摘要：研究建立适合沱沱河流域洪水预警指标，用沱沱河气象站和水文站雨量资料的对比分析，以站点雨量计算流域面雨量作为重要参数，从而制定适合该流域的河流气象风险预警指标，为沱沱河流域下游的蓄水和防洪提供科学的依据。
关键词：面雨量、水位、流量、预报指标
一、引言
沱沱河，蒙古语意为“红河”。长江的正源，流长为三源之首，全长358公里，贯流江源区中部，流域面积15924平方公里。沱沱河位于青藏高原腹地，在可可西里盆地与藏北高原之间，沱沱河源于唐古拉山主峰各拉丹冬雪山西南侧的姜古迪如冰川，冰川融水自南向北流出唐古拉山区。沱沱河横贯江源地区中部，北有楚玛尔河，南有当曲，先后从两侧汇入，组成通天河的主要源流，长江源头确定为正源沱沱河、北源楚玛尔河、南源当曲，形成长江三源，反映了江源水系的面貌。
本文在统计分析1998年-2018年沱沱河气象站和水文站降水、流量、水位的资料。利用面雨量和水文流量、水位数据的相关性形成线性回归方程，做出预报方程并应用于面雨量的预报。最终建立河流水位、流量随降水量变化的水文预报指标。
二、分析方法
2.1 相关性对比
根据气象雨量资料与水文相应时次雨量进行粗略统计分析，将不符合样品的资料剔除，再根据算术平均法计算出面雨量。利用面雨量和水文流量、水位数据的相关性形成线性回归方程，做出预报方程并应用于面雨量的预报。
2.2 面雨量的计算
水文上面雨量计算使用的方法有等值线法、算术平均法、数值法，其中算术平均法是最常用的，该项目由于只有2个测站降水量数据。挑选≥25mm降水量，使用算术平均法计算面雨量即将该流域各测站同期雨量相加后，除以总站数，即为流域面雨量。其数学表达式为：，式中：n为总站数，为各站同期雨量。如表1所示，由于该区域测站少，资料少，从对比数据可以看出面雨量与两站的点雨量基本接近，故在面雨量的预报时，可利用沱沱河地区降水预报，近似等于该区域面雨量的预报值。
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2.3 倾向率
通常用一元直线方程来描述气候要素的变化趋势：y=ax+b ，其式中，a为趋势变化率，b为经验系数，可通过回归分析方法中的最小二乘法求取，当a为正(负)表示要素有增加(减小)趋势。
三、研究内容
3.1水文站和气象站雨量相关性分析
分时段进行数据对比分析，第一时段5月初-6月底（春汛）、第二时段7-9月（主汛期），为保证数据分析的全面性，将对数据进行分月统计分析对比，再将主汛期进行强降水时间、连续降水时间点雨量转换成面雨量，与水文流量、水位数据进行相关性分析。
通过对两站1998—2018年降水量的统计和整理， 可以看出降水量大的时间段集中在每年5-9月，7-8月是沱沱河雨水充沛时期，亦是流量最大、水位较高时段。
图1 1998-2018年水文站和气象站各年降水量相关性图
3.2 雨量与流量相关性分析
3.2.1初期：（5月初-6月底，春汛）
从沱沱河水文历年观测数据可以看出沱沱河水流量最大值在7-9月，但从水文站流量监测数据可以看出在6月中下旬，有一段时间流量处于较大值区，从降水量数据统计分析后并没有中到大雨级别。水文站观测资料显示沱沱河唐古拉镇部分河道已在5月上中旬开河，沱沱河上游地处高海拔山地温度较低，大量冰川、积雪融化速度慢，随着6月中下旬温度升高后冰川积雪的融水性的洪水从一些小的河道注入沱沱河，造成水文测量断面河水流量和水位的增加。由于没有大的降水量，沱沱河春汛期间主要以防止冰川、积雪溶水性洪水为主，且并没有融雪性山洪气象灾害记录。
3.2.2 中期：（7月-9月主汛期）
大雨会造成河水流量的短时增长，往往持续的降水才是对河水流量增加的主要因素之一。选取连续降水时段案例进行分析。为了便于分析和统计，不造成数据不连续可能影响对比结果，在选取资料时选取1998年至2018年所有年份中，降水超过20天的整月降水量资料且月降水量合计超过100mm作为数据资料选取。所以根据沱沱河流域径流量特征和降水量的分布特征对主汛期（7-9月）做连续时间序列的预报方程更具有代表性。
利用降水与流量变化量对主汛期进行相关性分析，如图2所示，利用降水第二天和降水当日流量差进行线性回归研究。
从图2可以得出流量变化量与降水量的线性回归方程为：y流量 = 2.6956x + 7.0095，其中y流量表示流量变化量，x为某一时刻降水量。
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图2 1998-2018年各年7-9月流量变量与雨量变化
3.3 雨量与水位相关性分析
降水对河流水文要素有直接影响的还有水位。水位通常指的是高出基面的自由水面的高度，虽然我们目前表达水位所用的基面有绝对基面和测站基面两种，但是大多数情况下采用的是测站基面，这样的方式更有利于比较不同站的水位,水位数据的统计同样利用差值法，做线性回归。
从图3中得出水位变化量与降水量的线性回归方程式为：y水位 = 0.6801x + 2.3503，其中y水位表示水位变化量，x为某一时刻降水量。
图3 1998-2018年各年7-9月水位变量与雨量变化图
3.4 降水对流量、水位的预报指标的建立及洪水预报
通过以上降水和流量、水位的线性关系分析得出了线性回归方程，根据1998-2018年水文数据确定历年平均流量和水位，可以做出沱沱河流域主汛期降水量对河流流量、水位涨落的预报方程。通过该方程可以为当地水文部门提供某一次降水量对流量的大小和水位的高低做出提前预判，为下游的洪水预报提供决策。
通过1998-2018年7-9月历年数据统计出流量和水位的21年平均值，可以做出流量的预报值为Y流量、Y水位,则Y流量=132.23+ ｜y流量｜，Y水位=4600.87+｜y水位｜；其中正值时表明流量增加，水位上升，负值说明流量减小，水位下降。
四、主要应用
沱沱河流域人烟稀少、气候恶劣、经济条件落后虽然在水文记录以来并没有较大洪水灾害资料，但是沱沱河的最大的价值在于生态价值。由于地处高海拔地区植被脆弱，主要是荒漠灌丛草地，构成的生态屏障，起到防风固沙，防止土壤侵蚀和沙化，涵养水分和维持生态平衡。通过对沱沱河水文站和气象站1998-2018年降水量相关性分析，同时通过检验相关系数，表明了两站降水数据拟合效果好。在后期的预报和实况数据中完全可以利用气象降水量数据代替水文降水量数据。洪水预报存在多样性和复杂性，初步建立了主汛期（7-9月）的流量、水位随降水变化的预报方程。
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