鮑志偉

（遼寧省丹東水文局，遼寧丹東118001）

0 引言

大洋河流域降水受西太平洋暖濕空氣和流域地形的影響，年降水量的分布自西向東遞增，多年平均降水量由東洋河上游800 mm，增至土牛河上游1 200 mm。降水量的年際變化較大，降水量的年內(nèi)分配也極不均勻，主要集中在6—9月，占年降水量的70%～80%，尤其7—8月降水比較集中，占全年的50%～60%。沙里寨站是大洋河的主要控制站，控制流域面積4 810 km2，河道比降為0.14%，近年來(lái)流域發(fā)生洪水較頻繁，2012年最大洪峰流量為8 010 m3/s，為有資料記載的第2位洪水過(guò)程。

目前，大洋河流域洪水預(yù)報(bào)主要以短期洪水預(yù)報(bào)為主，一般通過(guò)洪水單位線法或洪水預(yù)報(bào)模型在降雨結(jié)束后進(jìn)行預(yù)報(bào)[1]，其預(yù)見期一般為4～6 h，無(wú)法滿足流域防汛調(diào)度要求。如何提高流域洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見期，實(shí)現(xiàn)降雨氣象預(yù)報(bào)與洪水預(yù)報(bào)同步發(fā)布，提高區(qū)域洪水預(yù)見期。此文選取沙里寨水文站[2]歷史發(fā)生典型暴雨洪水的資料[3，4]，分析降雨過(guò)程，制作典型洪水單位線[5]，作為流域洪水估報(bào)的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)氣象預(yù)報(bào)與洪水估報(bào)的同步預(yù)報(bào)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)流域降雨前期洪水預(yù)報(bào)，并結(jié)合降雨后洪水短期預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)預(yù)見期的大幅提升，同時(shí)2種預(yù)報(bào)方法的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了洪水預(yù)報(bào)由估報(bào)到預(yù)報(bào)，由長(zhǎng)期到臨近，由初步到精細(xì)的預(yù)報(bào)過(guò)程。實(shí)現(xiàn)了流域降雨前24 h以上的洪水估報(bào)，對(duì)大洋河流域防洪安全及區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定安康，具有重大意義。

1 應(yīng)用方法

大洋河流域洪水預(yù)報(bào)的方法一般采用蓄滿產(chǎn)流模型、三水源新安江模型、分布式模型等。通過(guò)模型與實(shí)際發(fā)生洪水的雨洪過(guò)程率定預(yù)報(bào)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)洪水預(yù)報(bào)模型。一般根據(jù)測(cè)站累計(jì)資料情況，制作不同雨型情況下的多個(gè)模型進(jìn)行雨洪配套，以便在日后降雨發(fā)生后選取相近條件的降雨模型進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)。通過(guò)對(duì)大洋河流域沙里寨水文站洪水預(yù)報(bào)各洪水場(chǎng)次的分析，挑選臨近年份，降雨量大，洪水破壞能力強(qiáng)的洪水過(guò)程單位線作為洪水估報(bào)的模型[6]。對(duì)2012年大洋河實(shí)際發(fā)生洪水的降雨過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)氣象預(yù)報(bào)對(duì)未來(lái)可能發(fā)生降雨的量級(jí)（扣除前期影響雨量至流域飽和狀態(tài)）進(jìn)行典型降雨時(shí)段分配，見表1，實(shí)現(xiàn)未來(lái)模擬暴雨過(guò)程；通過(guò)選取的典型單位線[7]，輸入各時(shí)段分配降雨量進(jìn)行洪水過(guò)程推求，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)預(yù)見期模擬洪水估報(bào)過(guò)程。

2 實(shí)例分析

2.1 模擬預(yù)報(bào)資料選取

大洋河流域年平均降水量在800 mm以上，適合蓄滿產(chǎn)流模型，分析沙里寨站1958—2019年間30次典型洪水過(guò)程線，根據(jù)實(shí)際發(fā)生的洪水時(shí)間、降雨過(guò)程分布、洪水量級(jí)大小、前期影響雨量等因素分別制作降雨洪水過(guò)程線，綜合分析各次暴雨洪水的量級(jí)，選取適合的暴雨洪水過(guò)程作為典型洪水。本文選取2012年發(fā)生的暴雨洪水作為典型暴雨洪水過(guò)程，見表2。

表1 2012年大洋河流域典型暴雨分配過(guò)程計(jì)算表

2.2 模擬降雨洪水估報(bào)

通過(guò)歷史降雨洪水資料統(tǒng)計(jì)分析，選取有代表性、近年發(fā)生的致災(zāi)洪水[8，9]的降雨過(guò)程，作為簡(jiǎn)化快速擬合預(yù)報(bào)的典型雨洪過(guò)程。選取2012年大洋河流域發(fā)生的實(shí)測(cè)洪水過(guò)程，其降雨特征由流域上游逐步向下游推進(jìn)，主降雨帶主要集中在流域中游附近，前期影響雨量接近飽和狀態(tài)，洪水過(guò)程峰高量大，斷面以上平均降水量為235 mm，其前期基流為300 m3/s，實(shí)測(cè)斷面洪峰流量為8 010 m3/s，為有資料以來(lái)歷史洪水排位第2位。作為近年發(fā)生的大洪水，其降雨成因、分布類型及下墊面情況在今后一段時(shí)間能代表流域發(fā)生暴雨洪水的基本特征，可以作為降雨初期典型暴雨洪水的模板，用于初步估算未來(lái)可能發(fā)生的暴雨洪水情況，洪水模擬過(guò)程見表2。

表2 中，基流為模擬降雨前河流斷面流量；累計(jì)雨量為氣象預(yù)報(bào)雨量或未來(lái)可能發(fā)生雨量；凈雨量為此次模擬降雨量減去流域達(dá)到最大蓄水量的差值，此次單位線為3 h單位線過(guò)程。降雨過(guò)程為單位各時(shí)段凈雨推求的疊加過(guò)程，推求洪水過(guò)程為凈雨過(guò)程與基流的和。此次應(yīng)用的2012年洪水單位線為44個(gè)時(shí)段，表2中省略了其它時(shí)段。根據(jù)流域降雨分布情況，也可選擇不同特征的單位線作為降雨模擬預(yù)報(bào)的洪水單位線。

表2 大洋河流域典型洪水單位線洪水估報(bào)計(jì)算表

3 降雨模擬預(yù)報(bào)應(yīng)用與修正

一般根據(jù)氣象預(yù)報(bào)的降水量級(jí)、前期影響雨量情況、氣象預(yù)測(cè)降雨分布情況等因素，根據(jù)選取典型單位線進(jìn)行降水典型過(guò)程分配[10]，可根據(jù)可能發(fā)生的不同降雨量級(jí)進(jìn)行比例縮放，完成模擬計(jì)算，為簡(jiǎn)化應(yīng)用，對(duì)可能發(fā)生降雨分50，100，150，200 mm等量級(jí)定量模擬，并制作洪水估報(bào)成果，見表3，以便進(jìn)行快速查算。

表3 大洋河沙里寨水文站降雨模擬洪水估報(bào)成果表

模擬預(yù)報(bào)計(jì)算完成后，要根據(jù)歷史實(shí)際發(fā)生的洪水情況進(jìn)行比較分析，調(diào)整其不合理的預(yù)報(bào)值，如實(shí)際發(fā)生的2017年洪水，在下墊面土壤蓄水量接近70%，流域平均降雨量為220 mm的情況下，實(shí)測(cè)洪峰流量為7 960 m3/s，其模擬預(yù)報(bào)成果一般不能大于2012年土壤接近飽和、流域平均降雨量為250 mm、實(shí)測(cè)洪峰流量為8 010 m3/s的洪水。通過(guò)選取典型洪水模擬未來(lái)可能發(fā)生的洪水量級(jí)[11]，再通過(guò)歷史洪水進(jìn)行比較調(diào)整，可有效提高其模擬預(yù)報(bào)精度[12]，通過(guò)實(shí)際運(yùn)用此方法進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)，其精度在80%以上，有效提高了洪水預(yù)報(bào)的預(yù)警期，為防汛決策提供了時(shí)間保障，為后期洪水預(yù)報(bào)提供參考。

4 結(jié)論與建議

大洋河流域沙里寨站通過(guò)連續(xù)使用降雨洪水估報(bào)、流域精細(xì)化預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)滾動(dòng)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)見期提升到雨前24～48 h，實(shí)現(xiàn)了與氣象預(yù)報(bào)[13]同步預(yù)測(cè)發(fā)布，通過(guò)天氣預(yù)報(bào)與水文預(yù)報(bào)的有機(jī)結(jié)合，提高了水文預(yù)報(bào)的預(yù)警預(yù)見期，有效延長(zhǎng)了防汛決策時(shí)間，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：

1）降雨成因及分布特征，是通過(guò)對(duì)大洋河流域歷史資料進(jìn)行分析的，不同降雨類型、降雨特征、降雨分布區(qū)域等因素對(duì)同量級(jí)降雨產(chǎn)生的洪水洪峰過(guò)程有較大影響。

2）流域下墊面[14]主要是受流域前期蓄水量、河道前期基流等因素的影響[15]，要在降雨模擬洪水預(yù)報(bào)中充分考慮。

3）降雨模擬洪水估報(bào)為中長(zhǎng)期洪水預(yù)報(bào)，要與歷史特別是臨近年份已經(jīng)發(fā)生的暴雨洪水量級(jí)、成因進(jìn)行充分比較分析后確定洪峰數(shù)值。