承德水文站洪水預(yù)報方案研制

□袁 杰 徐明明

承德市位于河北省洪澇災(zāi)害發(fā)生極為頻繁的地區(qū)。近年來，暴雨洪水頻發(fā)給承德造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時，流域內(nèi)下墊面受水利工程、挖沙、河床下切等因素影響發(fā)生了很大變化。因此，我們對流域的水文氣象特性和下墊面情況重新收集分析，基于中國洪水預(yù)報系統(tǒng)，建立新的洪水預(yù)報方案，以提高洪水預(yù)報的精度和延長有效預(yù)見期，為承德市區(qū)防洪調(diào)度及防災(zāi)減災(zāi)工作提供決策支持和服務(wù)。

1.概況

1.1 水文氣象和暴雨洪水

承德市氣候?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)氣候。因受西伯利亞冷空氣團(tuán)及副熱帶太平洋氣團(tuán)影響，各地區(qū)之間氣候差異懸殊。年蒸發(fā)量壩上地區(qū)1200mm，中部1500mm，南部1800mm。多年平均降水量533.1mm，年內(nèi)降水分布主要集中在6～9月份，占全年降水量的80%左右。

承德地區(qū)暴雨洪水出現(xiàn)頻率高，季節(jié)性強(qiáng)。7、8兩個月是承德市的主汛期。承德為全省的多雨區(qū)，但降水量時空分布不均，加之單點暴雨突出，導(dǎo)致境內(nèi)洪澇災(zāi)害、滑坡泥石流災(zāi)害頻繁發(fā)生。洪水主要由暴雨形成，多發(fā)生在6～8月份，尤以7月下旬至8月上旬最為集中。其特點是陡漲陡落、歷時短、災(zāi)害性大。

1.2 地理位置

承德水文站位于承德市市區(qū)，東經(jīng)117°56′，北緯 40°58′，為迎風(fēng)山區(qū)區(qū)域代表站，武烈河控制站，集水面積2460km2，其肩負(fù)著為承德市市區(qū)提供防洪決策的艱巨任務(wù)。

1.3 河流河網(wǎng)情況

武烈河——灤河一級支流，發(fā)源于隆化縣鸚鵡川娘娘廟分水嶺，流經(jīng)隆化縣、承德縣、雙橋區(qū)，于承德市雙橋區(qū)鹙窩匯入灤河，河長106.23km，平均坡度10.8‰，流域面積2590.94km2。多年平均徑流量2.2259億m3，實測最大洪峰流量 2580m3/s（1962年 7月 26日），調(diào)查最大洪峰流量4630m3/s（1938年）。河網(wǎng)密度0.17km/km2，流域形狀系數(shù)0.224。河道縱坡4.8‰，流域平均寬度24.4km。

2.方案研究思路及模型應(yīng)用

承德水文站洪水預(yù)報方案采用中國洪水預(yù)報系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)，根據(jù)流域上下游特性確定模型的輸入、輸出，在其基礎(chǔ)上確定模型結(jié)構(gòu)，進(jìn)行模型率定、校核，增加模型方法、作業(yè)預(yù)報和方案管理等。中國洪水預(yù)報系統(tǒng)采用的方法主要有河北雨洪模型、新安江三水源蓄滿產(chǎn)流模型（SMS_3）、 三水源滯后演算匯流模型（LAG_3）、 馬斯京根分段連續(xù)演算模型（MSK）。

承德地處山區(qū)半濕潤半干旱氣候帶，徑流的來源是降雨。多年的研究和實踐表明這類地區(qū)的降雨產(chǎn)流機(jī)制主要是先超滲后蓄滿產(chǎn)流?；谥袊樗A(yù)報系統(tǒng)，經(jīng)過多次率定實驗表明，承德站洪水預(yù)報方案產(chǎn)流采用新安江三水源蓄滿產(chǎn)流模型（SMS_3），匯流采用三水源滯后演算匯流模型（LAG_3）較為合適。

3.洪水預(yù)報方案的構(gòu)建

3.1 資料分析

雨量站的選用：經(jīng)雨量資料分析，承德水文站以上區(qū)間內(nèi)有承德、荒地、壩底、七家、兩家、韓麻營、小西山、三道溝門、三家、頭溝、雙峰寺11個站的雨量資料，資料系列均滿足摘錄要求。

水文站的選用：承德站上游沒有水文站控制，故而只考慮一個區(qū)域構(gòu)建方案。用于構(gòu)建本方案的資料審查情況見表1-1。

蒸發(fā)站的選用：選用上游臨近的廟宮站蒸發(fā)資料。見表1-2。

表1-1 承德水文站資料審查表

表1-2 蒸發(fā)站月值

3.2 預(yù)報方案構(gòu)建

承德水文站集水面積2460km2，建站以來最大流量為2580m3/s，承德站上游沒有水文站控制，故而只考慮一個區(qū)域構(gòu)建方案。

經(jīng)中國洪水預(yù)報系統(tǒng)多次對比、率定得出，預(yù)報方案區(qū)間輸入采用蓄滿產(chǎn)流模型 （SMS_3）和滯后演算模型（LAG_3）；雨量站控制權(quán)重采用泰森多邊形法。方案計算時段為1小時，方案輸出類型為水位流量。

預(yù)報站碼采用承德站的水情編碼30102900，預(yù)見期選用2個小時，預(yù)熱期30天。

4.模型參數(shù)率定及檢驗

方案參數(shù)率定采用 1991、1992兩年資料進(jìn)行率定。率定方法采用單純形法。場次洪水誤差統(tǒng)計見表2-1。

5.方案評定及應(yīng)用效果

由上述參數(shù)率定結(jié)果可知，洪水過程擬合效果較好，各參數(shù)符合該地區(qū)的洪水特性，場次洪水誤差均小于20%，在允許范圍內(nèi)，根據(jù)確定性系數(shù)0.902評定該預(yù)報方案為乙級，可用于洪水預(yù)報作業(yè)。

本方案研制成功后已經(jīng)用于對承德站洪峰流量進(jìn)行預(yù)報。但因今年未發(fā)生較大洪水，僅對幾場較小洪水進(jìn)行預(yù)報，精度較高。對于大洪水的預(yù)報效果還需進(jìn)一步檢驗?！?/p>

表2-1 承德站預(yù)報方案率定場次洪水統(tǒng)計表