中小型水利工程施工水文預(yù)報(bào)的一般經(jīng)驗(yàn)方法

張海濤，王忠瑞

(1.通河縣清河鎮(zhèn)二站水庫管理站，黑龍江通河150900;2.哈爾濱市水務(wù)局，哈爾濱150010)

在中小型水利工程的施工期，為保證安全施工，增長預(yù)見期，施工時(shí)應(yīng)研究施工的水文預(yù)報(bào)問題。施工時(shí)期河流水情不斷發(fā)生變化，如能開展施工水文預(yù)報(bào)，則可在施工過程中爭取主動，工作能有計(jì)劃的安排，特別是碰到較大洪水時(shí)，水文預(yù)報(bào)尤為重要，可以及時(shí)采取必要的緊急措施，以避免或減少災(zāi)害的損失。本文根據(jù)在這方面多年工作的總結(jié)，就施工水文預(yù)報(bào)的一般經(jīng)驗(yàn)方法做一簡單介紹。

水文預(yù)報(bào)可分為洪水預(yù)報(bào)與枯水預(yù)報(bào)兩類。在洪水預(yù)報(bào)中，一般根據(jù)施工的不同要求及資料的不同情況，分別采取相應(yīng)水位預(yù)報(bào)，流量演算預(yù)報(bào)及降徑流預(yù)報(bào)?？菟A(yù)報(bào)主要根據(jù)流域的退水規(guī)律進(jìn)行預(yù)報(bào)。另外，如預(yù)見期需要較長時(shí)可采用中長期預(yù)報(bào)。

1 洪水預(yù)報(bào)

天然河道中的洪水波由上游往下游傳遞有一定的規(guī)律，如河段區(qū)間無支流或其他影響時(shí)，采用相應(yīng)水位法預(yù)報(bào)洪峰水位是簡單可行的，預(yù)報(bào)的精度也可滿足要求。要根據(jù)河段上下斷面的實(shí)測水位過程線，摘錄相應(yīng)的洪峰水位及其出現(xiàn)時(shí)間，就可點(diǎn)繪兩站的洪峰水位相關(guān)關(guān)系。在預(yù)報(bào)時(shí)，只要測得了上斷面的洪峰水位，就可以預(yù)報(bào)出下斷面的洪峰水位及其出現(xiàn)時(shí)間。

對于區(qū)間有支流來水或其他影響時(shí)，上下斷面洪峰水位關(guān)系不好，此時(shí)可根據(jù)區(qū)間不同的影響因素作出如下不同參數(shù)的相關(guān)關(guān)系:①以下游站同時(shí)水位作參變數(shù)的洪峰水位相關(guān);②用上游站水位漲率為參數(shù)的洪峰水位相關(guān);③以區(qū)間雨量或以支流水位為參數(shù)的相應(yīng)水位關(guān)系;④以回水影響為參數(shù)的相應(yīng)水位關(guān)系。一般來說，考慮這些影響因素后，相關(guān)關(guān)系較好，可以提高預(yù)報(bào)精度。

對于中小河流，由于流域面積較小，集流時(shí)間較短，根據(jù)上游站洪峰水位來預(yù)報(bào)下游站的洪峰水位，往往因預(yù)見期太短，不能滿足施工上的要求，此時(shí)可從流域暴雨量來預(yù)報(bào)下游洪峰水位，但由于暴雨量預(yù)測洪峰水位，因牽涉的因素較多，預(yù)報(bào)精度可能較低。

在施工中，當(dāng)工程進(jìn)入到邊蓄水邊施工階段，攔河壩部分有攔洪作用，水位上漲是緩慢的，也可以采用水位趨勢法預(yù)報(bào)洪峰水位，預(yù)報(bào)精度較高。

當(dāng)施工預(yù)報(bào)數(shù)需要流量而不是水位時(shí)，可用馬斯京根法或匯流曲線進(jìn)行河道演算。

2 枯水預(yù)報(bào)

中小型水利工程施工大都在枯水期進(jìn)行，由于枯水期流量主要是由地下水供給，變化比較穩(wěn)定，如無降雨的影響，一般規(guī)律性甚好，因此可以根據(jù)過去枯水時(shí)期流域退水的規(guī)律進(jìn)行預(yù)報(bào)。退水曲線預(yù)報(bào)法可用作圖方法進(jìn)行，把預(yù)報(bào)地點(diǎn)多次洪水退水段在水平方向移動使之與實(shí)測退水曲線擬合，此時(shí)所得的下包線即為標(biāo)準(zhǔn)退水曲線。根據(jù)退水曲線由已知某日流量可以預(yù)報(bào)若干日后的流量。在實(shí)測流量資料較多的情況時(shí)，這種預(yù)報(bào)方法有一定的精度。

3 中長期預(yù)報(bào)

短期預(yù)報(bào)預(yù)見期較短，一般不超過1～3 d，在施工中有時(shí)為了有計(jì)劃地安排施工進(jìn)度，需要較長時(shí)期的水文變化情況，可用中長期預(yù)報(bào)方法來預(yù)報(bào)未來的水位和流量。

目前中長期預(yù)報(bào)仍處于研究和發(fā)展階段，預(yù)報(bào)數(shù)值精度仍不能完全滿足要求。但是在實(shí)際工作中，可以用中長期預(yù)報(bào)數(shù)值作參考，而用精度較高的短期預(yù)報(bào)進(jìn)行修正。中長期預(yù)報(bào)方法較多，目前常用的有以下幾種方法:

3.1 降雨徑流方法

根據(jù)氣象部門預(yù)報(bào)的中長期降水資料，利用本流域的降雨徑流關(guān)系，作出河道或水庫徑流量的中長期預(yù)報(bào)。顯而易見，這種預(yù)報(bào)方法的精度取決于氣象部門降水預(yù)報(bào)的精度，由于目前中長期降水預(yù)報(bào)還沒有過關(guān)，準(zhǔn)確度多在60%左右，若降水預(yù)報(bào)失誤，就必然導(dǎo)致水文預(yù)報(bào)誤差較大，這就給此類方法的應(yīng)用帶來很大的限制。

3.2 氣象物理成因法

從成因上看，徑流是大型天氣過程的產(chǎn)物，而對歷史天氣資料分析證明大氣環(huán)流和大型天氣演變有一定的規(guī)律，因此可以利用表征大氣環(huán)流的某此氣象要素與水文要素建立關(guān)系進(jìn)行中長期預(yù)報(bào)。

3.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

此類方法是從大量歷史資料中用統(tǒng)計(jì)方法尋求統(tǒng)計(jì)規(guī)律和關(guān)系，然后利用這些統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行預(yù)報(bào)，目前由于數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論不斷發(fā)展與電子計(jì)算技術(shù)的大力推廣，使繁復(fù)的計(jì)算大為簡化，數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在實(shí)際預(yù)報(bào)中得以廣泛應(yīng)用，不過這種方法除具有定量的優(yōu)點(diǎn)外，在預(yù)報(bào)的精度方面并沒有多大的改善。

最后，為完成以上施工水文預(yù)報(bào)工作，應(yīng)搜集必要的水文資料。在工地上可設(shè)臨時(shí)觀測設(shè)施如水尺等進(jìn)行必要的流量測驗(yàn)，以便建立不同水位與流量、流速、面積的關(guān)系曲線，同時(shí)還應(yīng)搜集工地附近水文站的資料，尋求水文站與工地二者之間的水文變化規(guī)律，作為施工時(shí)掌握河流變化的基本資料，防止各種可能出現(xiàn)的洪水，以保證工地安全。

［1］長江流域規(guī)劃辦公室水文處.水利工程實(shí)用水文水利計(jì)算［M］.北京:水利電力出版社，1980.

［2］華東水利學(xué)院.水文學(xué)的概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京:水利電力出版社，1998.