中国洪水预报系统在那坡站预报中的应用探讨

全云嵩

（百色市水文水资源局，广西 百色 533000））

中国洪水预报系统在那坡站预报中的应用探讨

全云嵩

（百色市水文水资源局，广西 百色 533000））

利用那坡水文站1991～2013年水文资料，采用中国洪水预报系统的应用平台建立那坡水文站降雨径流模型洪水预报方案，并利用系统自动进行模型参数的率定和检验，结果：洪水预报方案的评定与检验合格率达到乙级精度，可用于那坡水文站实时洪水预报作业。

中国洪水预报系统；洪水预报；那坡水文站

1 流域概况

百办河是右江三级支流。发源于广西百色市那坡县城厢镇中强村念祥屯下方，流经中强村、井兰底尾、那谷、那马林马（平流），再与弄内支流汇合，流经百办、砖瓦厂、那赖，并在那赖桥下与隆平河汇合，再流到县气象局、感驮岩对面从左岸汇入城厢河。东经105°31′至106°5′，北纬22°55′至23°32′，流域面积较小，属典型的小河流，仅涉及广西百色市那坡县城厢镇。河流所在的那坡县处桂西南边陲、云贵高原余脉六韶山南缘，东南与靖西县相连，西北面与云南省富宁县毗邻，南和西南面与越南接壤，拥有207 km的边境线，是广西陆地边界线最长的县份。百办河流域那坡县地处云贵高原余脉六韶山南麓，属中山地形。西北地势较高，向东南倾斜，以德隆坡为南北分界线。南部岩层向西南和东南倾斜，北部岩层向北倾斜。境内，北部石山层峦迭嶂，中部、南部土山连绵起伏。城厢镇北部及坡荷、龙合、定业等乡，以石灰岩构成的喀斯特岩溶为主。南部包括德隆、百合、百南、平孟、下华、百省、百都、那隆等乡（镇），以土山为主，杂有山石。流域内植被良好。地貌上为峰林谷地、峰丛谷地、孤峰平原、峰丛洼地、丘陵洼地或残丘山坡。地貌成因类型属溶蚀地貌。流域内主要以石灰岩为主，分裸露和半裸露两种类型。裸露型岩溶现象发育，喀斯特地貌特征明显，溶洞发达，地面有漏斗，地下有暗河。半裸露型以峰丛峰林为主；谷地多为岩溶孤峰。主要地形表现为上古生界和中生界石碳泥盆三迭系地层。各时代地层中均夹有火山岩为其特征，褶皱和断裂均较发育。地形起伏，山势蜿蜒。

2 预报断面基本情况

那坡水文站属国家基本水文站，集水面积43.7 km2，测站高程800 m。测站地点位于珠江流域西江水系百办河，东经105°49′，北纬23°25′，站址是广西壮族自治区那坡县城厢镇那赖村。设站目的是收集水文资料，分析本“分类”地区的产、汇流参数，为中小型水利水电工程建设提供水文数据。设站日期1980年5月，站舍设在左岸。测验项目包括降雨、蒸发、流量、水位。测站控制条件为断面控制。河槽形状及断面组成：河槽断面为矩形，断面为沙，卵石组成。原设站河床略有冲淤，1984年元月建成平坦V型堰后，1985年8月历洪水后堰前全部淤积。断面略有青苔生长。1985、1986年当水位达到806.41 m时，于基上100 m处左岸漫溢分流。枯水期，特别到春灌时，于基上约800 m处有一拦河坝向左岸引到界外灌溉，约占枯水流量30%～40%。实测最高洪水时水面宽30.4 m。一般洪水时顺直河段长100 m，水面宽9.1 m，河段比降最大126‰，最小89.3‰，河道比降段现用长度50 m。上比降水尺断面略有跨越弯道，无横比降。每年只选择1-2次较大洪水时期在流量测验时进行比降观测。当水位807.63 m以上计算糙率。干流长度14.3 km，干流平均比降15.5‰，流域平均比降3 500‰。流域平均宽度3 060 m，流域平均高度1 102 m，断面高程800 m。河源高程为1 150 m，河网密度为0.72。河床组成情况：河底为沙，卵石组成，两岸均为石砌护坡。

3 中国洪水预报系统在那坡站的应用

3.1 方案定义

那坡站断面（80710600）洪水预报方案有1个方案输入：那坡（80710600）、所用雨量资料为那马、弄内、井兰、那坡共4个站，输入采用马斯京根河道连续演算法（MSK），区间输入采用蓄满产流模型（SMS）和滞后演算模型（LAG_3，见图1）。方案计算时段为3 h，方案输出类型为河道流量，采用水位流量综合关系线转换生成河道水位。

图1 那坡站洪水预报方案框图

3.2 方案属性

那坡站段面预报方案包括产流和汇流两种方案。产流主要为区间产流，采用新安江三水源蓄满产流模型计算；汇流为区间坡面汇流和河道汇流，分别采用拉格朗日滞后演算法和马斯京根法计算。

那坡站断面预报方案属性如下：

（1）预报站码：80710600（那坡）；

（2）时段长度：3 h；

（3）预见期：16个时段（48 h）；

（4）预热期：30 d；

（5）输出类型：河道流量；

（6）输入个数：1个；

（7）输入类型：采用1个流域输入。

根据所建方案，生成那坡站区间流域边界（见图2）。预报方案区间面平均雨量计算采用泰森多边形法。

3.3 方案采用资料情况

预报方案率定和检验选取1991～2013年的雨量、水位、流量过程资料和本站蒸发。所选取的水文资料均经过资料整编、审查和全省（自治区）集中复审汇编，资料系列具有一致性、代表性和可靠性。

3.4 预报方案参数成果

那坡站断面率定参数采用2002～2010年洪水摘录资料，总体过程模拟确定系数0.848，达到乙级标准。

3.4.1 三水源蓄满产流模型（SMS_3）参数

图2 那坡站预报断面流域边界示意图

文件格式为：

3.4.2 三水源滞后演算汇流模型（LAG_3）参数

文件格式为：

4 预报方案的评定与检验

预报方案精度评定按《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）进行。方案或模型的确定性系数是洪水预报过程与实测过程之间的吻合程度的指标。

那坡站预报方案采用2002～2010年共30场洪水进行率定，率定及检验方法均采用单纯型方法，采用泰森多边形法计算雨量权重。率定的确定性系数为0.848，达到乙级标准。

那坡站预报方案检验采用2011～2013年资料整编数据共4场洪水进行检验，检验确定性系数0.847，达到乙级标准。

4.1 方案率定与检验

洪峰流量预报以实测洪峰流量的20%作为许可误差，峰现时间取两个计算时段长（即6 h）作为许可误差，洪量预报以实测洪量的20%作为许可误差。

率定期洪峰流量合格17场，合格率仅56.7%，低于丙级；峰现时间合格22场，合格率73.3%，达乙级标准；洪量合格场次17场，合格56.7%，低于丙级。

检验期洪峰流量合格3场，合格率75%，达到乙级标准；峰现时间合格4场，合格率100%，达甲级标准；洪量合格场次2场，合格50%，低于丙级。

4.2 合理性分析

从率定过程和检验结果看，率定期确定性系数为0.848，检验期确定性系数为0.847。各参数拟合情况较好，参数取值基本上符合流域及河道传播特性，以下着重分析WM、WUMx、WLMx、K、SM、KG、KI、CS。

WM（张力水容量）：110.00，符合南方湿润地区约为100～140 mm。

WUMx：0.295，WLMx：0.949，湿润地区WLMx约为0.6～0.9，WUMx+WLMx=1.244，略偏大。

K：1.241，E-601蒸发皿的蒸发接近土壤蒸发能力，取值一般在0.8～1.2之间，略偏大。

SM（流域平均自由水蓄水容量），59.351，跟KK及下垫面有关，合理。

KG、KI：地下径流和壤中流出流系数，一般KG+KI 0.7，本次结果KG+KI=0.618，稍偏小。

CS：反映洪水过程坦化程度。本次取值认为与流域特性基本一致。

4.2 合理性分析

从率定过程和检验结果看，率定期确定性系数为0.848，检验期确定性系数为0.847。各参数拟合情况较好，参数取值基本上符合流域及河道传播特性，以下着重分析WM、WUMx、WLMx、K、SM、KG、KI、CS。

WM（张力水容量）：110.00，符合南方湿润地区约为100～140 mm。

WUMx ：0.295，WLMx：0.949，湿润地区WLMx约为0.6～0.9，WUMx+WLMx=1.244，略偏大。

K：1.241，E-601蒸发皿的蒸发接近土壤蒸发能力，取值一般在0.8～1.2之间，略偏大。

SM（流域平均自由水蓄水容量），59.351，跟KK及下垫面有关，合理。

KG、KI：地下径流和壤中流出流系数，一般KG+KI 0.7，本次结果KG+KI=0.618，稍偏小。

CS：反映洪水过程坦化程度。本次取值认为与流域特性基本一致。

4.3 方案适用范围及限制条件

本预报方案河道汇流采用MSK法，区间产汇流采用SMS_3和LAG_3法。方案适用于线性洪水扩散的河道及南方湿润和半湿润蓄满产流地区，由于百办河流域的特殊情况，集水面积较小，河长较短，洪水历时较短，洪峰流量较小及河道河床变化等其他因素的影响，此方案洪水预报合格率较低。方案率定期及检验期的确定性系数均达到乙级标准，可用于那坡站洪水过程预报。

5 结语

从方案率定各评定的结果来看，方案的评定与检验合格率达到乙级精度，可用于实时的洪水预报作业中。该系统的应用初步解决了那坡水文站长期没有洪水预报方案的问题，对提高洪水预报的时效性和加快预报手段向现代化发展有积极的意义。在上述那皮站的方案中流域面积较小且没有考虑流域降雨分布不均匀的问题，模型方案模拟精度不高，下一步研究改进方案的方向是考虑划分子流域的方法解决降雨分布不均的问题。由于集水面积小，洪水陡涨陡落，预见期太短，建议以降雨预警为主。预报时可增加未参加率定但有实时资料的其它雨量站。考虑率定资料代表性不好，需逐年累积资料及时进行方案修订，提高预报精度。

（责任编辑：周 群）

Application of China flood forecasting system at Napo Hydrological Station

QUAN Yun-song
(Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City,Baise 533000,China)

For Napo Hydrological Station,based on the records from 1991 to 2013,a rainfall-runoff model was set up with China flood forecasting system.Calibration and examination of model parameters was conducted automatically by the system.The flood forecasting scheme is evaluated and examined up to standard of grade B,and can be used by Napo station.

China flood forecasting system;flood forecasting;Napo hydrological station

P338.9

B

1003-1510（2016）06-0009-03

2016-01-09

全云嵩（1974-），男，广西百色人，广西百色市水文水资源局工程师，学士，主要从事水文情报预报工作。