74项环流指数在水文长期预报中的应用

徐敏亮，于会芳，冯本领

(牡丹江水文局，黑龙江牡丹江157000)

1 流域概况

牡丹江为松花江第二大支流，发源于长白山牡丹岭，河流大致呈南北走向，全长725 km，平均坡降1.4‰，总落差为1 007 m，流域面积为37 600 km2。在该河流上的牡丹江水文站集水面积为22 194 km2，整个流域呈南北狭长形，地跨吉、黑两省，本流域以南为图们江、第二松花江流域;东部为穆棱河流域，西部以张广才岭为界，有拉林河、蚂蚁河流域，北临松花江干流。

两岸支流分布较为均匀，支流多数短而湍急，最大的支流为海浪河，相当总面积的1/7，流域面积为5 251.4 km2，河流全长212.8 km，落差530 m。植被情况:镜泊湖以上和海浪河上游多为原始森林，一般多为幼树林，靠河两岸多为耕地，土壤大部分为砂壤土。

2 水文气象特征

本流域气候受太平洋季风和西伯利亚高气压所控制，夏季炎热多雨，冬季严寒干燥。汛期洪水大多数受南来台风和低气压合并的影响，造成集中的大暴雨，从而形成较大洪水。

本站属东亚季风区，即中温带大陆性季风气候，春秋短促，冬夏分明。日照充足，气候变换多端的特点，春秋多风，气候湿润，年平均气温为3.6℃，1月份平均气温－14.8℃，7月平均气温22.2℃。由于受季风影响，本站以偏西风为主，年平均风速2.5 m/s。

多年平均降水量540.1 mm，降水的年际变化较大，历年最大降水量为737.3 mm，历年最低降水量仅384.8 mm。降水主要集中在汛期6～9月，多年平均6～9月降水量为372.8 mm，约占年降水量的69%。历年最大6～9月降水量644.3 mm，历年最小6～9月降水量226.4 mm。

本站洪水为典型的雨洪径流，年最大洪峰集中出现在汛期7～10月，尤以8、9月份最为集中，8、9月份出现年最大洪峰的概率为75%。

3 长期预报模型

大气环流与年最大流量序列在物理成因上有着比较密切的关系。为了寻求74项环流指数与牡丹江站年最大流量的相关关系，以便较早较准确做出夏汛形式的长期预报，我们分析了1954年以来74项环流指数特征量资料，分析发现74项环流指数中上一年的部分环流指数对应次年的最大流量相关性较好，有一定的指示性。基于此，对74项环流指数与年最大流量的关联性进行分析。挑选环流指数中与年最大流量之间相关关系显著的，作为预报因子，建立多元线性回归方程。在预报模型中，对预报因子的优化选择是假定预报量与预报因子为线性关系，挑选多个因子进行统计分析，建立预报对象与多个因子之间的关系。

首先将74项环流指数各月值与牡丹江站年最大流量进行相关计算，能够得到74*12=888个单相关系数，作出一个相关系数统计表(见表1)。

然后选择环流指数与年最大流量相关关系显著的项作为因子(本次只选取了4个因子，7月北美副高面积指数X1，上一年7月太平洋副高面积指数X2，上一年7月东太平洋副高面积指数X3，上一年7月西太平洋副高面积指数X4)，计算年最大流量与各预报因子的均值和距平值(见表2)，最后得到牡丹江站的年最大流量预报方程。

列多元回归方程组

求得b1、b2、b3、b4后，预报方程的常数项b0用下式计算:

牡丹江站年最大流量:

通过上述方程，只要带入当年的环流指数因子数值，即可推求出下年的年最大流量。

按《水文情报预报规范》SL250－2000(4.5.4)对中长期预报的精度评定要求，牡丹江站的合格率为0.80。实践证明，此种方法有很好的可靠性，值得应用和推广。

4 结语

本文采用了74项环流指数与年最大流量进行相关分析，选取了相关性显著的因子，建立多元线性回归方程，预报牡丹江站的年最大流量。这种预报方法能较早的做出长期预报，为各级防汛抗旱部门合理调度水资源提供理论依据。本文中只采用了近30 a的水文资料，预报因子也只采用了四项，另外由于牡丹江年最大流量受台风因素影响较大，上述预报模型还存在一定误差，尚需作进一步研究和完善。

［1］ 黑龙江省水文局.黑龙江省实用洪水预报方案［R］.哈尔滨:黑龙江省水文局，2009.

［2］ 苏博颖，于得江，董继先，等.吉林省长期洪水预报方法研究及其应用［R］.东北水利水电，2004.