南汀河流域河系洪水預報方案構(gòu)建及應用分析

摘要：根據(jù)南汀河流域現(xiàn)有水文、雨量站網(wǎng)資料，運用中國洪水預報系統(tǒng)，分別制作了南汀河干支流5個水文站單站洪水預報方案。根據(jù)河系所有子流域的上下游拓撲關系，將流域河系5個單站洪水預報方案構(gòu)建南汀河河系預報，并用大、中、小不同洪水量級進行了預報實例分析。分析結(jié)果表明：南汀河河系預報構(gòu)建后，較單站預報時間縮短了4-5倍，有效提高了預報時效，可為開展南汀河預報、防汛減災提供技術(shù)服務支撐。

關鍵詞：洪水預報;河系預報;南汀河流域;云南省

中圖法分類號：P338

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2020.08.002

1 研究背景

南汀河屬怒江左岸一級支流，流經(jīng)云南省西南部，為中緬國際河流。境內(nèi)流域面積8 245 km2，全部屬于云南省臨滄市，流域涉及臨滄市6個縣區(qū)33個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。南汀河干流上游為臨滄市主城區(qū)，下游為臨滄市最大壩區(qū)——孟定壩，該壩區(qū)為臨滄市主要糧食、經(jīng)濟作物產(chǎn)區(qū)。流域暴雨主要受孟加拉灣西南暖濕氣流影響，流域內(nèi)洪水主要由暴雨產(chǎn)生，暴雨洪水頻繁，下游孟定段為云南省級主要防洪河段。南汀河流域河流眾多，河系發(fā)育，集水面積大于100 km2的支流有9條，目前設有5個水文站，71個雨量站，南汀河流域河系及站網(wǎng)分布詳見圖1。本文提出利用流域內(nèi)已有暴雨洪水資料，編制南汀河流域的河系預報，提高預報效率，為南汀河流域防汛測報、應急救援、管理保護、防洪減災提供技術(shù)支撐和科學、準確的決策支持。

2 南汀河流域河系預報

南汀河流域河系預報是利用南汀河流域每個子流域的實時降雨量值和流量值、預設的未來降雨量值、上游子流域水庫調(diào)度方式、率定后的參數(shù)及預報模型，并根據(jù)河系所有子流域的上下游拓撲關系，得出南汀河流域上所有子流域的預報結(jié)果[1-3]。

2.1 單站預報

根據(jù)南汀河流域5個水文站控制流域概況及資料情況，自上而下制訂單站預報方案如下：

（1）上游左翼支流西河設有西河水文站，控制面積193 km2。預報方案采用的方法是：方案有一個輸入，根據(jù)流域內(nèi)雨量站點，采用SMS_3（新安江三水源蓄滿產(chǎn)流模型）和LAG3（三水源滯后演算匯流模型）[4]，擬合西河水文站洪水進行預報。

（2）干流上游大文水文站，控制面積651 km2。預報方案采用的方法是：方案有3個輸入，將西河水文站、博尚水庫分別作為一個輸入，采用馬斯京根河道連續(xù)演算法（MSK）演算至大文水文站出口斷面;博尚一西河一大文水文站區(qū)間流域為另一個輸入，區(qū)間采用SMS_3和LAG_3，演算至大文水文站出口斷面。把所得過程疊加得到大文水文站流量過程。

（3）干流下游姑老河水文站，控制面積4 185 km2。預報方案采用的方法是：方案有2個輸入，將大文水文站作為一個輸入，采用MSK演算至大文水文站出口斷面;大文一姑老河水文站區(qū)間流域為另一個輸入，區(qū)間采用SMS_3和LAG_3，演算至姑老河水文站出口斷面。把所得過程疊加得到大姑老河水文站流量過程。

（4）下游右翼支流南捧河設有鳳尾壩水文站，控制面積712 km2。預報方案采用方法為：方案有2個輸入，將幫海水位站作為一個輸入，采用MSK演算至鳳尾壩水文站出口斷面;幫海一鳳尾壩區(qū)間流域為另一個輸入，區(qū)間采用SMS_3和LAG_3，演算至鳳尾壩水文站出口斷面。把所得過程疊加得到鳳尾壩水文站流量過程。

（5）大灣江水文站控制面積7 986 km2。預報方案采用的方法是：方案有3個輸入，將姑老河和風尾壩水文站分別作為一個輸入，采用MSK演算至大灣江水文站出口斷面;姑老河一鳳尾壩一大灣江水文站區(qū)間流域為另一個輸入，區(qū)間采用SMS_3和LAG_3，演算至大灣江水文站出口斷面。把所得過程疊加得到大灣江水文站流量過程。

在建立單站預報方案過程中，預報方案模型參數(shù)成果均選用一定時期的連續(xù)歷史資料，其中包括大、中、小不同量級的洪水，特別是21世紀以來的大洪水資料，進行率定優(yōu)選[5]。

2.2 河系預報

單站預報方案構(gòu)建率定完成后，根據(jù)南汀河流域所有子流域的上下游拓撲關系，通過區(qū)域管理模塊，將流域河系上5個站點預報方案進行河系預報構(gòu)建[6]，其結(jié)構(gòu)見圖2。

2.3 應用實例分析

以南汀河下游干流控制站姑老河水文站64 a實測洪水資料為基礎，分析出南汀河大、中、小洪水量級，以“20140722”“20170911”“20180726”洪水分別作為大、中、小典型洪水，對南汀河7個水文預報斷面進行單站預報，并采用南汀河河系預報進行實例分析如下。

（1） 2014年7月20日受第九號超強臺風“威馬遜”減弱為熱帶風暴影響，南汀河出現(xiàn)大范圍暴雨、大暴雨，此次降水過程歷時長、強度大，致使南汀河全流域均發(fā)生30～ 50 a一遇洪水，引發(fā)不同程度的洪澇災害。2014年7月21日08：00對南汀河流域未來48 h展開洪水作業(yè)預報。單站預報5個站，平均每站約需4 min，河系預報5個站共約需4～5 min，較單站預報時間縮短4-5倍（見圖3）。預報結(jié)果合格率達88%[7]。預報結(jié)果與實測成果比較詳見表1-5。（2）2017年9月10日08：00對南汀河全流域未來48 h洪水進行作業(yè)預報，單站預報5個站，平均每站約需4 min，河系預報5個站共約需4～5 min，較單站預報時間縮短了4～5倍。預報結(jié)果合格率達76.0%。預報結(jié)果與實測成果比較詳見表6-10。

（3）2018年7月26日08：00對南汀河全流域未來48 h洪水進行作業(yè)預報，單站預報5個站，平均每站約需4 min，河系預報5個站共約需4～5 min，較單站預報時間縮短了4～5倍。預報結(jié)果合格率68.0%。其預報結(jié)果與實測成果比較詳見表11-15。

從以上南汀河流域不同量級洪水預報結(jié)果可知：當發(fā)生全流域降水，洪水量級達到大洪水級別時，采用河系預報的預報結(jié)果總體合格率達85%以上;當洪水量級較小，采用河系預報的預報結(jié)果總體合格率低于70%，這是因為流域內(nèi)集水面積較小的水文預報斷面合格率低。

3 結(jié)語

當南汀河流域發(fā)生大洪水時，河系預報總體合格率達85%以上。南汀河河系預報構(gòu)建后，較單站預報時間縮短了4～5倍，提高了預報時效，取得了防汛減災效益。河系預報是建立在單站預報的基礎上，因此對每個單站預報斷面的模型參數(shù)率定需有一定數(shù)量的歷史資料支撐。由于河系預報可對區(qū)域洪水進行快速作業(yè)預報，并提供防洪重點地區(qū)具有不同預見期和精度的洪水預報成果，同時整合人力資源，因此構(gòu)建河系預報是洪水預報未來發(fā)展的趨勢。

參考文獻：

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[4] 夏達忠.流域洪水預報系統(tǒng)關鍵技術(shù)研究[D].南京：河海大學，2005.

[5] 章四龍，洪水預報系統(tǒng)關鍵技術(shù)研究與實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[6] 水利部水文局.中國洪水預報系統(tǒng)技術(shù)報告和操作手冊[R].北京：水利部水文局，2011.

[7]CB/T 22482-2008水文情報預報規(guī)范[S].

（編輯：唐湘茜）

作者簡介：施曉燕，女，工程師，主要從事水文水資源分析、水文預測預報、水利工程水文分析計算等工作。E-mail： 415770286@qq.com