導(dǎo)語(yǔ)：水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)分析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1流域概況

西津水庫(kù)位于廣西橫縣縣城上游5km處的西津村，是一座以發(fā)電、通航為主兼顧灌溉效益的大型水利樞紐工程。水庫(kù)壩址以上集水面積為80901km2，其中南寧以上集水面積為73301km2，占西津水庫(kù)壩址以上集水面積的90.6%；南寧～西津集水面積為7600km2，占西津水庫(kù)壩址以上集水面積的9.4%。南寧上游宋村處分為左江和右江，左江發(fā)源于越南大涼山，全長(zhǎng)為523km，集水面積為31500km2，占南寧以上集水面積的43.0%，占西津水庫(kù)壩址以上集水面積的38.9%；右江發(fā)源于云南省廣南縣，全長(zhǎng)為629km，集水面積為37600km2，占南寧以上集水面積的51.3%，占西津水庫(kù)壩址以上集水面積的46.5%。流域水系及站網(wǎng)分布見(jiàn)圖2所示。

2預(yù)報(bào)思路

根據(jù)流域地形、地貌條件及所布設(shè)的水情遙測(cè)站網(wǎng)，按天然流域?qū)⑷饔騽澐譃?1塊即：百色以上、百色～田東、田東～下顏、下顏～南寧、龍州以上、寧明以上、新和以上、龍州＋寧明＋新和～崇左、崇左～扶綏、扶綏～南寧、南寧～西津。其中南寧～西津采用流域水文模型，其余主要采用河道洪水演進(jìn)模型。

3模型概述

西津水庫(kù)實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)模型由洪水預(yù)報(bào)模型、河道洪水演進(jìn)模型和實(shí)時(shí)校正模型三部分組成。洪水預(yù)報(bào)模型：通過(guò)產(chǎn)流、匯流計(jì)算，預(yù)報(bào)部分流域的入庫(kù)流量過(guò)程。河道洪水演進(jìn)模型：根據(jù)選用的河道演進(jìn)模型，計(jì)算洪水過(guò)程在主要河道中的演進(jìn)過(guò)程，并給出主要控制站點(diǎn)的水位或流量。實(shí)時(shí)校正模型：根據(jù)選用的實(shí)時(shí)校正模型和計(jì)算與實(shí)測(cè)流量（或水位）過(guò)程從上游往下游逐級(jí)逐時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。模型計(jì)算流程見(jiàn)圖1。

3.1洪水預(yù)報(bào)模型

南寧～西津的洪水預(yù)報(bào)采用目前國(guó)內(nèi)外有著廣泛應(yīng)用，在濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)地區(qū)行之有效的三水源新安江模型[1]。

3.1.1產(chǎn)匯流計(jì)算

為了反映南寧～西津流域內(nèi)水文氣象特征的差異，模型分單元面積計(jì)算。根據(jù)水情自動(dòng)測(cè)保系統(tǒng)在該流域內(nèi)設(shè)計(jì)的9個(gè)遙測(cè)雨量站網(wǎng)（南寧、五塘、邕寧、長(zhǎng)塘、那樓、露圩、巒城、新福、西津），將流域分為9塊單元面積；單元面積出口與流域出口用河網(wǎng)連接，形成單元面積～河網(wǎng)匯流系統(tǒng)；對(duì)每一塊單元面積分別進(jìn)行產(chǎn)流、匯流計(jì)算，計(jì)算出各單元面積的入庫(kù)流量過(guò)程；將各單元面積上的入庫(kù)流量過(guò)程線性疊加，即為南寧～西津流域進(jìn)入西津水庫(kù)總的入庫(kù)流量過(guò)程。

3.1.2模型參數(shù)

模型參數(shù)的初值是以具有實(shí)測(cè)水文資料的東班江露圩以上流域作為代表性流域，經(jīng)模型驗(yàn)證，求得其參數(shù)后，在分析參數(shù)地區(qū)規(guī)律的基礎(chǔ)上將其移用于無(wú)實(shí)測(cè)水文資料的其它單元面積；分別以日資料和次洪水資料對(duì)全流域進(jìn)行模擬，比較實(shí)測(cè)值與計(jì)算值，優(yōu)選參數(shù)。優(yōu)選后的模型參數(shù)見(jiàn)表1。

3.2河道洪水演進(jìn)模型

南寧以上左江、右江流域大部分為群山峻嶺，地勢(shì)陡峻，河谷深切，部分流域面積在越南境內(nèi)。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)遙測(cè)雨量站點(diǎn)少，遙測(cè)水位站點(diǎn)較多。所以右江的百色以上、百色～田東、田東～下顏、下顏～南寧，左江的龍州以上、寧明以上、新和以上、龍州＋寧明＋新和～崇左、崇左～扶綏、扶綏～南寧預(yù)報(bào)以河道洪水演進(jìn)為主。

3.2.1模型概述

目前國(guó)內(nèi)外河道洪水演進(jìn)大致有三種途徑：以圣維南方程組為基礎(chǔ)的水力學(xué)途徑；以水量平衡和蓄泄方程為基礎(chǔ)的水文學(xué)途徑；運(yùn)用系統(tǒng)概念和系統(tǒng)分析方法的研究途徑。

1、水力學(xué)途徑

圣維南方程組屬于一階擬線性雙曲型偏微分方程組，目前尚無(wú)法求的其精確解析解，因而實(shí)踐中常采用近似的計(jì)算方法，直接差分法就是其中的一種方法。直接差分法是用偏差商代替偏微商，將基本微分方程離散化為差分方程，求在自變量域x～t平面差分網(wǎng)格上各節(jié)點(diǎn)近似數(shù)值解的方法?；疚⒎址匠讨械钠⑸炭捎貌煌问降钠钌碳床罘指袷酱妫瑥亩玫讲煌牟罘址匠?。水力學(xué)途徑的優(yōu)點(diǎn)是：①可以較詳細(xì)構(gòu)建河系的空間分布結(jié)構(gòu)，將各種水力單元有機(jī)連接起來(lái)，進(jìn)行整體計(jì)算；②可以全面、綜合、真實(shí)反映各因素間的相互作用；③有關(guān)結(jié)構(gòu)彈性好、層次清晰，河系內(nèi)各種水力單元易于定義和編碼；④能適合于各種初始邊界條件，適合于實(shí)測(cè)水文資料短缺地區(qū)；⑤能提供不同河段內(nèi)水位的時(shí)空分布及洪水在河段內(nèi)的演進(jìn)過(guò)程。水力學(xué)途徑的缺點(diǎn)是：①所建模型的率定和檢驗(yàn)需要河段地形實(shí)測(cè)大斷面資料，通常該資料獲取困難大，費(fèi)用高；②實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)水情信息的要求很高，操作困難大；③需與水文學(xué)模型相配合以獲取為之提供外邊界條件；③從目前的技術(shù)手段而言，研究成果一般用于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，流域水文模型中采用并不多。

2、水文學(xué)途徑

水文學(xué)方法是以水量平衡方程和槽蓄方程為基礎(chǔ)，用差分形式合解水量平衡方程與槽蓄方程。水文學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是：①能考慮主要影響因素及其相互作用，既能使計(jì)算簡(jiǎn)化，又能保證計(jì)算精度；②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，能夠較好地模擬洪水在河道中的運(yùn)動(dòng)，并給出洪水在河段內(nèi)的主要特征值；③對(duì)基本資料和外界水情信息要求不高，可操作性強(qiáng)。水文學(xué)方法的缺點(diǎn)是：①概化相對(duì)較粗，難于詳細(xì)分析河道內(nèi)復(fù)雜水流情勢(shì)以及主要特征；②難于提供河段內(nèi)水位的時(shí)空分布和動(dòng)態(tài)模擬洪水河段內(nèi)的演進(jìn)過(guò)程。

3、系統(tǒng)研究方法

運(yùn)用系統(tǒng)概念和系統(tǒng)分析方法的研究途徑應(yīng)用于河道洪水演進(jìn)實(shí)際較為成功的算例和報(bào)道不多見(jiàn)。

根據(jù)西津水庫(kù)上游流域特點(diǎn)，河道洪水演進(jìn)采用水文學(xué)途徑（馬斯京根分段連續(xù)演算方法）。方法的特點(diǎn)及參數(shù)的確定已為大家所熟知，在此不再贅述。

3.2.2模型參數(shù)

河道洪水演進(jìn)采用的參數(shù)見(jiàn)表2。

4實(shí)時(shí)校正模型

模型預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值（流量或水位，下同）之間往往存在一定的誤差，造成兩者間誤差的因素很多，若針對(duì)某一個(gè)單一的因素，它們是難于描述和預(yù)見(jiàn)的。實(shí)時(shí)校正是指在每次預(yù)報(bào)做出之前，根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)時(shí)信息，對(duì)預(yù)報(bào)模型的結(jié)構(gòu)或參數(shù)或狀態(tài)變量或輸入向量或預(yù)報(bào)值進(jìn)行某種修正，使其更符合客觀實(shí)際，以提高預(yù)報(bào)精度。

實(shí)時(shí)校正方法有許多種，主要與所選用的預(yù)報(bào)模型有關(guān)。更確切地說(shuō)，主要與預(yù)報(bào)模型的“數(shù)學(xué)表達(dá)形式”及“算法”有關(guān)。對(duì)線性系統(tǒng)模型已有許多卓有成效的實(shí)時(shí)校正模型，如卡爾曼濾波、遞推最小二乘法、誤差自回歸模型等[3]。西津水庫(kù)實(shí)時(shí)校正模型選用遞推最小二乘法。

4.2.2離線確定

根據(jù)歷史上多場(chǎng)大、中、洪水的預(yù)報(bào)流量與實(shí)測(cè)流量的誤差過(guò)程分別建立方程組，用最小二乘法原理將其化為正規(guī)方程組，求解回歸系數(shù)。用上述方法求出的各組回歸系數(shù)分別進(jìn)行相關(guān)分析和方差分析，并用F值對(duì)整個(gè)回歸進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，判斷其線性關(guān)系是否顯著。經(jīng)檢驗(yàn)后確定回歸系數(shù)。離線確定反映了回歸系數(shù)平均情況。

南寧以上左、右江河段設(shè)有較多的遙測(cè)水位站，利用已獲得的實(shí)測(cè)流量或水位與預(yù)報(bào)值間的誤差信息，通過(guò)在線逐時(shí)段追蹤方法確定回歸系數(shù)；對(duì)預(yù)報(bào)的流量逐級(jí)逐時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。

5應(yīng)用實(shí)例

2001年7月上旬，受第3號(hào)臺(tái)風(fēng)榴蓮和第4號(hào)臺(tái)風(fēng)尤特的影響，珠江流域分別于7月1～4日、5～9日發(fā)生了兩次大范圍的降水過(guò)程，郁江及其上游左、右江暴發(fā)大洪水，其中右江發(fā)生超過(guò)歷史記錄的洪水，郁江干流出現(xiàn)建國(guó)以來(lái)的最大洪水[2]；2003年8月25日和9月5日郁江流域發(fā)生了兩次大的洪水。西津水庫(kù)實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)模型對(duì)2001年7～8月洪水和2003年兩次大的洪水進(jìn)行了連續(xù)預(yù)報(bào)。由于能及時(shí)獲取水、雨情信息，預(yù)報(bào)較準(zhǔn)確，水庫(kù)在防洪、發(fā)電等方面較為充分地發(fā)揮了綜合利用效能，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因篇幅所限，僅列出2001年的預(yù)報(bào)成果，見(jiàn)表3和圖3。

6問(wèn)題討論

多年實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，洪水預(yù)報(bào)具有較高的精度，說(shuō)明采用的預(yù)報(bào)模型合理，預(yù)報(bào)思路和技術(shù)路線正確。以下三方面問(wèn)題有待引起重視和深入：①研究由于西津水庫(kù)壩址以上流域面積大，南寧以上的左、右江流域大部分地區(qū)為崇山峻嶺，遙測(cè)雨量站點(diǎn)少，主要為遙測(cè)水位站，洪水預(yù)報(bào)以河道洪水演進(jìn)為主。所以，百色、田東、下顏、龍州、寧明、新和、崇左、扶綏和南寧的遙測(cè)水位，尤其是下顏、崇左、扶綏和南寧遙測(cè)水位的精度將直接影響南寧以上流域的洪水預(yù)報(bào)精度。②南寧～西津流域是掌握下游洪水、水庫(kù)水位變化及預(yù)見(jiàn)期的關(guān)鍵區(qū)域，該流域內(nèi)遙測(cè)雨量站點(diǎn)的精度對(duì)西津水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)精度和預(yù)見(jiàn)期有著十分重要的影響。③南寧的洪水由上游左、右江及區(qū)間來(lái)水組成；西津水庫(kù)的洪水由南寧以上流域及南寧～西津流域來(lái)水組成。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，以上游左江來(lái)水為主而導(dǎo)致西津水庫(kù)發(fā)生洪水的頻率為65%，以上游右江來(lái)水為主而導(dǎo)致西津水庫(kù)發(fā)生洪水的頻率為19%，而兩江同時(shí)發(fā)生洪水的頻率為12.5%[2]。兩江暴雨洪水發(fā)生規(guī)律及其與南寧～西津流域洪水的組合有待深入研究。