温岭市农业农村和水利局 浙江温岭 林 玲 317500
摘 要：通过对湖漫水库以上流域进行分析，选定适合于该地区的水文预报模型，利用水文预报模型对历史洪水进行模拟率定，率定一套适合该水库流域的模型参数，应用于温岭市中型水库洪水预报。由洪水预报结果进行洪水调度，比较不同调度模式下的调度方案，决策者可以根据需要选择适合的调度结果，达到优化水库洪水调度的时效性和提高水库防洪能力。
关键词：湖漫水库；洪水预报；调度
1 工程概况
湖漫水库位于温岭市城东街道、城南镇和石桥头镇境内，水库大坝拦截黄西岙、桐桥、彭家等溪水，是一座以供水、防洪为主，兼顾养鱼、灌溉等综合效益的中型水利枢纽工程。水库集雨面积32.48km2（其中肖溪引水面积4.88km2），河道主流长度9.3km，河道平均比降7‰，水库总库容3529万m3，正常库容2671万m3，兴利库容2367万m3。
水库地处东南沿海，气候温和，雨量充沛，属中亚热带季风气候区，全年季节变化明显，流域降水量年际变化较大，且年内分配相当不均匀。主要雨季为梅汛期（4月15日至7月15日）和台汛期（7月16日至10月15日）。降水量相对集中于2~4月和6~8月，这六个月的累计雨量占年雨量的73.5%，其中7、8两月合计雨量占年雨量的36.5%。形成本地区洪涝灾害的主要暴雨为台风雨，其来势猛、总量大、强度高，所造成的洪涝灾害特别严重。
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水库所在区域属中亚热带季风气候区，冬夏季风交替显著，地势低平，河网密布，植被覆盖率高，属于中国南方典型的湿润地区，降雨一般较大且比较集中，一般发生蓄满产流，因此选用新安江模型作为水库洪水预报模型。新安江模型是基于蓄满产流机制，在长期实践和对水文规律认识基础上建立的概念性水文模型，在我国湿润和半湿润地区广泛应用，取得了良好的效果，适用于该地区洪水预报[1]。
2 洪水预报模型
2.1新安江模型原理
三水源新安江模型将水源划分为地面径流、壤中流和地下径流，去掉了fc，用自由水蓄水库结构解决水源划分问题。自由水蓄水库结构考虑了包气带的垂向调蓄作用，按蓄满产流模型计算出总径流量R，先进入自由水蓄水库调蓄，再划分水源；采用了类似于流域蓄水容量~面积分配曲线的流域自由水蓄水容量~面积分配曲线来考虑流域内自由水蓄水分布不均匀的问题，这样减小了计算的误差，同时结构也更为合理[2]。模型计算流程如图3所示。
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2.2参数优选方法
湖漫水库预报方案采用遗传算法与人工干预结合的人机交互试错法，根据遗传算法建立的目标函数自动率定模型参数，在此基础上再根据人的经验对模型参数进行调整，优选模型参数[3]。遗传算法的基本流程如图4。
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利用遗传算法对参数进行优选时，可能存在得不到全局最优解的现象，又由于新安江模型参数存在异参同效性，参数优选时需进行人工干预，形成了人工交互的优选技术。在充分发挥经验知识基础上，合理利用现代优化计算技术，提高优选速度，并保证优选的可靠度。
2.3洪水预报结果分析
2.3.1参数率定
通过收集整理的湖漫水库以2009年到2018年共6场洪水（见表1），利用新安江模型进行模拟，率定适合湖漫水库流域的模型参数，结果见表2.
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2.3.2率定结果及分析
根据率定得到的参数值模拟历史洪水，各场次洪水预报结果见表3。
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a.反推的径流深与实测降雨量差值较大，径流系数较小，可能的原因是降雨损失较大或反推的径流偏小。从水量平衡角度进行分析，模拟产流值基本等于实测降雨总量与土壤需水量之差，产流较为合理。
b.“20120807”场次洪水实测降雨为176.5mm，但反推的入库量达到了161.2mm，原因是降雨中心位于库区，产流系数较大；同时由于模型是以面平均降雨作为输入，认为降雨均匀，所以预报产流教实测值偏小，预报效果不理想。
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c.20100727场次洪水降雨持续时间较长，且比较连续，初始土壤含水量较丰富，产流预报较好；但实测峰值180m3/s，预报峰值140m3/s，预报相差较大。分析该场洪水是属于典型的复峰类型洪水，前期一次降雨入库洪水上涨较快，第二次洪峰上涨慢，并未准确预报出第一次洪峰。
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d.“200930”、“20130607”、“20131007”场次洪水产汇流情况基本相同，产流模拟效果较好，预报峰值预报基本与实际情况接近。
e.“20150711”场次洪水总降雨217.2mm，反推入库量为177.2mm，土壤需水容量为123mm（217.2mm-（148mm-123mm）），降雨径流基本合理，而预报产流量为161.4mm，在允许误差范围内。预报洪峰流量为143m3/s，与实测值161m3/s相差不大，模拟效果较好。
3洪水调度方式
3.1调度模式
湖漫水库洪水预报调度方案旨在根据洪水预报结果进行调度，提高水库防洪效益。因此水库调洪计算需要接入洪水预报结果，依据实时水雨情信息和选定的调度模式进行调洪演算，计算流程图如图5所示：
3.2调度结果分析
根据规则调度模型、水位控制模型和预报预泄调度模型对不同频率设计洪水进行调洪计算，得到不同调度模型下不同频率设计洪水的调度结果并分析得到一定结论[5-7]。
表4 不同调度模式的调洪结果（台汛期）
从表中可以看到调度规则调洪结果明显起到了一定的防洪效益，对于湖漫水库防洪安全有利。
4结论与思考
4.1结论
通过对湖漫水库现有的样本率定出的方案可能在实时预报中会出现一定的误差，故预报方案需要根据之后的降雨资料和预报结果进行实时调整和校正。
对预报方案中的相关情况进行总结说明：
a.湖漫水库预报方案模型选用我省适用的蓄满产流模型，并综合考虑了雨量站输入，为了增长预见期，作业预报加入了人工预报，其成果的精度有限，可提供一定的预警参考价值。
b.湖漫水库洪水率定中，产流合格率达到83.3%，汇流合格率66.7%，不符合作业预报丙级标准。需进一步增加洪水样本，逐渐累积洪水数据，不断调整完善湖漫水库洪水预报调度系统。
c.上游水利工程的修建、人类活动的影响和工程在建、实测水位站故障等等因素综合影响，方案还需不断积累降雨洪水资料继续验证，实时校正和不断分析修订[8]。
4.2思考
利用洪水预报调度系统，根据历史洪水资料构建了湖漫水库洪水预报方案，预报系统提供的预报结果为水库防洪调度提供了更科学可靠的依据，有利于水库洪水调度。系统不仅提高了预报时效性，使预报结果更加符合实际，也提高了水库防洪效益。
a.由于预报方案所用的历史洪水资料较少，样本不足，需考虑逐年累计洪水资料，并不断修订参数，使参数更符合实际情况，以便洪水预报趋近实际。
b.提高洪水预报精度不仅需要依靠现有数学模型去完成，还得需要预报员的经验来进行综合分析。需进一步考虑不断提高预报员的实际预报经验能力，通过大量的作业预报积累经验，并结合交互式洪水预报和数学模型，逐步提高预报精度。
参考文献：
[1]赵人俊. 流域水文模拟[M]. 北京:水利电力出版社.
[2]包为民. 水文预报[M]. 北京：水利水电出版社, 2008
[3]张露. 柴河水库洪水预报及防洪调度方式研究[D].大连理工大学 2016.
[4] 席裕庚,柴天佑,恽为民.遗传算法综述[J].控制理论与应用. 1996(06).
[5]闫骏霞. 水库洪水调度峰量控制类型与碧流河水库防洪预报调度规则研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2005.
[6]梁忠民,钟平安,华家鹏. 水文水利计算[M].北京: 中国水利水电出版社, 2008.
[7]王本德,周惠成. 水库汛限水位动态控制理论与方法及其应用[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2006.
[8]薛志春,李成林,彭勇等. 人类活动对流域洪水过程的影响分析[J]. 南水北调与水利科技, 2013, 11(6): 5-9.