湖南省数值预报系统在中小河流毛易站的应用

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年1月第3期   作者: 胡雪成
[导读] 近年来,中小河流洪水及其引发的山洪灾害是当前我国自然灾害中造成人员伤亡和经济损失的主要灾种

        摘要:近年来,中小河流洪水及其引发的山洪灾害是当前我国自然灾害中造成人员伤亡和经济损失的主要灾种,由于中小河流洪水灾害严重,加上影响因素比较复杂,目前尚难以完全治理,为了能及时发布有效的预警信息,从而采取有效的预防措施,减轻灾害损失。以毛易站为例,采用湖南省数值预报系统为平台,编制毛易站洪水预报方案,经评定,方案可用于实际预报。
        关键词:湖南省数值预报系统;中小河流;洪水预报

1 流域概况
         毛易水文站位于柳溪河下游段,柳溪河发源于冷水江市梓龙乡,自东向西流经毛易镇汇入资水,柳溪河属山溪性河流,夏汛冬涸,暴涨暴落。毛易水文站以上流域面积41.8km2,流域上游有周头水库一座。流域水系见图1:
        
         图1 毛易水文站以上流域站网分布图
         流域属中亚热带季风湿润气候,多年平均降水量为1490mm左右,流域内多为山地,气候温和,植被良好,雨量充沛,降水量年内分配不均均,降水主要集中在汛期(4至9月),占全年的67.3%。洪峰汇流时间从起涨到洪峰出现一般为3h左右,有时降雨强度大、历时短的洪峰汇流时间仅1~2h,一次洪水过程1-3d。
2、毛易水文站基本情况
2.1、测验河段基本情况
         测验河段顺直长度约80m,左、右岸均为稻田,地势较高。中高水主槽宽15m左右,高洪水水面宽约60m左右。河床由淤泥、沙卵石组成,断面稳定。基下约30m处有一急湾,对中高水起控制作用。
2.2、站网及资料采用情况
         毛易水文站上游所控制流域只有毛易本站一个配套雨量站。该站2017年5月份开始收集雨量、水位数据,2018年开始施测流量,经过对2018-2019年的实测流量进行分析定线,水位流量关系良好,为单一曲线。因此本方案选用2017年5月至2020年3月的资料进行分析。毛易站水位流量关系见表1:
          表1 毛易站水位~流量曲线关系表
 
3、预报方案构建
3.1、方案构建
         毛易水文站以上区域为闭合流域,产流方式为蓄满产流。因此洪水预报方案采用新安江预报模型,区域上游有周头一座中型水库,集雨面积12.2km2, 考虑到该水库只有在极端情况才泄洪,所以本方案不考虑水库的出流情况,本方案流域控制面积29.6km2为流域面积减去水库集雨面积。雨量站采用毛易站。
3.2、方案参数的率定及调试
         选用2017年5月至2019年12月大、中、小各级洪水共32场,在湖南省数值预报系统中采用人工经验优选法,基本原则是在缺省值基础上,在计算机上运算,比较模拟值与实测值,分析对比或计算其目标函数,再循环调整参数,重复计算,直至达到最优,参数即为所求。通过反复调试最终确定参数见下表2:
         表2 毛易水文站湖南省数值预报系统方案参数表

        
4、洪水预报方案等级评定
4.1模型率定成果
         因洪峰汇流时间从起涨到洪峰出现一般为3h左右,故不对洪峰出现的时间进行评定,仅对各次洪水的洪峰流量按照许可误差法进行评定。32场洪水合格场次23场,合格率为71.9%,方案评定等级为乙等,各次洪水评定结果见表3。
         表3 毛易站预报方案率定场次统计表

 
 
        
4.2模型方案检验及评定
         使用2020年1-3月份共7场洪水进行方案的精度检验,合格场次5场,合格率为71.4%,方案评定等级为乙等。各次洪水精度检验情况见表4。根据《水文情报预报规范(GB/T 22482-2008)》的规定方案总体等级为乙等,可用于发布正式预报。
         表4 毛易站预报方案检验表

        
5、总结与建议
         1)流域内雨量站点较少,仅流域出口断面一个雨量站,代表性差,当流域内出现局部强降雨时,预报误差较大。上游出现局部强降雨时,预报流量偏小,当流域出口断面出现强降雨时,则预报流量偏大。
         2)本方案编制时通过实测降水数据编制,由于河流属于山溪性河流,洪水汇流时间较短,实际作业预报一般是在降雨前,气象预报误差对预测结果影响较大,为提高预测精度,可进行滚动预报。
         3)资料系列过短,方案检验无大洪水场次,检验成果代表性较差。
         4)实测水位为每5分钟数据,与预报每小时数据存在一定误差。
        
参考文献:
[1]陆琪.陕西中小河流洪水预报系统在柞水站预报的应用[j].陕西水利,2018年,第1期:70-72页.
[2]GB/T 22482-2008 水文情报预报规范[S].
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