洪水預報系統應用實例分析

摘 要：洪水預報系統是水利部水文局面向全國水文系統用于水情測報工作的綜合信息化系統平臺，系統平臺提供了馬斯京根、新安江三水源等系統模型。文章以該平臺為基礎，對湯旺河晨明站進行信息化預報模型建立進行實例分析，具體內容包括參數率定、調試，率定結果分析，最終確定符合該站實時預報的參數模型，并補充于該站洪水預報方案中。

關鍵詞：洪水預報系統；湯旺河；晨明站；率定參數；參數分析

引言

目前建立洪水預報方案的方法有很多，除常用的降雨徑流預報方法外，應用“中國洪水預報系統”建立洪水預報方案是目前使用較多的一種預報方案制作方法，特別是針對大江河流域以及合成流量站預報效果較為理想，而對于陡漲陡落、匯流時間快、站點稀少的中小河流域，預報能力相對薄弱。文章主要通過“中國洪水預報系統”軟件，對湯旺河晨明站進行參數率定、調試、分析，建立相應洪水預報方案。湯旺河晨明站是松花江左岸一級支流湯旺河出口控制站，位于黑龍江省伊春市南岔區晨明鎮。地理坐標為東經129°29'，北緯46°58'，至河口距離為86km，集水面積19186km2。晨明站洪水來源有干流控制站伊新站以上來水，伊新水文站至晨明站區間來水，右岸支流西南岔河來水隨機組成，一般情況下以干流來水為主。但因降水時空分布不均，有時也出現區間來水或右岸支流西南岔河來水為主。湯旺河屬山溪性河流，水位暴漲暴落，洪峰持續時間2～3小時。晨明（二）站建站以來最大洪水為1961年8月9日發生的洪水，洪峰水位97.30m，洪峰流量5280m3/s，重現期相當于五十年一遇。

圖1 測站流域位置圖

1 方案制作

1.1 方法確定

文章對湯旺河晨明水文站進行了預報方案構建和模型參數率定，參照《水文情報預報規范》（GBT22482-2008）要求，根據本站的流域概況和洪水特性，上游水文站采用馬斯京根模型，區間采用新安江模型進行預報方案編制，雨量站控制權重采用泰森多邊形法計算。

1.2 資料選取

雨量站選用：經雨量資料分析，晨明水文站以上區間西林、南岔、晨明大西林、五道庫、白山、豐溝、沙山村、樺皮羌子、9站具有雨量摘錄資料，少量年份資料不全，具備編制洪水預報方案的要求。

水文站的選用：南岔水文站、伊新水文站和晨明水文站資料經過整編，能滿足編制洪水預報方案要求。根據雨量資料系列以及植被、下墊面變化等因素，流量資料選用1985年-2013年近30年中的具有代表性的洪水過程資料分析，資料系列長度能夠滿足方案編制的需要。蒸發資料選用：選用晨明水文站蒸發資料。

1.3 方案構建

預報方案設置3個方案輸入：伊新（11107920）、南岔（11109120）和11083208A。伊新、南岔輸入采用馬斯京根模型（MSK），區間輸入采用蓄滿產流模型（SMS_3）和滯后演算模型（LAG_3）；雨量站控制權均采用泰森多邊形法。方案計算時段為1小時，方案輸出類型為水位流量。其結構圖如圖2所示。

1.4 參數率定

本次率定的參數范圍，先按照中國洪水預報系統默認的缺省范圍率定，用模型模擬出產匯流過程，并與實際過程進行比較分析，以過程的誤差最小為原則，自動優選方式率定參數。也可按照馬斯京根和新安江模型在北方流域的一般取值范圍設定。如果將取值范圍縮小設定，可以減少率定時間，也可防止出現與此流域真實情況不符又具有較好擬合度的最優參數。

表1是本方案各參數的率定結果，洪水過程擬合效果較好，部分年份水量不平衡，洪峰流量擬合較好，各參數基本符合該地區的洪水特性，按照《水文情報預報規范》（GBT22482-2008）中對誤差的要求，本次率定結果18場次洪水中16場場次洪峰誤差小于20%在允許范圍內，根據確定性系數0.974評定該預報方案合格。

2 結束語

在三水源新安江模型的參數中，SM、CS、LAG、KI、KG這個幾個參數較為敏感，是調整分析洪水過程時優先調試的參數。從本次率定的洪水過程成果來看，這些較為敏感的參數都在合理的范圍之內，當然，計算機率定出的擬合參數不一定就是最優的，如果還想提高洪水過程的擬合度，可以對SM、CS和LAG值做適當調整分析，從而確定出最優參數組合。建議優選出率定參數后，還應選取5-10場次的洪水過程進行模型的檢驗，確定方案檢驗的確定性系數，最后進行綜合分析，評定出方案的等級。在今后對方案的使用過程中，還應注意，不同場次的、不同強度的洪水，敏感參數調整后的影響程度也不同，應當結合預報的實際情況，例如降雨時空分布情況、斷面附近受影響情況等，觀察預報洪水過程及洪峰形態，適當調整敏感參數，分析調整后的結果，從而提高預報的精度。

參考文獻

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[4]趙人俊.流域水文模擬[M].北京：水利電力出版社，1984.

作者簡介：蘇文峰（1973-），男，黑龍江雙鴨山人，工程師。