新安江模型在牡丹江流域上的應用

【摘要】本文以牡丹江流域牡丹江水文站近20年連續降雨、徑流、蒸發數據為依托，采用時段間隔為1的新安江模型理論方法，模擬并預測牡丹江水文站夏汛期洪峰流量及洪峰發生時間。有效的為水情預報工作提供理論支撐。

【關鍵詞】新安江模型；徑流；洪峰時間；預報

1、研究區概況

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725km，平均坡降1.4‰，總落差為1007m，流域面積為37600km2。在該河流上的牡丹江水文站集水面積為22194km2，上游的石頭水文站集水面積為13771km2，距牡丹江站約85km。其左支流海浪河上的長汀子水文站集水面積為2424km，長汀子站距牡丹江站約為90km。整個流域呈南北狹長形，地跨吉、黑兩省，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。

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1500m左右，測驗斷面下游800m處有海浪公路大橋，上游1700m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2100m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。由于上游是山區，因此洪水期，特別是大洪水在漲水階段，河中漂浮物較多，多為樹木和雜草。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。本站測流斷面位于牡-寧鐵路大橋和海浪公路大橋之間，洪水時，測流斷面受沖刷影響，落水時，水位流量關系線右移，水位流量關系多為兩條線。中、低水時受下游橋梁和淺灘控制，水位流量關系穩定，呈單一線。近幾年低水受人工采沙影響，水位流量關系逐漸向右偏移。

2、實例分析

2.1 資料選取

雨量站選用：經雨量資料分析，牡丹江水文站以上區間共有石頭、長汀子、海林、橫道河子、新城、小雙峰林場、密江村、三合村8個雨量站。

水文站的選用：根據影響牡丹江水文站流量的實際情況，本次選取牡丹江水文站上游站石頭水文站、長汀子水文站、樺樹川水庫作為牡丹江水文站流量預報的輸入因子。牡丹江水文站1934年建站，建站以來最大流量為6230m3/s，石頭水文站1955年建站，建站以來最大流量為3320m3/s，長汀子水文站1952年建站，建站以來最大流量為2500m3/s，根據雨量資料系列，流量資料選用2006年、2008年至2013年7年17場次洪水分析，由于春季來水主要為融雪徑流，對率定結果影響較大，故率定開始時間選定為每年的6月1日，個別年份春季氣溫偏低適當推后。

蒸發資料選用：選用牡丹江水文站蒸發資料。

2.2 新安江模型預報方案

2.2.1 方案構建

預報方案設置3個方案輸入：石頭水文站（11100900）、長汀子水文站（11104300）、樺樹川水庫（11103600）和111011104A（牡丹江集水面積22194km2，石頭站集水面積13771km2，長汀子站集水面積2424km2，樺樹川水庫集水面積505km2，區間控制面積5494km2）。石頭站、長汀子站、樺樹川水庫輸入采用馬斯京根河道分段連續演算模型（MSK），區間輸入采用蓄滿產流模型（SMS_3）和滯后演算模型（LAG_3）；雨量站控制權重采用泰森多邊形法。方案計算時段為1小時，方案輸出類型為水位流量。

2.2.2 方案定義及屬性

（1）方案定義

模型：馬斯京根河道分段連續演算模型、新安江三水源蓄滿產流、滯后演算；

方案輸入：石頭水文站（11100900）、長汀子站（11104300）、樺樹川水庫（11103600）和區間（111011104A）；

方案輸出：牡丹江水文站時段水位流量過程。

（2）方案屬性

預報站碼：11101110（牡丹江站）；

時段長度：1小時；

預見期：24個時段；

預熱期：30天；

輸出類型：河道水位流量；

輸入個數：3個；

輸入類型：2個河道輸入、1個水庫輸入和 1個流域輸入。

3、結論

本方案以率定結果進行評定。由上述參數率定結果可知，洪水過程擬合效果較好，水量基本平衡，各參數符合該地區的洪水特性，16場場次洪水誤差小于20%在允許范圍內，根據確定性系數0.921評定該預報方案為甲級。根據率定的參數我們選取2014年2場次洪水進行了模型檢驗，檢驗目標函數值為0.829。

綜上所述，新安江模型在牡丹江流域可以較為準確的預測夏汛期洪峰出現的時間，可以為水情情報預報工作提供有利幫助，也可為水資源優化配置提供有效依據。

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