全云嵩

（百色市水文水資源局，廣西 百色 533000））

中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)在那坡站預(yù)報(bào)中的應(yīng)用探討

全云嵩

（百色市水文水資源局，廣西 百色 533000））

利用那坡水文站1991～2013年水文資料，采用中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)建立那坡水文站降雨徑流模型洪水預(yù)報(bào)方案，并利用系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行模型參數(shù)的率定和檢驗(yàn)，結(jié)果：洪水預(yù)報(bào)方案的評(píng)定與檢驗(yàn)合格率達(dá)到乙級(jí)精度，可用于那坡水文站實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)作業(yè)。

中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)；洪水預(yù)報(bào)；那坡水文站

1 流域概況

百辦河是右江三級(jí)支流。發(fā)源于廣西百色市那坡縣城廂鎮(zhèn)中強(qiáng)村念祥屯下方，流經(jīng)中強(qiáng)村、井蘭底尾、那谷、那馬林馬（平流），再與弄內(nèi)支流匯合，流經(jīng)百辦、磚瓦廠、那賴(lài)，并在那賴(lài)橋下與隆平河匯合，再流到縣氣象局、感馱巖對(duì)面從左岸匯入城廂河。東經(jīng)105°31′至106°5′，北緯22°55′至23°32′，流域面積較小，屬典型的小河流，僅涉及廣西百色市那坡縣城廂鎮(zhèn)。河流所在的那坡縣處桂西南邊陲、云貴高原余脈六韶山南緣，東南與靖西縣相連，西北面與云南省富寧縣毗鄰，南和西南面與越南接壤，擁有207 km的邊境線(xiàn)，是廣西陸地邊界線(xiàn)最長(zhǎng)的縣份。百辦河流域那坡縣地處云貴高原余脈六韶山南麓，屬中山地形。西北地勢(shì)較高，向東南傾斜，以德隆坡為南北分界線(xiàn)。南部巖層向西南和東南傾斜，北部巖層向北傾斜。境內(nèi)，北部石山層巒迭嶂，中部、南部土山連綿起伏。城廂鎮(zhèn)北部及坡荷、龍合、定業(yè)等鄉(xiāng)，以石灰?guī)r構(gòu)成的喀斯特巖溶為主。南部包括德隆、百合、百南、平孟、下華、百省、百都、那隆等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），以土山為主，雜有山石。流域內(nèi)植被良好。地貌上為峰林谷地、峰叢谷地、孤峰平原、峰叢洼地、丘陵洼地或殘丘山坡。地貌成因類(lèi)型屬溶蝕地貌。流域內(nèi)主要以石灰?guī)r為主，分裸露和半裸露兩種類(lèi)型。裸露型巖溶現(xiàn)象發(fā)育，喀斯特地貌特征明顯，溶洞發(fā)達(dá)，地面有漏斗，地下有暗河。半裸露型以峰叢峰林為主；谷地多為巖溶孤峰。主要地形表現(xiàn)為上古生界和中生界石碳泥盆三迭系地層。各時(shí)代地層中均夾有火山巖為其特征，褶皺和斷裂均較發(fā)育。地形起伏，山勢(shì)蜿蜒。

2 預(yù)報(bào)斷面基本情況

那坡水文站屬?lài)?guó)家基本水文站，集水面積43.7 km2，測(cè)站高程800 m。測(cè)站地點(diǎn)位于珠江流域西江水系百辦河，東經(jīng)105°49′，北緯23°25′，站址是廣西壯族自治區(qū)那坡縣城廂鎮(zhèn)那賴(lài)村。設(shè)站目的是收集水文資料，分析本“分類(lèi)”地區(qū)的產(chǎn)、匯流參數(shù)，為中小型水利水電工程建設(shè)提供水文數(shù)據(jù)。設(shè)站日期1980年5月，站舍設(shè)在左岸。測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目包括降雨、蒸發(fā)、流量、水位。測(cè)站控制條件為斷面控制。河槽形狀及斷面組成：河槽斷面為矩形，斷面為沙，卵石組成。原設(shè)站河床略有沖淤，1984年元月建成平坦V型堰后，1985年8月歷洪水后堰前全部淤積。斷面略有青苔生長(zhǎng)。1985、1986年當(dāng)水位達(dá)到806.41 m時(shí)，于基上100 m處左岸漫溢分流?？菟?，特別到春灌時(shí)，于基上約800 m處有一攔河壩向左岸引到界外灌溉，約占枯水流量30%～40%。實(shí)測(cè)最高洪水時(shí)水面寬30.4 m。一般洪水時(shí)順直河段長(zhǎng)100 m，水面寬9.1 m，河段比降最大126‰，最小89.3‰，河道比降段現(xiàn)用長(zhǎng)度50 m。上比降水尺斷面略有跨越彎道，無(wú)橫比降。每年只選擇1-2次較大洪水時(shí)期在流量測(cè)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行比降觀測(cè)。當(dāng)水位807.63 m以上計(jì)算糙率。干流長(zhǎng)度14.3 km，干流平均比降15.5‰，流域平均比降3 500‰。流域平均寬度3 060 m，流域平均高度1 102 m，斷面高程800 m。河源高程為1 150 m，河網(wǎng)密度為0.72。河床組成情況：河底為沙，卵石組成，兩岸均為石砌護(hù)坡。

3 中國(guó)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)在那坡站的應(yīng)用

3.1 方案定義

那坡站斷面（80710600）洪水預(yù)報(bào)方案有1個(gè)方案輸入：那坡（80710600）、所用雨量資料為那馬、弄內(nèi)、井蘭、那坡共4個(gè)站，輸入采用馬斯京根河道連續(xù)演算法（MSK），區(qū)間輸入采用蓄滿(mǎn)產(chǎn)流模型（SMS）和滯后演算模型（LAG_3，見(jiàn)圖1）。方案計(jì)算時(shí)段為3 h，方案輸出類(lèi)型為河道流量，采用水位流量綜合關(guān)系線(xiàn)轉(zhuǎn)換生成河道水位。

圖1 那坡站洪水預(yù)報(bào)方案框圖

3.2 方案屬性

那坡站段面預(yù)報(bào)方案包括產(chǎn)流和匯流兩種方案。產(chǎn)流主要為區(qū)間產(chǎn)流，采用新安江三水源蓄滿(mǎn)產(chǎn)流模型計(jì)算；匯流為區(qū)間坡面匯流和河道匯流，分別采用拉格朗日滯后演算法和馬斯京根法計(jì)算。

那坡站斷面預(yù)報(bào)方案屬性如下：

（1）預(yù)報(bào)站碼：80710600（那坡）；

（2）時(shí)段長(zhǎng)度：3 h；

（3）預(yù)見(jiàn)期：16個(gè)時(shí)段（48 h）；

（4）預(yù)熱期：30 d；

（5）輸出類(lèi)型：河道流量；

（6）輸入個(gè)數(shù)：1個(gè)；

（7）輸入類(lèi)型：采用1個(gè)流域輸入。

根據(jù)所建方案，生成那坡站區(qū)間流域邊界（見(jiàn)圖2）。預(yù)報(bào)方案區(qū)間面平均雨量計(jì)算采用泰森多邊形法。

3.3 方案采用資料情況

預(yù)報(bào)方案率定和檢驗(yàn)選取1991～2013年的雨量、水位、流量過(guò)程資料和本站蒸發(fā)。所選取的水文資料均經(jīng)過(guò)資料整編、審查和全?。ㄗ灾螀^(qū)）集中復(fù)審匯編，資料系列具有一致性、代表性和可靠性。

3.4 預(yù)報(bào)方案參數(shù)成果

那坡站斷面率定參數(shù)采用2002～2010年洪水摘錄資料，總體過(guò)程模擬確定系數(shù)0.848，達(dá)到乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.1 三水源蓄滿(mǎn)產(chǎn)流模型（SMS_3）參數(shù)

圖2 那坡站預(yù)報(bào)斷面流域邊界示意圖

文件格式為：

3.4.2 三水源滯后演算匯流模型（LAG_3）參數(shù)

文件格式為：

4 預(yù)報(bào)方案的評(píng)定與檢驗(yàn)

預(yù)報(bào)方案精度評(píng)定按《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》（GB/T22482-2008）進(jìn)行。方案或模型的確定性系數(shù)是洪水預(yù)報(bào)過(guò)程與實(shí)測(cè)過(guò)程之間的吻合程度的指標(biāo)。

那坡站預(yù)報(bào)方案采用2002～2010年共30場(chǎng)洪水進(jìn)行率定，率定及檢驗(yàn)方法均采用單純型方法，采用泰森多邊形法計(jì)算雨量權(quán)重。率定的確定性系數(shù)為0.848，達(dá)到乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

那坡站預(yù)報(bào)方案檢驗(yàn)采用2011～2013年資料整編數(shù)據(jù)共4場(chǎng)洪水進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)確定性系數(shù)0.847，達(dá)到乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 方案率定與檢驗(yàn)

洪峰流量預(yù)報(bào)以實(shí)測(cè)洪峰流量的20%作為許可誤差，峰現(xiàn)時(shí)間取兩個(gè)計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)（即6 h）作為許可誤差，洪量預(yù)報(bào)以實(shí)測(cè)洪量的20%作為許可誤差。

率定期洪峰流量合格17場(chǎng)，合格率僅56.7%，低于丙級(jí)；峰現(xiàn)時(shí)間合格22場(chǎng)，合格率73.3%，達(dá)乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；洪量合格場(chǎng)次17場(chǎng)，合格56.7%，低于丙級(jí)。

檢驗(yàn)期洪峰流量合格3場(chǎng)，合格率75%，達(dá)到乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；峰現(xiàn)時(shí)間合格4場(chǎng)，合格率100%，達(dá)甲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；洪量合格場(chǎng)次2場(chǎng)，合格50%，低于丙級(jí)。

4.2 合理性分析

從率定過(guò)程和檢驗(yàn)結(jié)果看，率定期確定性系數(shù)為0.848，檢驗(yàn)期確定性系數(shù)為0.847。各參數(shù)擬合情況較好，參數(shù)取值基本上符合流域及河道傳播特性，以下著重分析WM、WUMx、WLMx、K、SM、KG、KI、CS。

WM（張力水容量）：110.00，符合南方濕潤(rùn)地區(qū)約為100～140 mm。

WUMx：0.295，WLMx：0.949，濕潤(rùn)地區(qū)WLMx約為0.6～0.9，WUMx+WLMx=1.244，略偏大。

K：1.241，E-601蒸發(fā)皿的蒸發(fā)接近土壤蒸發(fā)能力，取值一般在0.8～1.2之間，略偏大。

SM（流域平均自由水蓄水容量），59.351，跟KK及下墊面有關(guān)，合理。

KG、KI：地下徑流和壤中流出流系數(shù)，一般KG+KI 0.7，本次結(jié)果KG+KI=0.618，稍偏小。

CS：反映洪水過(guò)程坦化程度。本次取值認(rèn)為與流域特性基本一致。

4.2 合理性分析

從率定過(guò)程和檢驗(yàn)結(jié)果看，率定期確定性系數(shù)為0.848，檢驗(yàn)期確定性系數(shù)為0.847。各參數(shù)擬合情況較好，參數(shù)取值基本上符合流域及河道傳播特性，以下著重分析WM、WUMx、WLMx、K、SM、KG、KI、CS。

WM（張力水容量）：110.00，符合南方濕潤(rùn)地區(qū)約為100～140 mm。

WUMx ：0.295，WLMx：0.949，濕潤(rùn)地區(qū)WLMx約為0.6～0.9，WUMx+WLMx=1.244，略偏大。

K：1.241，E-601蒸發(fā)皿的蒸發(fā)接近土壤蒸發(fā)能力，取值一般在0.8～1.2之間，略偏大。

SM（流域平均自由水蓄水容量），59.351，跟KK及下墊面有關(guān)，合理。

KG、KI：地下徑流和壤中流出流系數(shù)，一般KG+KI 0.7，本次結(jié)果KG+KI=0.618，稍偏小。

CS：反映洪水過(guò)程坦化程度。本次取值認(rèn)為與流域特性基本一致。

4.3 方案適用范圍及限制條件

本預(yù)報(bào)方案河道匯流采用MSK法，區(qū)間產(chǎn)匯流采用SMS_3和LAG_3法。方案適用于線(xiàn)性洪水?dāng)U散的河道及南方濕潤(rùn)和半濕潤(rùn)蓄滿(mǎn)產(chǎn)流地區(qū)，由于百辦河流域的特殊情況，集水面積較小，河長(zhǎng)較短，洪水歷時(shí)較短，洪峰流量較小及河道河床變化等其他因素的影響，此方案洪水預(yù)報(bào)合格率較低。方案率定期及檢驗(yàn)期的確定性系數(shù)均達(dá)到乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可用于那坡站洪水過(guò)程預(yù)報(bào)。

5 結(jié)語(yǔ)

從方案率定各評(píng)定的結(jié)果來(lái)看，方案的評(píng)定與檢驗(yàn)合格率達(dá)到乙級(jí)精度，可用于實(shí)時(shí)的洪水預(yù)報(bào)作業(yè)中。該系統(tǒng)的應(yīng)用初步解決了那坡水文站長(zhǎng)期沒(méi)有洪水預(yù)報(bào)方案的問(wèn)題，對(duì)提高洪水預(yù)報(bào)的時(shí)效性和加快預(yù)報(bào)手段向現(xiàn)代化發(fā)展有積極的意義。在上述那皮站的方案中流域面積較小且沒(méi)有考慮流域降雨分布不均勻的問(wèn)題，模型方案模擬精度不高，下一步研究改進(jìn)方案的方向是考慮劃分子流域的方法解決降雨分布不均的問(wèn)題。由于集水面積小，洪水陡漲陡落，預(yù)見(jiàn)期太短，建議以降雨預(yù)警為主。預(yù)報(bào)時(shí)可增加未參加率定但有實(shí)時(shí)資料的其它雨量站?？紤]率定資料代表性不好，需逐年累積資料及時(shí)進(jìn)行方案修訂，提高預(yù)報(bào)精度。

（責(zé)任編輯：周 群）

Application of China flood forecasting system at Napo Hydrological Station

QUAN Yun-song
(Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City,Baise 533000,China)

For Napo Hydrological Station,based on the records from 1991 to 2013,a rainfall-runoff model was set up with China flood forecasting system.Calibration and examination of model parameters was conducted automatically by the system.The flood forecasting scheme is evaluated and examined up to standard of grade B,and can be used by Napo station.

China flood forecasting system;flood forecasting;Napo hydrological station

P338.9

B

1003-1510（2016）06-0009-03

2016-01-09

全云嵩（1974-），男，廣西百色人，廣西百色市水文水資源局工程師，學(xué)士，主要從事水文情報(bào)預(yù)報(bào)工作。