大洋河下游洪水预报模型修订研究

张青山，杜 中，任海青

（辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东118001）

1 概 况

大洋河是辽东沿黄海岸最大一条一级河流，全长196.7 km，流域总面积6 208 km2。主要支流有雅河、哨子河、亮子河、土牛河、小洋河等。流域呈扇形形状，流域内山峰林立，丘陵起伏，平均海拔300 m。扇形的地形容易造成洪水集中，形成暴涨暴落的洪峰，因此大洋河洪水有汇流时间短，来势迅猛之特点。

沙里寨水文站是大洋河的控制站，控制河长157 km，距入海口39.7 km，控制面积4 10 km2。沙里寨站下游有龙王庙水位站（汛期），距沙里寨水文站1 6.34 km，距入海口23.4 km；两站的洪峰传播时间一般为2~4 h；控制面积5 636 km2。

龙王庙险区历年来是大洋河流域防汛重点，水文预报部门利用历史资料分析龙王庙洪水位与上游沙里寨水文站洪水流量相关关系，建立龙王庙实用的洪水预报方案。但近10几年来，预报精度逐年降低，迫切需要对洪水预报方案进行修订。

2 原模型及问题

2.1 原预报模型

沙里寨水文站水位流量关系线呈绳套型，且河床冲刷、淤积随场次洪水涨落而变化，所以一般不以沙里寨水位建立与龙王庙水位之间关系。沙里寨水文站有50余年的水位流量实测资料，从其中筛选出33次较大洪水洪峰值作为预报因子进行统计，统计参数包括洪峰流量、洪峰出现时间等。再根据已选定的沙里寨资料选取对应的龙王庙站洪峰水位，建立实测沙里寨站的流量与下游的龙王庙站的实测水位的关系线，如图1。

图1 沙里寨洪峰流量与龙王庙洪峰水位相关图

图1中根据最小二乘法法拟合的关系线：

式中：H——龙王庙站预报水位，m；Q——沙里寨站洪峰流量，m3/s。

在应用中可根据沙里寨站实测流量值进行预报，也可根据沙里寨站本身的预报值进行龙王庙站预报，因为沙里寨站已有比较成熟的洪水预报方案，如降雨经流关系法、上游站合成流量相关法、净雨历时洪峰流量相关法等。

2.2 存在问题

1）预报值偏小

近年来，特别是2010，2011，2012年洪水，预报值误差较大，普遍存在预报值偏小，严重影响龙王庙防汛决策。

2）线性相关关系

原预报模型建立的沙里寨流量与龙王庙水位之间的线性相关关系，从河床形状、水文规律等角度分析存在一定的缺陷。而且相关系数R值也偏小，说明误差较大。

3）统计样本

原预报模型统计样本是逐年筛选不同流量级的洪水进行扩充的。虽然样本的扩充和加入最新的样本能提高统计精度，但如果基本条件发生改变，则新样本会破坏原来的统计规律，同时规律的改变也正反映了基本条件的改变，形成了一个伪相关关系。

2.3 原因分析

对沙里寨至龙王庙所在河段进行调查分析，主要原因有：

1）多年来由于没有发生较大洪水，大洋河下游（沙里寨站以下）河道淤积变迁、河床抬高、配套建筑物年久失修、部分穿堤建筑物不能正常运行。

2）1996 年龙王庙下游大洋河上新桥新建一座公路桥，通过洪痕测量，桥上桥下水位相差近1 m，说明桥墩严重缩窄了行洪断面面积。

3）龙王庙站断面下的提水站为提高提水保证率，在不改变取水口高程的情况下，修建了高约4 m拦河堆石坝，抬高了洪水位。

3 修订模型

通过存在问题及原因分析，以1996年大洋河大桥修建为时间节点，对比分析1996年前后样本，其中1996年前样本数16个，1996年后样本数17个。分析结果如图2。

图2中空心点及虚线是1996年前资料，实心点及实线是1996年后资料，在沙里寨相同流量下，1996年后龙王庙水位比1996年前水位明显抬高。

图2 修订后的沙里寨洪峰流量与龙王庙洪峰水位相关图

对样本进行多项式2阶拟合，1996年以后见公式（2），1996年以前见公式（3）。

式中：H——龙王庙站预报水位，m；Q——沙里寨站洪峰流量，m3/s。两批样本的2阶和1阶的系数完全一样，只是截距不同，且截距相差为0.9 m，说明1996年前后龙王庙对应水位被抬升0.9 m。1996年后样本建立的曲线充分体现了近年的河床情势变化，预报精度较高。

4 应用实例

2012年8月4 日大洋河出现了有资料记载的第二大洪水。利用图2中1996年后样本拟定的方程公式（2）计算，龙王庙将出现超过9.36 m的洪峰水位，实际出现9.4 m。预报结果准确可靠，为地方防汛部门提前调度赢得了宝贵的时间。

利用1996年前样本拟定方程计算为8.47 m，利用图1线性方程率定为9.15 m，对比结果也证明修订后的模型预报精度高。

［1］郑邦民，槐文信，齐鄂荣.洪水水力学［M］.武汉：湖北科学技术出版社，2000.

［2］张小琴，包为民，马德莲.双向波水位演算模型参数动态修正［J］.河海大学学报(自然科学版),2010（5）：55—61.

［3］汤成友，官学文，张世明.现代中长期水文预报方法及其应用［M］.北京：中国水利水电出版社，2008.

［4］包为民，水文预报（4版）［M］.北京：中国水利水电出版社，2009.