線性回歸分析在混合性產(chǎn)流區(qū)域短期預(yù)報(bào)的應(yīng)用

唐 敏

(伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830001)

1 河流特性

吉爾河位于特克斯河上游，流域海拔在990 ～4275m 之間，地勢(shì)總的趨勢(shì)為東高西低，由東南向西北傾斜。山勢(shì)險(xiǎn)峻，由于河道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的沖刷及地質(zhì)構(gòu)造的影響，致使兩岸高出河水面，形成V 字形，兩岸部分地區(qū)基巖裸露，河流落差很大。

吉爾河的產(chǎn)流特性，與所在地區(qū)的混合型補(bǔ)給的河流既有相同點(diǎn)又有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)是受氣溫和降水的影響很大，有著年際變化較大、年內(nèi)分配相對(duì)集中的特點(diǎn);不同點(diǎn)是河流受降水豐沛的影響，較之其他地方濕潤(rùn)，該河流源頭冰川較少，對(duì)穩(wěn)定河流的來(lái)水量貢獻(xiàn)不大。河流年水量的多寡，與年降水量有著明顯的聯(lián)系。

吉爾河的徑流主要集中在5 ～8 月，徑流量占全年徑流量的63.7%，這部分水量主要來(lái)自中地山區(qū)的降水和兩岸側(cè)向補(bǔ)給及高山部分冰川消融。

吉爾河上沒(méi)有國(guó)家基本水文站，只有一個(gè)專(zhuān)用水文站，設(shè)立于2004 年。

2 預(yù)報(bào)難度

2.1 水庫(kù)回水影響產(chǎn)流時(shí)間

2009 年在吉爾河下游9km 處，修建了一座上游水庫(kù)的反調(diào)節(jié)水庫(kù)，為日不完全調(diào)節(jié)水庫(kù)，庫(kù)容1.2 億m3，為保證上游大庫(kù)與反調(diào)節(jié)水庫(kù)之間的生態(tài)養(yǎng)魚(yú)，水位實(shí)際調(diào)節(jié)范圍為1m。在反調(diào)節(jié)水庫(kù)建成之前，吉爾站至現(xiàn)反調(diào)節(jié)水庫(kù)的流量傳播時(shí)間為2h，至此水庫(kù)建成后傳播時(shí)間由于蓄水壅水的原因縮短為0.5h，增加了預(yù)報(bào)的難度加大，同時(shí)為防洪度汛帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

2.2 混合性產(chǎn)流特性

吉爾河產(chǎn)流屬于冰川融雪和降雨徑流混合產(chǎn)流模式，此種產(chǎn)流模式，產(chǎn)流條件受熱力因素的制約較強(qiáng)，與雪線融雪高度及氣溫零度層高度成正比關(guān)系。降雨洪水是由降雨天氣系統(tǒng)形成，往往強(qiáng)降雨系統(tǒng)導(dǎo)致較大降溫，中高山區(qū)為固態(tài)降水，遏制了融雪水量，因此這兩種洪水互相制約。洪水變化趨勢(shì)不甚明顯。此種洪水因互相制約，形成了雨前升溫型和雨后升溫型洪水。雨前升溫型洪水，其水量前期組成為融雪洪水，此種洪水過(guò)程較為平緩，降雨過(guò)程中形成的水量變化較大，降雨結(jié)束后產(chǎn)生的水量可能明顯少于升溫前水量;雨后升溫型洪水，其變化過(guò)程較為復(fù)雜，在降雨過(guò)程中由于氣溫的驟降導(dǎo)致水量減少，降雨過(guò)程產(chǎn)流較少，甚至?xí)?dǎo)致在雨后幾天內(nèi)水量減少至降雨之前的基準(zhǔn)，對(duì)于這類(lèi)洪水主要是觀察其在降雨過(guò)程后0℃層的變化趨勢(shì)，以此判斷會(huì)不會(huì)產(chǎn)生洪水。

3 線性關(guān)系

為了掌握調(diào)度的主動(dòng)權(quán)，預(yù)報(bào)吉爾站的整點(diǎn)流量，通過(guò)利用上游河道整點(diǎn)流量系列資料，在經(jīng)過(guò)山區(qū)暴雨河流延遲演算模型測(cè)算流量傳播的基礎(chǔ)上，假定在產(chǎn)流及河道基本條件(氣象因素、土壤因素、植被因素及前期氣候因素)一致的前提下，利用線性回歸方程，建立線性關(guān)系，計(jì)算出a、b 值。

(1)任意選取系列建立回歸模型，以吉爾河t 時(shí)段的流量為因變量y，以上游河段t－2 時(shí)段的流量為自變量x，建立一元回歸模型，即

y = a + bx

(2)隨機(jī)抽取一組數(shù)據(jù)作為計(jì)算基礎(chǔ)，同時(shí)保證其數(shù)據(jù)潛在規(guī)律的普遍性，計(jì)算各個(gè)參數(shù):

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

(3)相關(guān)檢驗(yàn)。在α =0.05 時(shí)，自由度=n－2 =18，查得R0.05=0.444。算得R =0.781 ＞0.444。說(shuō)明線性關(guān)系合理，存在線性關(guān)系，且關(guān)系較為規(guī)律。

4 預(yù)報(bào)精度及精度誤差原因分析

通過(guò)多段隨機(jī)系列選取，預(yù)報(bào)精度單個(gè)方案達(dá)到90%，峰現(xiàn)時(shí)間偏差約為0 ～0.5h(見(jiàn)表2)。通過(guò)瞬時(shí)單位線的參數(shù)變化，對(duì)于洪水預(yù)報(bào)，特別是推求可能最大洪水，具有非常重要的意義。

表1 相關(guān)性分析參數(shù)計(jì)算結(jié)果

表2 預(yù)報(bào)精度及誤差計(jì)算表

經(jīng)多次反復(fù)計(jì)算，預(yù)報(bào)精度系列選取超過(guò)14h，預(yù)報(bào)精度降低20%，精度的降低主要取決于以下主要因素:①山溪性河流突發(fā)性山洪;②系數(shù)的人為選取;③預(yù)報(bào)系列選取;④北方晝夜溫差變化大。

5 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于產(chǎn)流模式成因復(fù)雜、產(chǎn)流成因不確定、預(yù)報(bào)模型不成熟的小河道，短期預(yù)報(bào)可視為存在上下游線性關(guān)系，通過(guò)計(jì)算線性關(guān)系系數(shù)，選定預(yù)報(bào)系列，可進(jìn)行短系列短時(shí)預(yù)報(bào)。對(duì)河道突發(fā)洪水有一定的預(yù)警功效，能夠指導(dǎo)調(diào)度。