水量調度計劃來水年型修正技術方法探討及實例分析

王敬磊 欣 未2 劉開磊3 吳 漩

（1.安徽淮河水資源科技有限公司 蚌埠 233000 2.淮河流域生態環境監督管理局監測與科研中心 蚌埠 233000 3.水利部淮河水利委員會水文局（信息中心） 蚌埠 233000）

1 引言

按照流域水量分配方案、水量調度方案制定年度水量調度計劃，并根據當月水量調度執行情況、工程蓄水情況和下月來水預報等，對月水量調度方案進行滾動修正，是水量調度工作順利執行、落實的重要保障。滾動修正是根據年內已發生的來水、各水源供水、實際與計劃用水差異等情況，通過對來水條件、用水計劃等條件進行修正，調整月水量調度方案，以使得調度年內余留期的水量調度工作與實際情況更相符，進一步促進水量調度工作的推進與成效。來水年型在一定程度上決定了流域不同行政區可分配水量指標、水量調度考核斷面和控制斷面的下泄水量指標，來水年型滾動修正是保障年度水量調度計劃科學合理的重要因素之一。

2 來水年型修正方法

2.1 主要工作思路

水量調度所依據的來水量的多少和來水過程主要取決于徑流預報環節，所以徑流預報的精度直接影響了水量調度的實施成效。以所要修正的月份為基準，向前追溯5 個月的徑流數據作為修正因子，對其進行滾動修正，結合已發生月份的徑流量數據，得到最新的全年徑流量值。

圖1 年度降雨預報示意圖

圖2 1月降雨預報示意圖

圖3 2—5月降雨預報示意圖

圖4 6—7月降雨預報示意圖

圖5 8—9月降雨預報示意圖

圖6 10—12月降雨預報示意圖

圖7 月降雨量修正預報效果圖

天然徑流量序列作為水文序列之一，具有顯著的確定性成分和隨機性成分。受到周期為1年的地球繞太陽運動影響，天然來水過程明顯存在基本周期為1年（12 個月或36 個旬）的周期變化，即季節性變化。天然來水除周期性成分外，還包含隨機性成分，在目前的技術條件下還不能對未來的來水進行準確的預報，因此未來的來水具有不確定性。因而在預報來水修正時，將修正得到年度來水總量劃分為已發生逐月的確定性組分，以及已預測得到未來逐月含誤差成分。一般來講，當年來水量、年型在汛末能基本確定，而在汛前則誤差較大，因而滾動修正的主要對象更多的體現在對汛期來水量的修正。

2.2 來水修正過程

來水年型修正方法的實現步驟設計如下：

（a）基于來水精細化概率預測方法，得到對年度來水頻率、年降雨的預報信息（見圖1）。

（b）對于1月，直接采用典型年1月降雨占全年比重與預報年降雨量的乘積，作為1月的預報降雨量，其余各月沿用同樣的方法將年預報降雨劃分至各月（見圖2）。

（c）對于2—5月，統計1—k月（k=2～4）降雨預報誤差，并將誤差均化到調度期其他各月，得到修正后余留期各月預報降雨；1～5月期間，原則上不對年型做修正；如1～k月降雨預報誤差占實際降雨比重大于50%，則參照步驟（d）處理（見圖3）。

（d）對于6—7月，統計1—k月（k=5～6）實際降雨、降雨預報誤差，當誤差占實際降雨比重比例大于30%時，以1～k月實際降雨作為特征向量，基于k 最近鄰算法在歷史庫（1956～2000年）中代表站實測逐月降雨系列中，搜尋1～k月降雨系列最為相似的年降雨過程，并更新年降雨量、來水頻率、降雨年內分配，得到調度期新的預報逐月降雨系列值；在此基礎上，k+1～12月預報降雨，采用1～k月降雨預報誤差均化到余留期各月，進行二次修正后得到新的預報降雨系列（見圖4）。

（e）8—9月，統計1—k（k=7～8）實際降雨量與降雨總量，共同作為特征向量，基于k 最近鄰算法在歷史庫中搜尋相似的年降雨過程，并更新年降雨量、來水頻率、降雨年內分配，得到調度期新的預報逐月降雨系列值；在此基礎上，k+1—12月預報降雨，采用1—k月降雨預報誤差均化到余留期各月，進行二次修正后得到新的預報降雨系列（見圖5）。

表1 臨沂站2016年逐月降雨量修正過程表（單位：億m3）

表2 大官莊站2016年逐月降雨量修正過程表（單位：億m3）

（f）10—12月，統計1—k月（k=9～11）降 雨預報誤差，并將誤差均化到余留期各月，得到修正后k+1—12月預報降雨；10—12月期間，不對年型做修正；如1—k月降雨預報誤差占實際降雨比重大于10%，則參照步驟d（見圖6）。

3 來水修正實例應用

選擇臨沂站（控制流域面積10315km2，占沂河流域面積的87%）作為沂河流域代表站，選擇大官莊站（控制流域面積4529km2，占沭河流域面積的70.76%）作為沭河流域代表站，基于1956—2000年天然徑流量（部分站點或年份數據通過降雨徑流關系、水文比擬法推算）、預測或修正后的全年徑流量值，采用頻率分析法確定預測或修正后的來水年型。

以2016年數據為例進行修正，對于余留期默認不修正年型，徑流量修正效果見表1～2，圖7所示。

4 結論

（1）由表1～2 可以看出，通過逐月修正，臨沂和大官莊兩個代表站在6—7月年型變化較為明顯，且汛末之后的修正結果逐步接近實測徑流量值。因此，實際月水量調度方案滾動修正時，可在每年5月底進行一次年供水計劃的集中調整。根據流域5月底的實際蓄水量與年初預測量的變化幅度、供水計劃的執行情況、輸水工程運行工況等，統一對余留月份的供水計劃進行一次復核和調整。

（2）來水年型修正是月水量調度方案滾動修正工作的主要環節之一，本文針對水量調度方案來水年型修正技術方法進行探討，并以臨沂站、大官莊站為例進行來水修正應用，以期為水量調度計劃實施過程中的來水年型修正工作提供參考借鑒■