一种基于分区构架洪水预报应用研究

焦显松

(安庆水务局，安徽 安庆 246003)

皖西南安庆、池州区域在中小河流洪水预报模型构架中，针对流域水文预报节点以上建设有水利工程控制的较普遍的现象，由于水利工程的建设，改变了区域产汇流特性，针对这种情况，提出分区构架洪水预报模型的构架思路；并依据大量的历史洪水资料，分析率定分区节点产汇流参数。分区构架后的洪水预报模型实际洪水预报作业应用时取得较好的预报效果。

1 构架思路

构架思路将水利工程控制区域以上的流域作为独立单元，利用工程现有资料，考虑水利工程调度方式，将水利工程下泄流量过程作为系统流量输入单元，利用计算机连续演算至预报节点断面，合成叠加区间降雨所形成的径流则为预报节点流量分配过程。

2 分区构架洪水预报模型实例

2.1 资料选用

(1)水利工程资料。收集钓鱼台水库1993年以后的大坝实测水位、雨量以及水库实际工程调度情况；收集高低涵、发电、溢洪道泄洪情况；收集钓鱼台渠首实测流量资料以及灌溉用水情况。

(2)水文资料收集情况。采用宿松水文站1993年以后的资料(水位、流量、蒸发)，钓鱼台子单元至宿松水文站区间(宿松、石嘴头、钓鱼台)1993年以后的降雨量资料。

2.2 水利工程下泄流量单元演算参数调试

系统调试以新安江模型为基础，以钓鱼台独立单元和区间降雨形成的径流叠加合成为宿松水文站断面的流量的模型构架作为调试的洪水预报方案。给定马斯京根法参数(以下简称马法)C0、 C1、 C2分别(1，0，0)，(0，1，0)，(0，0，1)，(0.33，0.33，0.34)4组马法参数优选调试值，以090609，080609号洪峰作为马法参数调试标的，2场次洪峰马法3参数多种优选值调试统计分析表如表1所列。

表1显示仅以场次洪峰统计为标的，090609洪峰流量预报与实测值误差最大的-89.4%，080609洪峰流量预报与实测值误差最大的为-82.8%，均出现在马法三参数(0，0，1)组；090609峰现时间与预报时间误差最大的为6t，080609峰现时间与预报时间误差最大的为4t，均出现在马法三参数(0，0，1)组；090609确定性系数最大值为0.86，080609确定性系数最大值为0.62，均出现在马法三参数(0.33，0.33，0.34)组。以上统计分析显示，马法三参数中的C0、C2如果取值过大，均会增大洪峰流量预报值与峰现时间预报值与实际值之间的误差，C0过大时预报峰现时间提前，C2过大时洪峰预报洪峰过程将坦化。给定的4组初始调试值以C0、 C1、 C2(0.33，0.33，0.34)综合评定级别最高(以确定性系数作为评定标的)。选择C0、 C1、 C2(0.33，0.33，0.34)作为与实际模拟的马法三参数调试初始值。

表1 马法三参数多种优选值调试统计分析表

以上系统调试分析出的结果含有钓鱼台子单元与宿松站区间降雨的影响因素在内，为进一步分析钓鱼台子单元的出流过程对宿松水文站断面出流过程的影响，剔除钓鱼台子单元与宿松水文站区间降雨过程所产生的径流，选取区间降雨而宿松站测流断面产生洪峰过程的090217号场次洪峰，以系统调试初始值C0、 C1、 C2(0.33，0.33，0.34)为方案1作为初选值，进一步建立搜索区间，分别以0.01，0.02为搜索步长值，经过计算机云计算，并与实际洪峰过程拟合，最终选定C0、 C1、 C2(0.20，0.30，0.50)方案2为最终优选结果，马法参数最终优选对比表见表2，成果图如图1所示。

图1 马法三参数优选对比成果图

表2显示，方案2的洪峰的起涨及峰顶预报值和实测值较好，方案1则在洪峰退水时间段尾部预报值和实测值拟合较好。综合考虑选择方案2 即C0、 C1、 C2(0.20，0.30，0.50)作为最终优化结果。

表2 马法参数最终优选成果对比分析表

2.3 分区构架洪水预报模型拟合

用1993-2015年共23场次洪峰资料验证以钓鱼台子单元及区间降雨形成的径流的叠加即为宿松水文站断面预报流量的洪水预报构架方案的合格情况。洪模型预报合格率及等级表如表3所列。洪峰流量合格率为73.9%，峰现时间合格率100%。

表3 宿松站次洪模型预报合格率及等级表

2.4 模型推广与实际预报作业成果统计

将这种分区构架洪水预报模型思路推广到池州青通河青阳站节点上，也取得较好的预报效果。宿松、青阳节点2016、2017、20183年实际作业预报中，青阳站洪峰预报流程最大误差14 m3/s，相对误差11.8%，最小预报流量误差9 m3/s，相对误差11.8%。峰现因子最大误差0.9h，最小0.2h，2预报因子合格率均为100%。宿松站洪峰预报流程最大误差95 m3/s，相对误差9.9%，最小预报流量误差7 m3/s，相对误差4.8%。峰现因子最大误差1.5h，最小1h，2预报因子合格率均为100%从2站水文因子预报数据统计分析来看，分区构架洪水预报模型取得了较好的预报效果。分区构架洪水预报模型推广应用水文要素预报合格率统计表如表4所列。

表4 分区构架洪水预报模型推广应用水文要素预报合格率统计表

3 结束语

分区构架思路充分考虑了水利工程对流域下垫面水文要素的影响，实际洪水预报作业中取得了较好的效果，为防汛决策部门作出决策提供了有力的技术支撑。

分区构架模型中的马斯京马法3参数的调试是基于2个假定的基础上的，认为马法2个假定及认为K(稳定流槽蓄曲线的坡度)及x(反映河槽调蓄能力)为常数，实际上这2个假定是不成立的，同时由于水库资料观测项目的精度问题，无疑给马法三参数的优选结果的精度都会带来影响，所以在以后的实时洪水预报过程中，应及时掌握上游来水情况，一旦发现预报结果与实测值较大时，应对洪水预报方案构架中的各项要素及马法三参数作出必要的修正。

由于管理体制等方面的原因，尤其大洪水期间，水利工程调度方式不能迅速及时的到达洪水预报作业者手上，一定程度上影响到预报精度，所以这就要求分区构架预报模型作业者实际预报作业中需要采取一切可利用的手段及时有效的了解水利工程的调度方式，尽可能的提高洪水预报精度。