流域開河日期預報實例分析

胡艷嬌 黃琦

摘? 要：我省北方河流封凍期較長，河流解凍預測分析對防凌汛、水利工程安全運行、國防等工作至關重要。文章以線性回歸方程擬合法為例，根據河流解凍影響因素，選擇實例數據，對具體河段開河日期做了嘗試性預測分析，結果滿足精度要求。針對預報方法的使用條件，結合當前工作實際提出了使用中須注意的特殊情況。

關鍵詞：河流解凍;開河日期預報;影響因素分析;方程擬合;預報精度

中圖分類號：P338 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0065-02

1 概述

河流開河（解凍）日期預報屬于河流冰情預報范疇，與洪水預報具有同樣的重要性，在防凌汛、交通、水利、國防建設方面都具有重要作用。分析河流解凍情況涉及到河流冰情融化的熱力和動力因素以及河道形態特征;人為和封凍前徑流情況等。影響河流解凍因素較多加之物理成因復雜，當前還沒有確切數學公式來計算河流開河日期，工作中仍然以相關圖法、線性回歸法和模型法為主。各方法都是利用冰情影響要素與開河日期來建立關系。本文采用線性回歸法，建立預報要素與影響因素之間的函數關系，對實例流域開河日期進行分析探討。

2 預報要素分析

河流開河（解凍）在水文測驗上是指河流結束連續封凍時的冰清現象，具體預報的開河時間是指河流結束封凍并且無流冰時的日期。

河流隨著春季氣溫升高，封凍水體會在陽光、水流和風力等因素綜合影響由封凍轉變至流冰現象，一段時間后流冰會逐漸消失。開河日期在物理成因上與下列因素有關：氣溫、水溫、流量、水位、流速、冰厚、陽光輻射值、風速、風向、槽蓄水量、地表徑流量、河道形態、上游開河情況、下游開河情況。上述影響因素綜合影響著開河日期，主導因素不固定，多數時氣溫是主要影響因素，有時氣溫一定時降雨、河流特殊水情等因素也可成為開河主要影響因素。目前理論上開河日期與影響因素仍無具體穩定的數學關系。本文限于資料限制，采用氣溫、流量、冰厚、冰上雪深、水位等因素建立關系進行相關分析。建立關系式F=f（T、Q、h1、h2、H）。式中F為預報值（實例資料歷年開河日期均在4月1日以后，樣本值開河日期用4月1日至實際開河日期的天數代替）;T為預報日至實際開河日期的累積氣溫（系列資料擬合階段有實測資料，實際預報時要使用氣象預報數據）;Q為歷年河流3月平均流量;h1和h2為冰厚與冰上雪深（體現冰蓋情況）;H為預報發布當日的水位（代表水文條件）。上述參數是在已有觀測資料條件下優選各開河影響因素而采納的。

3 回歸方程擬合分析

選擇湯旺河流域某站資料，該站歷年開河日期在4月13日至29日之間，預報開始日選在4月1日。累積正氣溫T值在數據擬合時采用觀測值進行累計，缺測氣溫值按插補法求出。流量Q采用上個月份流量;冰厚h1和冰上雪深h2采用預報前最后一次觀測值;水位H采用發布日8時實測水位。根據以上參數，建立回歸方程為：

F=X1T+X2Q+X3h+X4h+X5H+C

上式中X1～～X5為參數系數，C為常數項。由歷史資料借助參數率定軟件（以最小二乘法為誤差控制標準）求出預報方程為：F=0.348Ta-3.342Qi-0.08hb-4.137hx-4.286Hi+1236.4。對實例站1957至2010各年開河日期進行擬合分析，以預見期最長15天，預報誤差小于5天為精度標準，合格率達到79.6%，符合乙級預報精度標準，詳見表1。

4 結束語

綜上分析所述，回歸方程擬合法在冰清預報工作中有一定的使用價值。該方法能夠在不確定的影響因素之間以數理統計相關假定為前提，為使用者找出預報值與影響因素之間在數量上的關系，從而得出一定的規律來進行冰情預測。在使用回歸方程擬合法時要注意資料代表性和預報因子與預報值的物理關聯性。

回歸方程樣本擬合數據主要以歷史數據為基礎，擬合精度和實際預報精度偶爾會存在較大誤差，擬合精度屬于長系列平均情況，所以實際使用時還要參考其他預報方法，避免偶然性過強引起較大的偏差，回歸方程還要及時補充歷史數據進行參數更新，以便于對方程參數進行完善。

參考文獻：

[1]水利部.水文情報預報規范 SL250-2000[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]程根偉，舒棟材.水文預報的理論與數學模型[M].北京：中國水利水電出版社，2006.