中小河流水文站預警預報方法淺析
——以江村水文站為例

魏樹強，吳美芳，張 斌，江 濤

（江西省景德鎮(zhèn)市水文局，江西 景德鎮(zhèn)333000）

中小河流洪水災害是當前我國嚴重的自然災害之一。 與大江大河相比，中小河流具有分布廣、降水及下墊面空間導致性強、產匯流時間短、突發(fā)性強、水文資料欠缺等特點［1］，據統(tǒng)計，一般年份中小河流洪澇災害損失約占我國洪澇災害的70%， 近年來造成的傷亡人數約占80%。 因此中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設是亟需解決的關鍵問題［2］。

景德鎮(zhèn)市水文局自2013年開始實施中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設，截止2016年底，已完成10個水文站、5個水位站的建設并投入使用中。 此中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設的完成，填補了景德鎮(zhèn)中小河流水文信息在防汛決策中的空白，大大提高了中小河流的水文預報預警能力。 但新建水文站中小河流地區(qū)，由于缺少實測流量資料，無法建立預報方案，水文預警預報工作處于被動局面。 為此，筆者從雨量資料推求洪水角度出發(fā)，利用面降雨量與水位漲幅的相關關系，結合外業(yè)調查成果，構建中小河流洪水預報速查表，供缺乏水文資料的中小河流防洪減災決策參考。

1 研究區(qū)域概況

1.1 北河流域

北河是昌江二級支流。 發(fā)源于安徽省石臺、東至、祁門3縣交界處的仙寓嶺，流域面積244km2，主河道長度60.9km，主河道縱比降0.348%，自北向南，經大觀橋、曹家納石壁下水和嚴臺水，過浮梁縣江村流經石溪、沽演，于沽潭匯入小北港，最終匯入昌江。江村鄉(xiāng)以上河段為山地丘陵，洪水暴漲暴落，匯流歷時短，尤其汛期的強降雨往往造成突發(fā)性洪水災害，并伴有泥石流、滑坡等山地災害，危害性較大。

1.2 北河江村水文站

江村水文站2017年正式使用。 集水面積244km2（其中安徽省面積151km2），主河道長度60.9km，主河道縱比降0.348%，流域平均高程303m，流域多年平均降水量1713.0mm，降水主要集中在4～9月。 河道順直長約1km， 低 水 河 寬 約40m。 測驗方式以巡測為主， 斷面上游14km為安徽省祁門縣閃里鎮(zhèn)，斷面上游7km 設有嚴臺水位站。 斷面設有箬坑、閃里、嚴臺、江村4個雨量站，如圖1。

圖1 雨量站分布圖

2 外業(yè)調查確定成災水位

開展中小河流水文站的預警預報工作， 首先要了解該河流內自然地理特性、歷史洪水情況、水工程設施情況、水情站網建設等，并通過外業(yè)調查，確定該河段的成災水位。

當前，部分中小河流防洪標準為3～5年，大多數中小河流不設防。 在外業(yè)調查中， 堅持以人為本原則，以洪水淹入居民房屋、重要鄉(xiāng)村公路、橋梁的水位作為成災水位的依據。

江村水文站所處位置為浮梁縣江村鄉(xiāng)政府所在地，本次外業(yè)調查范圍自上游誥峰村至下游中洲村，如圖2，距離8km。 收集1980，1998，2017年3年較大洪水。 確定受河道洪水影響明顯的村落為：誥峰村、江村、中洲村；其中楊家莊、李家地勢較高，現(xiàn)場訪問確認至今未受洪水影響。 以中小河流水文站江村站為中心，與上下游重要村莊、道路建立相應關系，確定成災水位為71.00m，如圖3。

圖2 北河江村河段行政村及洪水調查分布

圖3 江村水文站與上下游對應關系

3 預警預報方法

江村水文站2017年正式投入使用， 缺少流量測驗資料， 采用中國洪水預報系統(tǒng)， 預報結果均是流量，無法換算成水位結果。 目前江村水文站有3年的降雨、水位資料，而對于中小河流洪水，預報洪峰水位比較關鍵。因此，考慮造峰雨量與洪峰水位漲幅的關系，建立降雨與水位漲幅的相關關系。

3.1 資料收集

選取流域內4個有代表性的雨量站，使用泰森多邊形法計算面雨量，雨量站控制權重系數如表1。 洪水選用2019年4場洪水為代表，如表2。分別收集次洪造峰雨量、降雨歷時、起漲水位、水位漲幅。 4場洪水的面雨量-水位關系如圖4。

表1 雨量站控制權重系數

表2 江村水文站2019年場次洪水統(tǒng)計

圖4 4場次洪水面雨量-水位示意圖

3.2 建立回歸模型

以各場次洪水的水位漲幅與相應的造峰雨量為參數建立一元回歸方程：△Z=0.019P+0.355。 采用回歸模型對2019年4場洪水進行評定，4場洪峰水位誤差在0.1～0.3m范圍波動，基本滿足中小河流預警預報要求。

3.3 建立雨量水位速查表

通過回歸模型，統(tǒng)計不同起漲水位、造峰雨量情況下可達到的洪峰水位，建立雨量水位速查表，如表3，以快速、便捷開展中小河流預警工作。

表3 洪峰水位速查 單位：m

4 應用實例

結合外業(yè)調查成果及江村水文站雨量水位速查表，在2020年中小河流預警預報中發(fā)揮了重要作用。

2020年7月6日傍晚，北河流域上游突然降暴雨，主峰雨時段20：00至次日10：00， 江村水文站雨量達135mm，江村以上流域面平均雨量為159mm，江村水文站水位迅速上漲，7日0：00起漲水位67.37m， 累計降雨量43mm， 第一次查線預報洪水位7日3：00為68.50m，發(fā)布第一次中小河流預警，預警對象為江村鄉(xiāng)中洲村低洼地區(qū)；7日3：00， 累計降雨量88.2mm，第二次查線預報洪水位7日7：00為69.40m，至7日10：00，累計降雨量159.1mm，第三次查線預報洪水位7日13：00為71.00m。 此次過程發(fā)布預報三站次，與實測值絕對誤差分別為0.03，0.30，0.30m， 提前3～4h發(fā)布中小河流預警，為當地群眾轉移提供了寶貴時間。

5 結語

本文通過對北河江村水文站洪水的面降雨量、洪峰水位等水文要素分析，建立了降雨與水位的預報模型，該方法參數少，統(tǒng)計簡單，在資料較少，且無流量資料的情況下對中小河流預警預報具有一定實用價值。結合中小河流的外業(yè)調查成果，及時發(fā)布中小河流預警，為當地防汛部門提供了便捷、快速的技術支撐。