度的不確定性，使得傳統(tǒng)單一理論的洪水預(yù)報(bào)方法難以在該流域得以應(yīng)用，因此，必須考慮采用多種方法結(jié)合使用來(lái)進(jìn)行凍土影響流域的洪水預(yù)報(bào)。

（2）文章所述洪水預(yù)報(bào)方法在實(shí)際工作中得到較好的應(yīng)用效

果。實(shí)際使用時(shí)首先根據(jù)流域的（P+Pa）值、降雨強(qiáng)度和降雨中心位置等參數(shù)，在相關(guān)圖上選擇適宜的線型初步確定預(yù)報(bào)洪峰流量，然后再選擇預(yù)報(bào)方程法進(jìn)行洪峰流量預(yù)報(bào)計(jì)算。方程計(jì)算值與查圖值如果接近（差值小于查圖值的20%）則取二者的均值作為正式預(yù)報(bào)結(jié)果；否則應(yīng)進(jìn)一步綜合分析修正預(yù)報(bào)結(jié)果。

（3）文章采用相關(guān)圖法和預(yù)報(bào)模型法分別從經(jīng)驗(yàn)相關(guān)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)兩個(gè)方面對(duì)示例流域的洪水預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了分析。由于有效預(yù)報(bào)因子較少，加之對(duì)流域凍土特性規(guī)律掌握不夠全面等原因，預(yù)報(bào)方程歷史擬合精度較低，今后還有待對(duì)凍土影響流域的洪水預(yù)報(bào)方法進(jìn)行深入探討研究。

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作者簡(jiǎn)介：楊婧（1983-），女，黑龍江嘉蔭人，工程師。