紫坪铺水库中期径流预报误差成因分析

2017-11-15

四川水利 2017年5期

(四川省紫坪铺开发有限责任公司，成都，610091)

紫坪铺水库中期径流预报误差成因分析

薛晨

(四川省紫坪铺开发有限责任公司，成都，610091)

紫坪铺水库作为都江堰灌区和成都市的水源工程，近年来，随着经济社会的持续发展，对水库供水的质和量都提出了新的要求，而岷江流域来水年内存在严重的丰枯不均，加上上游人类活动频繁的影响，已逐渐影响到水库效益的发挥。为协调好来水与供水之间的矛盾，在进行水库调度的时候，对中期水文预报的精度要求也随之提高。本文结合紫坪铺2016年旬径流预报情况，统计并分析了出现误差较大的时间以及误差产生的原因，结合流域实际情况，分析了影响预报精度的原因，提出了相应的建议和对策，以便正确对待预报工作、提高预报精度并合理应用预报成果。

紫坪铺水库中期径流预报误差成因

1 工程概况

紫坪铺水利枢纽工程位于四川省成都市西北60余km的岷江上游，是一座以灌溉和供水为主，兼有发电、防洪和环境保护等综合效益的水利工程，是都江堰灌区的调节水源工程。枢纽工程位置距都江堰市9km，其下游6km则是闻名于世的都江堰渠首工程。工程坝址以上控制流域面积22662km2，占岷江上游面积的98%；多年平均流量469m3/s，年径流总量148亿m3，占岷江上游总量的97%；控制岷江上游暴雨区洪水的90%，上游泥沙来量的98%，能有效调节上游水量、控制洪水和泥沙。

岷江紫坪铺以上流域内的径流主要由降雨形成，年内存在严重的丰枯不均，丰水期5～10月水量占年水量的78%，枯水期11月～次年4月水量仅占22%，使得都江堰灌区在枯水期引水量不足，年年缺水，必须依靠紫坪铺水库调丰补枯才能满足用水需求。由于下游反调节水库未建，这给水库的调度运行带来了很大的困难，同时也提高了对水文预报的精度要求。

近年来，随着经济社会的发展，城市生产、生活的用水量急剧加大，在保障下游用水的质和量上都提出了新的要求，而岷江流域的来水量又呈现出明显的下降趋势。2016年8月中旬开始，水库因上游持续来水影响，开启泄洪设施弃水，弃水结束后，控制流域及下游灌区持续受高温少雨天气影响，来水锐减，为满足下游用水需求，从8月16日开始水库持续向下游供水，至月底，水库水位接近死水位，严重影响了水库后期的运行，如能及时预测来水趋势，及时调整调度措施，则可为水库增加很多的经济和社会效益。在协调来水与供水之间的矛盾时，为合理制定水库调度运行方式，研究水库中期径流预报误差及成因，提高预报精度，对水库发挥综合效益就变得极具意义。

2 中期预报现状

做好中期水文预报可为进一步优化水库调度方案提供可靠的基础。以2016年旬径流预报为例，在实际操作中，选用1984～2015年共30年的径流序列资料，采用基于人工神经网络模型、最近邻抽样模型以及门限回归模型分别滚动预测出逐旬的径流量，再根据短期天气趋势和上一旬实际来水情况对软件所预测出的值进行经验调整，得出下旬的旬径流量，2016年旬径流预报结果见图1。

图1 2016年旬预测流量与实际旬流量对比

由图中数据可以看出，预测出现较大偏差的时间在4～10月，在枯水期两条曲线走势较为吻合，这与水库控制流域在枯水期降雨较少，对来水的补充主要受上游电站运行影响有关，对预报精度的主要影响因子较为单一。根据实际统计的数据，在4月上旬、5月上旬、6月下旬、10月中旬预报误差均超过了20%，其中6月下旬达到30.82%，偏差较大，具体数据见表1。

表1 2016年旬径流预报不合格情况统计

分析各月误差产生的原因，4月上旬，在3月下旬天气预测降雨量正常略偏少，实际降雨较多年偏多了1.1倍，造成预测值偏少较多；5月上旬，进入汛期，控制流域持续降雨和上游具有调节性的电站腾空库容造成来水偏多；6月下旬，气象台预测的强降雨未在控制流域内发生，强降雨转移到了下游，致使预报偏大30.82%；10月中旬，因黑水河流域降雨偏多，受上游电站加大下泄影响，致使预报精度偏低。

3 预报误差成因分析

3.1 气象预报存在较大误差

紫坪铺水库控制流域汇流时间较短，为1d左右，中期的水文预报主要依靠气象预报来延长遇见期，岷江上游跨越川西高原气候和川东盆地亚热带气候区，不仅具有大分区气候特征，也具有地方性气候的特征，复杂多样的气候变化要求预报员必须具有丰富的经验和独具特色的地方性方法，才能做出较为准确的天气预报。水库控制流域22662km2，在大尺度的气象预测下，流域偏小，气象特征变化极快，预报精度较差。2016年6月下旬预报偏差30%就是这种情况，预报的暴雨天气，发生在了流域下游。

3.2 上游电站运行的影响

岷江上游地区由于其丰富的水能资源和有利的地形条件以及当地经济发展的需要，水电已成为地方经济发展的支柱产业。紫坪铺投运以来，控制流域内陆续投产了诸多电站，除了径流式电站，其中还有几座具有季调节的电站，这些电站的运行虽然对全年的总水量没有大的影响，但4～5月水库腾库以及9月后的水库回蓄时，对水库上游的来水有很大影响，给水库的预报工作带来很大困难。

3.3 预报模型本身的不足

水文模型预报本身具有很大的不确定性，这种不确定性的产生源于没有任何降雨——径流模型可以反映真实的径流过程。2008年汶川大地震，上游来水区的地形地貌发生很大变化，地震后，地质灾害频发，流域的产汇流特性也有了较大变化，这在很大程度上破坏了原有模型的率定条件，加剧了其不确定性。原有的预报模型不能有效地反映控制流域的实际产汇流情况，给水文预报的精度带来很大影响。

3.4 预报人员的主观判断带来的误差

每一个人的认知和判断具有主观性，由于预报模型不能很好地反映流域的实际情况，在做预报的时候，均需要预报人员结合天气以及上游电站运行情况进行人工修正，预报人员的主观认识有时也会给预报的精度带来影响。