涨率分析法在凤山水文站洪水预警预报中的应用

莫桂兰

（河池水文中心，广西 河池 547000）

1 凤山水文站流域概况

凤山县地处广西壮族自治区西北部，河池市的西部，属云贵高原南缘，处于一个由高原向“准平原”过渡又复而隆起的斜坡地带，地势大致呈西北向东南和东北倾斜。凤山水文站为盘阳河上游干流控制站，断面以上集水面积370 km2，属省级重点报汛站，河流平均坡度2.98‰，流域内有上林、若里、老里、久文、巴作、乔音、拉当等7个雨量站。

盘阳河是珠江水系西江干流红水河段支流。盘阳河有两源，一源发自凤山县林峒乡文里界上坡脚；另一源发自天峨县更新乡当里村拉黑屯，河流流经凤山县、巴马县、大化县，在大化县乙圩乡汇入红水河干流岩滩水库。

2 涨率分析法

2.1 基本原理

流域降雨在出口断面形成的洪水过程有其内在的变化规律。涨水段可分为两部分，一部分为涨水起涨点至涨水段水位过程拐点，第二部分为从拐点至洪峰。前者是涨率由零逐渐增大的过程，后者相反，即由最大逐渐减小的过程（洪峰处涨率为零）。

水位过程线可概化表示为二次抛物线的数学模型，对其求导后即可得线性的涨率关系。通过实测水位过程，用电子表格画出涨率递减的线性方程式，推求出洪峰水位及其出现时间。洪水过程与洪水涨率的数学关系如图1所示。

图1 洪水过程与洪水涨率的数学关系图

2.2 计算方法

（1）当最大涨率出现后，根据3 h的涨率推求其线性关系。

（2）预测涨率=0（即洪峰）的时间。

（3）再统计从预报时间后的涨率累计值，则预测洪峰水位值=预报时的相应水位+涨率累计值。

3 应用实例

以凤山水文站2017年6月12日的洪水为例介绍涨率法的实际应用。凤山水文站2017年6月12日8：00出现最大涨率0.42 m/h，其后2 h的涨率分别为0.37 m/h、0.3 m/h。将这3个小时涨率用电子表格作出线性关系式，涨率过程线为k（t）=-0.06t+0.4 233，见图2。当k（t）=0时，t=7 h，即最大涨率过后7 h出现洪峰水位。凤山水文站2017年6月12日洪水过程统计表见表1，涨率法推求洪峰成果见表2。

图2 涨率线性关系式

表1 凤山水文站2017年6月12日洪水过程统计表

表2 涨率法推求洪峰成果表

根据《水情情报预报规范》（GB/T22482-2008）规定，取预见期内水位实测变幅的20%作为许可误差。峰现时间预报许可误差是以预报根据时间至实测洪峰出现时间之间时距的30%计算，当许可误差小于3 h或一个计算时段长时，则以3 h或一个时段长作为许可误差。本次洪水于6月12日8时发布蓝色预警，预报峰现时间约7 h，实际峰现时间为5.83 h，预报误差1.17 h，许可误差3 h，因此预报峰现时间结果合格；预报水位475.02 m，实际洪峰值475.16 m，预报误差0.14 m，许可误差0.148 m，因此预报水位结果合格。

4 结语

涨率分析法适用于凤山水文站的洪水过程，且涨率出现最大值后2 h 逐渐递减的场次，在使用过程中应结合多元回归方程法分析出洪水是否达到发布预警标准，提前发布预警信息。洪水作业预报时，结合流域内暴雨中心、雨强、前期土壤含水量等因素考虑峰现时间，洪水过程时间较短的场次，不适用本方案，为保证预警预报的时效性，不能等到2 h 涨率出现后再预报，建议使用中小河流预警平台涨率过程线推求的方法预报。