關(guān)于河道洪水水位流量預(yù)報方法研究

【摘要】流量和水位是河道預(yù)報中最主要的水文要素。為了研究建成后河段中河道流量和水位的變化過程，本文對河道洪水流量和水位預(yù)報方法進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】河道水位；流量預(yù)報；方法

1案例分析

河流以長江中下游河段某水文站為例，當(dāng)已知當(dāng)天該站流量、水位和下游水文站水位時，利用天然河道預(yù)報新方法可預(yù)報第二天該站的水位。研究結(jié)果表明，預(yù)報平均水位與實際發(fā)生水位過程上趨于一致，預(yù)報平均水位誤差不超過1.0m。該水文站位于長江中下游，距下游水文站120km。該水位不僅受上游來流的影響，而且還受到長江頂托影響。

2河道水位流量關(guān)系（見表1）

這項關(guān)系要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟煌髑闆r的多次實測流量和其相應(yīng)的水位來確定，通常用經(jīng)驗曲線、經(jīng)驗方程或表格等形式表達(dá)。水位流量關(guān)系有穩(wěn)定的，也有不穩(wěn)定的。流量測驗技術(shù)比較復(fù)雜、耗資比較昂貴，難以連續(xù)進(jìn)行，而連續(xù)地觀讀水位則容易辦到，因此通常將連續(xù)的水位資料，通過水位流量關(guān)系推算、轉(zhuǎn)換為連續(xù)的流量資料，供水文計算或水文預(yù)報分析使用；有時也因某種需要，由流量通過水位流量關(guān)系反推水位，如河道防汛水位，閘壩電站下游水位等。所以，水位流量關(guān)系具有重要的實用意義。

2.1穩(wěn)定的水位流量關(guān)系

在較長時期內(nèi)，某斷面的實測流量與相應(yīng)水位的點據(jù)呈密集帶狀分布，可用一條單一曲線來表示。這就是穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。在這種條件下，同一個水位，就只有一個相應(yīng)的流量，水位流量關(guān)系就成為單一的曲線。水文測站斷面總是盡可能選擇在那些具備基本穩(wěn)定條件的地方，必要時，用人工鋪設(shè)固定河床或在斷面下游附近建造攔河低堰等方法來創(chuàng)造這種穩(wěn)定條件。應(yīng)用穩(wěn)定的水位流量關(guān)系對于編制逐日平均流量、洪水水文要素摘錄表和因工程設(shè)計或防汛需要推求各種水位或流量都十分方便。

2.2不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系

因受一種或幾種因素的影響，實測流量與相應(yīng)水位的點據(jù)不能呈密集帶狀分布，難以用一條單一曲線表示，同一水位（或流量）具有多個流量（或水位）與之對應(yīng)，這就是不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。引起這種水位流量關(guān)系變動的因素有：（1）河床沖淤，使同水位的斷面面積發(fā)生變化，影響流量，多沙河流沖淤嚴(yán)重，這種變化尤為劇烈。（2）洪水漲落，漲水與落水階段，河道水面比降不同，流速不同導(dǎo)致同水位下流量不同，漲落急劇的河流，這種變化比較明顯。（3）變動回水，在河流的中下游，河渠水位受支流匯合、閘門啟閉、湖水頂托等影響，使水面比降發(fā)生變化，引起水位流量關(guān)系的不穩(wěn)定。（4）結(jié)冰、水生植物等也能導(dǎo)致斷面面積和糙率等一些水力因素的變化而影響水位流量關(guān)系。

2.3水位流量關(guān)系曲線的延長

如果因條件限制，不能測得最高、最低水位的相應(yīng)流量，在無實測流量的水位幅度內(nèi)，要對水位流量關(guān)系曲線作高低水的延長。對于高水，往往可以根據(jù)實測的、調(diào)查的、推估的比降和斷面等資料用水力學(xué)公式推算洪峰流量，用相應(yīng)水位點在圖上作為控制，進(jìn)行延長。對于低水，往往可以找出斷流水位，以該水位與縱坐標(biāo)的交點作為控制，進(jìn)行延長。曲線延長是否恰當(dāng)，會直接影響最大最小流量洪枯水期徑流量等的正確確定，而這些重要數(shù)據(jù)有時關(guān)系到工程設(shè)計項目的規(guī)模和尺寸，因此在延長時，特別是在外延幅度較大時，必須十分慎重。

3河道流量與洪水預(yù)報

3.1河道相應(yīng)水位（流量）預(yù)報

3.1.1洪峰水位（流量）預(yù)報

在分析大量實測河段上、下游斷面水位（流量）過程線的同位相水位（流量）之間定量關(guān)系及其傳播時間變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立經(jīng)驗預(yù)報方案。

3.1.2水位（流量）過程預(yù)報

在防汛工作中，洪峰及其出現(xiàn)時間是一個很重要的預(yù)報要素，但在大江大河及有些河流的中下游，洪水歷時很長，往往還要預(yù)報水位（流量）過程以彌補(bǔ)洪峰預(yù)報的不足。過程預(yù)報可以采用洪峰水位制作的關(guān)系并采用現(xiàn)時校正的方法進(jìn)行。由于篇幅所限，不再展開細(xì)述，可以參考相關(guān)的文獻(xiàn)。

3.2回水、感潮河段的水位（流量）預(yù)報

3.2.1受變動回水頂托影響河段的水位（流量）預(yù)報

在干、支流或河、湖匯合處附近的河段，上游來水與支流或湖泊來水之間相互干擾，常發(fā)生回水頂托，影響洪水波運(yùn)行變化特性。建立預(yù)報方案時，要分析上游來水和回水頂托這兩項因素及其作用程度。對于上游干流來水影響為主的河段，可先建立上、下游站相應(yīng)水位（流量）關(guān)系，用反映回水頂托的要素作參數(shù)。

3.2.2感潮河段的水位預(yù)報

感潮河段指受海洋潮汐影響的入海河流的下游河段。感潮河段的水情變化除與上游來水有關(guān)外，還受潮汐波動的作用，若遇臺風(fēng)和暴雨，常使感潮河段水位抬高。

4結(jié)束語

本文所舉實例河段為長江中下游復(fù)雜河段，既有上游四口分流影響，又有下游長江出流影響。如按一般洪水預(yù)報計算，復(fù)雜的江湖關(guān)系給計算帶來極大的困難，需要引入更多的水流條件和河道形態(tài)數(shù)據(jù)，它為河道規(guī)劃提供了設(shè)計依據(jù)，也為河道的防洪減災(zāi)工作提供了決策依據(jù)，具有較強(qiáng)的實用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]滕凱.河道洪水流量預(yù)測方法研究[J].中國防汛抗旱， 2014 （6） ：19-22.

[2]戴清.天然河道水位預(yù)報新方法初步研究[J].中國水利，2010（10）.

[3]楊國寶，周宏穎.河道水位流量預(yù)報方法研究[J].城市建設(shè)理論研究，2013（15）.