汛期水文站短期洪水预测经验分析

2015-07-25刘宏伟

陕西水利 2015年1期

刘宏伟

（新疆阿勒泰水文水资源勘测局新疆阿勒泰 836500）

由于受站网分布较少的影响，测站在洪峰流量来临时的短期不可预见性显现的较为明显。为进一步提高测站的测验工作能力，根据当地的气候与洪峰类型间的特性做一些分析。

1 喀拉额尔齐斯河春汛洪水成因

喀拉额尔齐斯河是额尔齐斯河流域在我国境内的第三大一级支流，发源于阿尔泰山南麓，由北向南，汇入额尔齐斯河。其流域最高点海拔高程为3291m，流域平均海拔高程为2300m左右，河水补给主要靠季节性积雪融水和降水，汛期水量占年水量的71.6%～82.8%。测验断面以上集水面积为4802km2，河长139km，平均河道比降0.0136。洪水来源主要是阿勒泰山脉的季节性积雪消融和5月～7月汛期降水。冬季山区积雪和汛期降水、气温等物理因子对洪峰的形成具有至关重要的影响，8月以后气温下降较快，融雪锐减，洪水消退。洪水历时一般在5d～10d，洪水过程与气温的日变化过程相一致，呈一日一峰的变化规律，而且每日的峰谷都有固定时间。洪水按成因可分为三种类型。

1.1 季节性融雪型洪水

主要为季节性山区融雪洪水，开春4月下旬随气温的逐渐回升，中、低山区积雪消融，形成融雪洪水。融雪洪水峰谷日变化十分有规律，过程显得肥胖，峰值低。当山区积雪厚度一定时，气温变化可导致两种情形：一是气温时高时低，洪水也随之涨落，随气温逐日上升，洪水逐日增大，直到洪峰出现。个别年份虽然山区积雪很厚，但气温日变化大，连续升降数次后，洪水过程被拉长，洪峰被削减，情形是气温一直不断上升，每日洪峰回落幅度较少，直到年最大洪峰出现，此种情形峰值较大，水量集中，洪水过程相对较短，见图1。

1.2 季节性融雪与降雨混合型洪水

随夏季气温升高，流域内积雪逐步进入消融期，若该期间流域遭遇降水天气，这时可能出现两种情况：一种是冷峰过境降水，先雨后雪，气温随海拔高程增大而下降，使洪峰回落幅度较大，洪水过程延长，不易产生较大洪水；另一种是当山区冬季积雪较厚的年份，前期受持续高温天气影响后，降雨对积雪的消融起到催化剂的作用，加速山区积雪的消融，所形成的洪水峰高、量大，汇流时间较快，易造成较大的灾害性洪水，这种洪水过程对下游危害最大，见图2。

1.3 暴雨型洪水

这类洪水主要受局部天气和地形的影响，一般在山区积雪消融完后的夏季7月～8月上旬间发生。由于这种暴雨常发生在中、低山区，降水强度大，历时短，反映在河流上的洪水过程既尖又窄。因喀拉额尔齐斯河测验断面处的集水面积较大，测站以上河长较长，河槽调蓄能力强。因此，此类洪水洪峰不很高、洪量也不大，对下游不形成多大危害，见图3。

图1 融雪型洪水过程线

图2 混合型洪水过程线

图3 暴雨型洪水过程线

表1 测验断面处日平均气温与水位表

据对当地牧民的调查，牧民牛羊基本在每年的5月15日前后的一个星期内完成转场。以上三种洪水形式，季节性融雪型洪水的发生与牧民牛羊转场在一个时间段上。所以，探讨分析基层测站对季节性融雪型洪水的预报，是测站职工应该掌握的基本手段。

2 气温与洪峰流量的关系

利用测验断面处的气温资料来预报未来几天内洪水发生的几率。是根据洪水沿河长传播时间与速度在受洪水坦化作用、河床比降变化、河床糙率、河道顺直程度等多种因素影响，从而确定洪水的变化的因果关系。当发生大洪水时多处河段发生漫滩情况，两岸滩地及树木对洪水传播速度将起到很大的阻碍作用，因此，洪水沿河道向下游推进过程中所受到的各种因素影响也在不断变化，达到平原区河道坡度逐渐变缓，推进速度也相应减弱，这也只是根据以往经验分析的结论。要想得到较准确的洪水传播时间与速度，必需有上下游站洪水资料的分析结果作为基础。由于上游无任何洪水资料可供分析，只能借气温变化趋势对未来几日内洪水进行进行估算见表1、图4、图5。将有关资料列表，在生成相应时间与气温和水位图上能够真实反映气温与水位间的关系。

图4 气温变化过程线

图5 水位变化过程线

由图1可以看出，高山融雪汇流产生洪峰到达测验断面的历时在23h～26h之间，与一日的时间周期变化基本吻合。根据计算，冰雪融化到产生径流，在沿河长139km的河道平均流速在1.49m/s～1.68m/s之间。从上图4、图5的气温变化过程和水位变化过程来看，分为两个较完整的过程：第一个变化过程：4月18日气温由4.7℃不断升高至21日的13.8℃，相应的洪峰水位也由7.12m缓慢抬升到7.66m。当温度持续到27日最高时，测验断面水位也在28日达到一个阶段的最高点。4月27日～5月2日，气温有一个下降和小幅回升的过程，影响到水位从4月28日开始到5月3日的一个持续下降的过程。第二个变化过程：5月3日至11日，气温又有一个小幅升降，相应的水位也由5月4日开始涨跌过程。

从上面分析的数据看出，气温与径流的产生具有因果关系。