經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖法在洪水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用分析

黃琦 胡艷嬌

摘 要：在一些下墊面環(huán)境特殊的流域，由于其下墊面構(gòu)成種類、分布的特殊性，對雨水的下滲、匯流會產(chǎn)生較大影響，有時(shí)傳統(tǒng)預(yù)報(bào)方法難以滿足流域洪水預(yù)報(bào)要求。文章采用傳統(tǒng)相關(guān)圖法對受凍土影響流域洪水預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了分析探討，采用物理成因明確的預(yù)報(bào)因素建立經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系，對受凍土影響流域洪水預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了嘗試應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：特殊流域下墊面；凍土影響；產(chǎn)流、匯流；相關(guān)圖法；預(yù)報(bào)精度

中圖分類號：TV124 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）04-0162-02

Abstract： In some watersheds with special underlying surface environment， because of the particularity of its underlying surface composition and distribution， the infiltration and confluence of Rain Water will be greatly affected， and sometimes the traditional forecasting methods are difficult to meet the flood forecasting requirements of the basin. In this paper， the traditional correlation map method is used to analyze and discuss the flood forecasting method in the basin affected by frozen soil， and the empirical correlation relationship is established by adopting the forecasting factors with clear physical cause of formation. The flood forecasting method in the basin affected by permafrost is analyzed in this paper.

Keywords： underlying surface of special watershed； influence of frozen soil； runoff generation and confluence； correlation graph method； forecasting accuracy

1 流域產(chǎn)流、匯流過程簡介

流域自降雨至流域出現(xiàn)徑流過程，一般先后有地表蓄滲、坡地產(chǎn)流、河網(wǎng)匯流三個(gè)過程。流域經(jīng)過一次降雨過程時(shí)理論上會形成地面徑流和地下徑流。洪水預(yù)報(bào)工作就是要根據(jù)降雨情況預(yù)報(bào)出流域的地表徑流過程。當(dāng)降雨前期流域較干旱時(shí)，流域地表會截留、蒸發(fā)和下滲較多的降雨量，地面產(chǎn)流和河網(wǎng)匯流偏少，相反如果前期流域地表濕潤，則相同的降雨量會大部分產(chǎn)生徑流匯入河道。影響流域產(chǎn)流的因素有以下幾種：面積、土壤種類結(jié)構(gòu)、地形、植被情況、建筑物、地下水、降雨量和降雨強(qiáng)度、降雨分布、土壤含水量、氣溫濕度等，受上述因素綜合影響，目前降雨徑流預(yù)報(bào)方法還難以精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。

2 受凍土影響流域產(chǎn)匯流規(guī)律分析

本文以永翠河流域?yàn)槔榻B相關(guān)圖法在凍土影響流域的預(yù)報(bào)應(yīng)用。流域地貌屬小興安嶺山地特征，位于我省凍土分區(qū)南部，流域下墊面自1月中旬至翌年4月中旬處于封凍狀態(tài)。一般在7月時(shí)，流域下墊面少數(shù)地方上層凍土才完全解凍，其余地區(qū)，尤其是山地陰坡等低洼地帶，始終存在島狀多年凍土，最大深度2.0m左右，凍土分布面積和深度自上游至下游逐漸減小。

流域產(chǎn)匯流受凍土影響分析：

流域內(nèi)的凍土可以在降雨入滲、蒸發(fā)、坡地匯流等多個(gè)方面影響流域的產(chǎn)匯流規(guī)律。凍土透水性較弱降雨無法大量滲入地下，會增加地表凈流的產(chǎn)流量，再就是由于凍層使流域地表和地下水的蒸發(fā)被抑制，實(shí)際蒸發(fā)遠(yuǎn)小于正常蒸發(fā)，遇強(qiáng)降雨時(shí)易產(chǎn)生大洪水。在不連續(xù)凍土區(qū)域的島狀凍土間隙區(qū)域分布較大的土壤孔隙，如果降雨強(qiáng)度較小時(shí)，會導(dǎo)致降雨入滲加大，流域產(chǎn)流則會偏小，這種現(xiàn)象在流域下游地區(qū)比較明顯。

3 經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖預(yù)報(bào)法介紹

由于凍土影響，流域降雨徑流關(guān)系紊亂，傳統(tǒng)的流域匯流單位線以及產(chǎn)流模型等方法難以應(yīng)用。本文根據(jù)降雨和洪峰流量關(guān)系數(shù)據(jù)，結(jié)合降雨強(qiáng)度繪制相關(guān)圖來預(yù)報(bào)流域洪峰流量。

經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖（圖1）可以用來分析物理影響因素間無法定量判斷時(shí)的相關(guān)關(guān)系。選擇時(shí)段降雨量和前期土壤含水量（+Pa）與洪峰流量建立關(guān)系，采用歷史洪水點(diǎn)據(jù)49個(gè)，洪水?dāng)?shù)據(jù)選自1963-2003年場次洪水，由附圖可見，根據(jù)降雨強(qiáng)度劃分出四條關(guān)系線。1線和2線之間降雨強(qiáng)度偏小，一般小于0.5mm/h，2線和3線之間降雨強(qiáng)度適中，3線和4線之間降雨強(qiáng)度較大，在1.0至8.0mm/h之間，這些點(diǎn)據(jù)的降雨中心也多數(shù)處于流域上游凍土分布廣泛地區(qū)，因此洪峰流量偏大，各次洪水點(diǎn)據(jù)歷史擬合合格率為63%，符合丙級預(yù)報(bào)精度標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

4 結(jié)束語

因受凍土影響流域下墊面的特殊性，傳統(tǒng)單一洪水預(yù)報(bào)方法難以應(yīng)用，必須采用多方法綜合來進(jìn)行凍土區(qū)洪水預(yù)報(bào)。本文所述方法預(yù)報(bào)因子雖少但對預(yù)報(bào)影響非常重要，流域（+pa）值綜合反映了降雨和前期土壤含水量情況，降雨強(qiáng)度做為選擇線型的標(biāo)準(zhǔn)具有重要的物理成因意義。相關(guān)圖法限于自身成圖條件，對有效預(yù)報(bào)因素采用較少，外加對凍土規(guī)律認(rèn)識不夠全面深刻，本方法歷史擬合精度還較低，今后還待深入探討提高和完善。

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