基于新安江模型的丹巴水文站預報方案編制

(四川省甘孜水文水資源勘測局，四川 瀘定，626100)

新安江模型是河海大學趙人俊教授等提出來的概念性水文模型，經不斷改進與發展，已成為國內外應用廣泛的流域水文模型之一，可用于濕潤地區與半濕潤地區的濕潤季節。本文結合大渡河流域丹巴段的具體特點，探討了基于該模型的丹巴水文站預報方案編制。

1 站點介紹

丹巴水文站位于四川省丹巴縣章谷鎮，處于長江上游，地理坐標為東經101°91′，北緯30°87′，至河口距離為511km，集水面積52738km2。流域干濕季明顯，屬北亞熱帶河谷少雨區。丹巴站洪水來源主要由大金川、小金川以及區間東谷河、革什扎河來水組成，一般情況下以大金川來水為主。大渡河屬岷江右岸一級支流，水位漲落較緩慢，洪峰持續時間較長。丹巴站建站以來最大洪水發生在2017年6月15日，洪峰水位2286.39m，洪峰流量5270m3/s，重現期相當于50年一遇。

2 資料選取

丹巴站上游有大金水文站、小金水文站、瓦廠坪水文站、以及多個洪水易發區雨量站。由于洪水易發區雨量站資料年限短，故將其資料作為備選。在分析資料完整性與準確性的基礎上，最后選取大金川上的大金水文站、小金川上的小金水文站以及東谷河上瓦廠坪水文站為上游控制站，洪水易發區雨量站資料為流域內雨量站。并以此作為編制洪水預報方案的依據。

3 方案構建

由于瓦廠坪與上游數個雨量站資料年限較短，故嘗試設計兩套預報方案比較效果。

第一方案設置4個方案輸入：大金(60607700)、小金(6061000)、瓦廠坪(60609750)和流域(606078001A)。大金、小金、瓦廠坪輸入模型定義為馬斯京根模型(MSK)，流域區間模型定義為蓄滿產流模型(SMS_3)和滯后演算模型(LAG_3)；流域內雨量站權重均使用泰森多邊形法計算。方案計算時段為3h，預見期56時段，方案結果輸出類型為流量。

第二方案輸入去除瓦廠坪與上游雨量站，并把率定資料年份增多。

具體流域圈化見圖1。

4 參數率定

經過對資料的完整合理性分析后，方案一采用大金、小金、瓦廠坪三站2016～2018年資料率定，之前年份由于雨量站資料不全，故舍去。三年共選取次洪10場。方案二采用大金、小金站2012年至2017年資料進行率定，2013、2016年水位較常年偏低，舍去。四年共選取次洪12次，涵蓋汛期所有場次洪水，其中2017年丹巴站洪水位50年一遇。資料選取具有代表性。

圖1 流域圈化圖

兩套方案率定的參數范圍，默認為預報系統的缺省范圍，其中把KK(預報時段)值修改為3，EX(自由水蓄水容量面積分布曲線指數)由于不敏感且變幅不大，取定值1.5。把ES(多年月平均蒸發)和F(積水面積)以實際值調整。參數關系限定KG+KI值代表自由水出流的快慢程度，而一般表層壤中流的退水歷時為3d左右，所以限定條件取0.69

5 率定結果分析

兩套方案差異較大，均滿足規范要求，兩次率定結果方案次洪中洪峰流量誤差均小于20%，對結果進行比較分析發現：方案二年徑流量偏低較多，調整K值至常規低值0.5后問題依然存在。方案一在加入瓦廠坪與上游雨量站后，年徑流量、洪水過程和洪峰流量擬合效果更好，見圖2。各參數基本符合該地區的洪水特性，按照《水文情報預報規范》(GBT 22482-2008)中對誤差的要求，方案一次洪中洪峰流量誤差在規范允許的范圍內，根據目標函數值系數0.920評定為甲等預報方案。比較結果見表1。

圖2 方案一洪峰流量過程線

表1方案一和方案二率定結果比較

6 結語

在本次方案制作和率定工作中，使用新安江三水源模型，通過對模型敏感參數的調節，發現高水的預報結果比中水更好，模型選擇的雨量站點越多，預報洪量越精確。并且在每個支流上至少都應加入一個雨量站點。對比兩套方案的結果，最終選擇更符合實際情況的方案一，實現了方案設計初衷，能夠達到在汛期精確預報，減輕水情預報人員的工作量。鑒于瓦廠坪與上游雨量站資料年限較短，在今后對方案的使用過程中，應當定期添加新增數據，對預報方案的各項參數做重新率定分析，不同場次、不同強度的洪水，模型參數調整后的預報成果變化程度也不同，應當結合實時數據的情況，對比預報洪峰過程與形態，謹慎調整參數，分析參數最優值，從而進一步提高預報的精度。