浅析特定条件下上下游水位相关洪水预报方法

鲁大玮++刘庆鹏

摘 要：河道上下游相应水位预报是传统水文预报方法之一，其理论依据是洪水波沿河道传递时具有一定的规律特征。在实际工作中，已有相关法洪水预报方案都是建立在洪峰相关基础上的。有些大江河鉴于工程建设或防洪的需要，要求在洪水上涨期间就要求预报出对应下游河段的洪过程，因此必须对原有方案加以完善和改进。文章根据实例洪水过程，对河道相应水位预报方法进行了尝试性改进探索分析。文章所述方法主要将河道上下游洪峰水位相关改为相应时段水位相关，这样就延长了洪水预报结果的预见期，还可以对阶段性预报结果误差进行校正分析，非常适用于大江河的洪水预侧工作要求。该方法在本例洪水应用中的预报结果满足精度要求，可为今后类似洪水预报工作提供参考借鉴

关键词：相应水位预报；黑龙江乌云站；洪峰水位；时段水位；預报方法

中图分类号：P338 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0060-02

1 河道相应水位预报介绍

降雨后，流域内产生的径流向河网汇集。流域上的降雨和产流通常是不均匀的，河网各处注入的水量也不相同。在径流大量集中的河段，河槽水量迅速增加，成为洪水波的发源地。增加的水量沿河向下游传播，称为洪水波运动。洪水波属于不稳定流。水流的水力要素（过水断面、水深、比降、流速）不仅沿程且随时间而变化。洪水波在运动过程中，形状会发生变化，展开和扭曲是洪水波变形的两种现象，二者同时发生。洪水波上某一点（起涨、洪峰、波谷）先后经过上、下游断面时读得的水位，即在洪水波上同位相的水位，称为相应水位，对应的就是相应流量。某一河道上、下游站相应流量的定量关系式为：Q下.t+？子=Q上.t±△Q+q区间。式中Q下.t+？子-下断面t+r时刻的相应流量；Q上.t-上断面t时刻的流量；±△Q-流量在传递过程中的变化量，涨水阶段因部分水量滞蓄河槽中，△Q为负；退水阶段河槽蓄水量泄出，△Q为正；？子-流量从上断面传递到下断面所需的时间；q区间-加入到Q下.t+？子的区间入流量。

实际使用上式时，△Q目前还不能定量求得，q区间也不易定量得到，因此不能利用上式直接计算下游流量。实用时，只能根据这些因素之间的关系，用实测资料建立经验相关图。当洪水波变形不大，区间入流也不大时，可建立最简单的上下游相应流量（水位）关系Q下.t+？子=f（Q上.t）。

2 实例应用分析

以黑龙江乌云站2013年8月洪水为例，乌云站属黑龙江干流水位站。针对该站洪水预报来说，上游直接相关站有奇克站和俄罗斯境内布列亚河上的卡缅卡站（流域面积为7.07万km2，河长623km）。乌云站现有预报方案属于上下游相应洪峰水位预报，也就是利用上下游的洪峰水位相关图来进行洪水预报，只有在上游站已出现洪峰的时刻才能利用该方法来预报乌云站对应洪峰流量。该方法在中小洪水时还比较适用，但在较大洪水期间，洪水涨洪历时较长（大于15天），由于抗洪抢险指挥工作的需要，要求在洪水上涨期间就要预测近期的相应站洪峰水位，此时对应上游站往往还没有达到洪峰水位或者因水位涨幅较大超出相关图使用范围，导致现有预报方法无法使用。因此必须建立一种简单易行且符合洪水波传播规律的临时预报方法来满足大洪水期间的预报要求。

本文提出的时段水位相关是指利用上下游站之间的不同日期同一时间的水位来建立相关图，上下游相应水位间隔日期按洪峰平均传播时间确定。最重要的是这些相关水位数据必须在本次需要预报洪峰水位的同一场次洪水的涨洪段选取。以乌云站2013年8月洪水为例，选择本次洪水上涨段奇克站每日的8时水位，与该水位后2d的乌云站8时水位建立关系。利用该相关图来预报下游乌云站洪峰水位，因上下游时段水位相关关系受多种因素影响，需要在预报开始阶段逐日对乌云站8时水位进行预报，直至奇克站出现洪峰（洪峰时间移至8时）为止。在逐日预报期间，利用已出现的实测值对预报值进行校正。校正的依据就是用已出现的预报误差来校正未来预报值的方法，也就是直接用前期误差对最终预报结果进行订正。其适用于假定影响因素稳定且连续的河段区间，预报计算过程见表1。

乌云站本次洪水洪峰出现时间为2013年8月20日，实测洪峰水位100.25m，本方法预报洪峰水位100.20m，出现时间为8月20日，符合《水文情报预报规范》要求标准。

3 结束语

（1）文中所述方法属于河道站上下游洪峰水位相关预报方法的更新拓展应用，其预报原理仍属水文要素相关预报范畴。其应用条件主要是满足针对大洪水上涨期间，需要进行阶段性预报的要求。

（2）该方法所用相关图点据并非历史洪水数据，而是使用本次洪水的实时数据，预见期为上下游历史洪水传播时间均值。实际使用时如果需要较长的预见期可以对曲线进行实时延长和修正。

（3）上下游站之间洪水上涨过程的时段水位关系与洪峰水位相关存在一定的相似性，但不同量级洪水之间的时段水位相关差异较大，本方法所述相关法最好仅用于当次洪水，不宜移用。

参考文献：

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