渾江流域無資料地區(qū)洪水預(yù)報(bào)方案探討

李鍇鋒

（遼寧省沈陽水文局，沈陽 110000）

1 基本資料

本研究依據(jù)渾江流域富爾江業(yè)主溝水文站、大二河四道河子水文站及臨近的太子河南支南甸水文站3 個(gè)站點(diǎn)作為依據(jù)站點(diǎn)，確定渾江流域無資料地區(qū)洪水預(yù)報(bào)方案。各站點(diǎn)基本信息見表1，各站點(diǎn)前10 為洪水見表2～4。

表1 站點(diǎn)基本信息

表2 四道河子站前10 位洪水

表3 業(yè)主溝站前10 位洪水

表4 南甸水文站前10 位洪水

對于上述站點(diǎn)，依據(jù)洪峰、洪量最大原則，每個(gè)站點(diǎn)選取10～30 場次洪水，并選擇雨洪資料配套較好的場次洪水37 站次，建立數(shù)據(jù)集，用以確定無資料地區(qū)洪水預(yù)報(bào)參數(shù)。

2 產(chǎn)流匯流計(jì)算

2.1 產(chǎn)流計(jì)算

綜合南甸、四道河子、業(yè)主溝3 處水文站典型暴雨洪水過程，統(tǒng)計(jì)表見表5 所示。在表5 中，共統(tǒng)計(jì)了3 處水文站37 場次洪水，其中，相對誤差在20%以內(nèi)的有28 場次，合格率為75.7%。

表5 參考站暴雨洪水關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

2.2 匯流計(jì)算

匯流計(jì)算采用地區(qū)綜合單位線法。渾江流域范圍內(nèi)地形、植被、土壤比較接近，單位線除與降水特征相關(guān)外，主要受流域幾何形狀影響[1-4]。經(jīng)過求得經(jīng)驗(yàn)公式。基于此，利用瞬時(shí)單位線理論，通過S 型曲線可推求出任意時(shí)段的單位線。單位線形狀特征用3 個(gè)要素表示：單位線峰值qm、洪峰滯時(shí)tn、單位線總歷時(shí)T。單位時(shí)段選用1h。考慮到單位線的非線性特征，依據(jù)以下原則對各站選取2～3場洪水繪制單位線。

1）場次洪水的雨洪關(guān)系較好。

2）洪水過程為單峰。

3）洪水峰值較大，最好為峰值流量最大的2～3 場。

單位線繪制中，通過確定洪水起漲點(diǎn)及地表徑流終點(diǎn)，將地表徑流過程從整個(gè)洪水中提取出來。降雨一般采用“二刀切”的方法扣損[5-8]，即洪水起漲點(diǎn)之前的降水為初損，初損扣除后按平均入滲率計(jì)算損失量。

研究繪制了南甸、四道河子、業(yè)主溝3 站的單位線，采用上述方法進(jìn)行地區(qū)綜合，參數(shù)如下采用上述單位線關(guān)系，推求各代表站單位線，并用以進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)模擬[9-10]。單位線模擬的成果與實(shí)際成果對比，部分成果如圖1-圖3 所示。

圖1 南甸水文站19950807 洪水地表徑流單位線模擬成果

圖2 四道河子水文站19950807 洪水地表徑流單位線模擬成果

圖3 業(yè)主溝水文站 20100731 洪水地表徑流單位線模擬成果

3 渾江流域無資料地區(qū)中小河流預(yù)報(bào)

渾江流域包括流域面積1000 ～5000km2的河流2 條，100 ～1000km2的河流15 條，各河流名錄及特征詳見表6 所示。

表6 渾江流域各河流特征及匯流計(jì)算參數(shù)

計(jì)算各河流入上級河流河口處洪水預(yù)報(bào)模型匯流參數(shù)n,k。詳見表6。

4 應(yīng) 用

以渾江支流大雅河20100820 洪水為例，進(jìn)行無資料地區(qū)洪水預(yù)報(bào)實(shí)例研究。大雅河建有普樂堡水文站，但資料系列較短，且已經(jīng)遷站，故無洪水預(yù)報(bào)方案。20200820 暴雨洪水中，普樂堡水文站最大洪峰1230m3/s。

該站點(diǎn)集水面積526km2，河長66.7km，比降5‰。據(jù)此計(jì)算，匯流參數(shù)n，k 分別為5.1，1.825。據(jù)此計(jì)算，單位線如圖4 所示。

圖4 大雅河普樂堡站單位線

20200820 暴雨洪水過程中，8 月19 日20 時(shí)—20 日15 時(shí)，大雅河平均降水量122mm，前期影響雨量80mm，采用產(chǎn)流方案和匯流方案進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)，成果如圖5 所示。

圖5 大雅河普樂堡站預(yù)報(bào)過程

大雅河普樂堡站預(yù)報(bào)洪峰流量為1075m3/s，實(shí)際洪峰流量1230m3/s，相對誤差-12.6%，預(yù)報(bào)效果良好。

5 結(jié) 語

基于渾江流域特征，以渾江控制性水利工程桓仁水庫為代表，開展洪水預(yù)報(bào)模型技術(shù)研究，建立桓仁水庫三水源新安江模型洪水預(yù)報(bào)模型及方案。以渾江流域業(yè)主溝、四道河子水文站及臨近的南甸水文站作為代表站，開展中小河流無資料地區(qū)洪水預(yù)報(bào)方法研究。于納什單位線理論及流域幾何特征，建立渾江流域無資料地區(qū)匯流計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)渾江流域洪水預(yù)報(bào)全覆蓋。