基于中洪系统和SCS法的卧都河水文站洪水预报方案

蔡文国

【摘要】卧都河水文站为中小河流站点，建站时间较短，资料累计不全，无法采用经验相关的预报方法进行预报洪水过程，本方案采用中国洪水预报系统和美国土壤保持局方法（SCS法）建立预报方案，该预报方案可作为卧都河参考性洪水估报，对中小河流预报方法作初步探讨。

【关键词】水文预报；资料选用；洪水预报系统；SCS法

卧都河自东北向西南行，流经嫩江县北部地区，在卧都河乡卧都河村注入嫩江。全长92千米，平均河宽14米，水深1.0米，流域面积1488平方千米，山溪性河流。卧都河水文站是嫩江左岸一级支流卧都河出口控制站，位于黑河市嫩江县多宝山镇卧都河村，始建于2013年，于2016年正式启用并监测水位和流量。

1、中国洪水预报系统

雨量站选用：经流域圈画，卧都河水文站以上区间共有7处雨量站资料，分别为双河村、卧都河、卧都河（尼）、庄武河、卧都河（气）、卧都河林场、双河一队。由于资料的可靠性原因，本方案仅采用卧都河林场和双河一队的雨量资料。水文站的选用：2016年卧都河水文站开始流量测验，但是由于水位自动测报系统损坏，自动观测的水位资料无法导出，只能采用2017年汛期的资料进行分析率定，2017年卧都河水文站资料经过大兴安岭水文局整编，能满足编制洪水预报方案要求。蒸发资料选用：卧都河站无蒸发观测项目，因此借用相邻加格达奇站的蒸发资料。圈化流域边界，由于圈画流域-自动生成的流域面积与实际相差过大，所以采用手工圈画，参数率定结果如下：

2、美国土壤保持局方法（SCS法）

在美国，无资料的中小流域的洪水径流量及洪峰流量的估计常常采用SCS方法，该方法比较简单易用，物理基础强，具有理论依据，基于当地实测资料，计算结果不会因人而异。

洪峰流量计算公式为：其中，A---流域面积（km2）；Q--本次降雨形成的径流深（mm）；D--降雨历时（小时）；Tc---汇流历时（小时）。

對于给定的中小河流域，qp取决于采用的tc估计方法，天然流域的tc值一般用经验公式确定，在很多国家经常使用的是Bransby williams 公式，调整单位后公式为tc=14.6LA-0.1S-0.2其中，L---从分水岭到出口断面处的河长（km）；A--流域面积（km2）；S---平均河道比降。

将该方法运用到卧都河站中，卧都河林场站2017年8月21日11时至18时累计降雨量为50.4毫米，于8月24日8时到达洪峰水位99.73m，查线洪峰流量67.2m3/s，涨洪历时为62小时。

根据蓄满产流概念及水量平衡方程，其中R表示次降雨形成的径流深；P表示降雨总量；E表示蒸发总量；WM表示流域平均最大蓄水量；W0表示降雨开始的时候流域平均蓄水量。卧都河站无蒸发资料，借用临站加格达奇站的相关资料，流域平均最大蓄水容量取60mm，8月21日加格达奇站的日蒸发量为3.0mm，降雨开始时流域平均蓄水量为34.4毫米（8月20日加格达奇站的前期影响雨量），根据上式，可以计算出本次降雨的产流量为21.8mm。

由于卧都河位于黑河境内，无法查到卧都河糙率、比降等资料，故采用曼宁公式法结合实测流量资料计算出卧都河的比降，根据百度提供的河道糙率参考表，选择一般河道（具有少量石块或杂草）的糙率为0.035，实测的8月23日12时流量数据中，平均流速为0.53m/s，断面面积为98.6m2，水面宽为58.4m，将以上数值代入曼宁公式中，可以计算出卧都河的比降为1.712*10-4，将以上数值比降数值带入公式tc=14.6LA-0.1S-0.2中，可以计算出流域汇流时间tc为3665.5分钟，折合为61小时。再将降雨历时D等于7小时、产流量Q等于21.8mm代入公式中，可以计算出本次降雨产生的净峰流量为46.7m3/s，8月21日20时的查线底水流量为16.2m3/s，二者之和Q总为62.9m3/s，绝对误差为-4.3m3/s，相对误差为-6.4%，时间误差为1小时，符合预报要求。

结束语：

以上两种方法在无资料的中小河流可以进行简单预报，但由于选取的洪水年份和场次均较少，代表性不足，在中国洪水预报系统和美国SCS方法中，大量资料都借用加格达奇站，糙率资料和比较资料只能采用一般河道，没有进行实际率定，故本方案只能进行参考性估报。

参考文献：

[1]张建云，李纪生.David R .Maidment，水文学手册[Z].