南汀河流域河系洪水预报方案构建及应用分析

摘要：根据南汀河流域现有水文、雨量站网资料，运用中国洪水预报系统，分别制作了南汀河干支流5个水文站单站洪水预报方案。根据河系所有子流域的上下游拓扑关系，将流域河系5个单站洪水预报方案构建南汀河河系预报，并用大、中、小不同洪水量级进行了预报实例分析。分析结果表明：南汀河河系预报构建后，较单站预报时间缩短了4-5倍，有效提高了预报时效，可为开展南汀河预报、防汛减灾提供技术服务支撑。

关键词：洪水预报;河系预报;南汀河流域;云南省

中图法分类号：P338

文献标志码：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2020.08.002

1 研究背景

南汀河属怒江左岸一级支流，流经云南省西南部，为中缅国际河流。境内流域面积8 245 km2，全部属于云南省临沧市，流域涉及临沧市6个县区33个乡镇。南汀河干流上游为临沧市主城区，下游为临沧市最大坝区——孟定坝，该坝区为临沧市主要粮食、经济作物产区。流域暴雨主要受孟加拉湾西南暖湿气流影响，流域内洪水主要由暴雨产生，暴雨洪水频繁，下游孟定段为云南省级主要防洪河段。南汀河流域河流众多，河系发育，集水面积大于100 km2的支流有9条，目前设有5个水文站，71个雨量站，南汀河流域河系及站网分布详见图1。本文提出利用流域内已有暴雨洪水资料，编制南汀河流域的河系预报，提高预报效率，为南汀河流域防汛测报、应急救援、管理保护、防洪减灾提供技术支撑和科学、准确的决策支持。

2 南汀河流域河系预报

南汀河流域河系预报是利用南汀河流域每个子流域的实时降雨量值和流量值、预设的未来降雨量值、上游子流域水库调度方式、率定后的参数及预报模型，并根据河系所有子流域的上下游拓扑关系，得出南汀河流域上所有子流域的预报结果[1-3]。

2.1 单站预报

根据南汀河流域5个水文站控制流域概况及资料情况，自上而下制订单站预报方案如下：

（1）上游左翼支流西河设有西河水文站，控制面积193 km2。预报方案采用的方法是：方案有一个输入，根据流域内雨量站点，采用SMS_3（新安江三水源蓄满产流模型）和LAG3（三水源滞后演算汇流模型）[4]，拟合西河水文站洪水进行预报。

（2）干流上游大文水文站，控制面积651 km2。预报方案采用的方法是：方案有3个输入，将西河水文站、博尚水库分别作为一个输入，采用马斯京根河道连续演算法（MSK）演算至大文水文站出口断面;博尚一西河一大文水文站区间流域为另一个输入，区间采用SMS_3和LAG_3，演算至大文水文站出口断面。把所得过程叠加得到大文水文站流量过程。

（3）干流下游姑老河水文站，控制面积4 185 km2。预报方案采用的方法是：方案有2个输入，将大文水文站作为一个输入，采用MSK演算至大文水文站出口断面;大文一姑老河水文站区间流域为另一个输入，区间采用SMS_3和LAG_3，演算至姑老河水文站出口断面。把所得过程叠加得到大姑老河水文站流量过程。

（4）下游右翼支流南捧河设有凤尾坝水文站，控制面积712 km2。预报方案采用方法为：方案有2个输入，将帮海水位站作为一个输入，采用MSK演算至凤尾坝水文站出口断面;帮海一凤尾坝区间流域为另一个输入，区间采用SMS_3和LAG_3，演算至凤尾坝水文站出口断面。把所得过程叠加得到凤尾坝水文站流量过程。

（5）大湾江水文站控制面积7 986 km2。预报方案采用的方法是：方案有3个输入，将姑老河和风尾坝水文站分别作为一个输入，采用MSK演算至大湾江水文站出口断面;姑老河一凤尾坝一大湾江水文站区间流域为另一个输入，区间采用SMS_3和LAG_3，演算至大湾江水文站出口断面。把所得过程叠加得到大湾江水文站流量过程。

在建立单站预报方案过程中，预报方案模型参数成果均选用一定时期的连续历史资料，其中包括大、中、小不同量级的洪水，特别是21世纪以来的大洪水资料，进行率定优选[5]。

2.2 河系预报

单站预报方案构建率定完成后，根据南汀河流域所有子流域的上下游拓扑关系，通过区域管理模块，将流域河系上5个站点预报方案进行河系预报构建[6]，其结构见图2。

2.3 应用实例分析

以南汀河下游干流控制站姑老河水文站64 a实测洪水资料为基础，分析出南汀河大、中、小洪水量级，以“20140722”“20170911”“20180726”洪水分别作为大、中、小典型洪水，对南汀河7个水文预报断面进行单站预报，并采用南汀河河系预报进行实例分析如下。

（1） 2014年7月20日受第九号超强台风“威马逊”减弱为热带风暴影响，南汀河出现大范围暴雨、大暴雨，此次降水过程历时长、强度大，致使南汀河全流域均发生30～ 50 a一遇洪水，引发不同程度的洪涝灾害。2014年7月21日08：00對南汀河流域未来48 h展开洪水作业预报。单站预报5个站，平均每站约需4 min，河系预报5个站共约需4～5 min，较单站预报时间缩短4-5倍（见图3）。预报结果合格率达88%[7]。预报结果与实测成果比较详见表1-5。（2）2017年9月10日08：00对南汀河全流域未来48 h洪水进行作业预报，单站预报5个站，平均每站约需4 min，河系预报5个站共约需4～5 min，较单站预报时间缩短了4～5倍。预报结果合格率达76.0%。预报结果与实测成果比较详见表6-10。

（3）2018年7月26日08：00对南汀河全流域未来48 h洪水进行作业预报，单站预报5个站，平均每站约需4 min，河系预报5个站共约需4～5 min，较单站预报时间缩短了4～5倍。预报结果合格率68.0%。其预报结果与实测成果比较详见表11-15。

从以上南汀河流域不同量级洪水预报结果可知：当发生全流域降水，洪水量级达到大洪水级别时，采用河系预报的预报结果总体合格率达85%以上;当洪水量级较小，采用河系预报的预报结果总体合格率低于70%，这是因为流域内集水面积较小的水文预报断面合格率低。

3 结语

当南汀河流域发生大洪水时，河系预报总体合格率达85%以上。南汀河河系预报构建后，较单站预报时间缩短了4～5倍，提高了预报时效，取得了防汛减灾效益。河系预报是建立在单站预报的基础上，因此对每个单站预报断面的模型参数率定需有一定数量的历史资料支撑。由于河系预报可对区域洪水进行快速作业预报，并提供防洪重点地区具有不同预见期和精度的洪水预报成果，同时整合人力资源，因此构建河系预报是洪水预报未来发展的趋势。

参考文献：

[1]张兰.实时洪水预报系统[J].水利水电快报，1996，17（7）：31-32.

[2] 章四龙，中国洪水预报系统设计建设研究[J].水文.2002，47（1）：32-34.

[3]陈捍华，李蓓蕾.流域洪水预报系统及其关键问题研究[J].水利科技与经济，2005，11（2）：93-96.

[4] 夏达忠.流域洪水预报系统关键技术研究[D].南京：河海大学，2005.

[5] 章四龙，洪水预报系统关键技术研究与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[6] 水利部水文局.中国洪水预报系统技术报告和操作手册[R].北京：水利部水文局，2011.

[7]CB/T 22482-2008水文情报预报规范[S].

（编辑：唐湘茜）

作者简介：施晓燕，女，工程师，主要从事水文水资源分析、水文预测预报、水利工程水文分析计算等工作。E-mail： 415770286@qq.com