一种新的汇流时间计算方法在滃江水文站洪水预报中的应用探讨.doc

一种新的汇流时间计算方法在滃江水文站洪水预报中的应用探讨 摘 要:汇流时间是净雨到流域出口形成洪峰所需要的时间，是流域洪水特征重要参数。本文探讨了试错法在滃江水文站汇流时间计算中的应用，并通过建立降雨~洪水之间过程相关的数值化拟合表达式，对汇流时间直接用于洪水预报的具体方法进行了探讨。 关键词：汇流时间；滃江水文站；洪水预报；探讨 滃江水文站基本情况 站点基本情况 滃江水文站位于广东省翁源县官渡镇河唇刘屋（见图1），是滃江流域的区域代表站，集水面积2000km2，东经113°55′，北纬24°18′，河长91km，平均坡降2.19‰。 气候、水文特征 滃江流域属于亚热带季风气候区，滃江流域地处粤北山区南麓，受南海海洋性气候影响较大，多年平均降水量在1800mm左右，在3~8月降雨量占全年的75%以上，具有明显的季节性。滃江水文站多年平均流量为55.7m3/s，干支流坡降较大，汇流时间短，洪水过程急涨急落。 图1 滃江水文站及上游流域图 当前主要预报方法 该站上游未建其他水文位站，故主要预报方案为降雨径流相关。滃江水文站上游有较长时间雨量观测的站点共有11个。本文采用滃江站及流域内的11个雨量站的1955年以后的资料，利用造峰雨量为主预报变量，流量涨幅为预报对象，编制单一线预报方案。根据《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）统计方案合格率为60.4%，属于丙等方案，只能用于参考，必须采用其他方法进行修正才能用于发布。 暴雨中心法确定汇流时间 采用历史上发生的多场洪水，找出每场洪水的暴雨中心；若暴雨中心只有一个雨量站的，找出暴雨结束时间与洪峰出现时间，作为汇流时间；若暴雨中心有两个的，则分别找出暴雨中心各个雨量站的汇流时间；若暴雨中心超过2个站或不明显的，则不参与计算。将统计出的汇流时间按照站点进行分组，采用平均值或众数作为该站点的汇流时间。 本文选用滃江水文站以上1976~2010年共35年的水文、降雨观测资料，共摘录出39场洪水用于统计汇流时间。汇流时间计算结果如表1。 表1 滃江水文站上游各雨量站汇流时间表 站名 小石示 贵东 陂头 鲁溪 松塘 高陂 牛屎坜 石示头 翁源 三华 滃江 汇流时间（h） 13 11 10 11 9 8 8 7 5 3 1 试错法寻找最优汇流时间 水文学原理 根据单位线基本原理，可以推论以下两个重要结论： 雨洪涨率对应规律 单位线具有线性、倍比及叠加原则，流量涨率是流量在时间上的一次函数，故同理，流量涨率也同样满足线性、倍比及叠加原则，满足以下公式： (1) 式中： ：流域出口断面时段末的流量涨率； ：时段净雨量； ：单位线流量涨率； ：净雨时段数； ：单位线底长时段数。 由此可见，流量过程涨率和雨量强度是呈正比关系的；在同一个水文站，雨量强度越大，流量涨率越大；流量的涨率最快的部分一般都和降雨强度最大的部分具有一定对比关系。因此，在运用降雨径流方法进行洪水预报时，可利用雨洪涨率关系，将降雨过程用于洪水过程修正。 涨水历时 根据以上推断，涨水历时与降雨历时同样存在对应关系，这种对应关系可分为两种表现形式：a) 一定的涨水速率所保持的时间是与对应降雨所保持的历时相关的；b) 总的涨水历时与总的降雨历时具有相关关系，一般符合 （2） 式中： ：洪水涨水历时； ：降雨历时； ：单位线涨水段的时段长。 试错计算 根据以上推论，采用试错法来计算流域内各个站点的最优汇流时间。若流域内有N个雨量站，假定各雨量站的汇流时间分别为t1，t2，……tn，则可以得到一组汇流时间，采用以下公式重新计算流域平均雨量： （3） 其中： ：时刻的流域平均雨量； ：流域内雨量站数量； ：第i个站点的汇流时间； ：第i个雨量站对应汇流时间之前的降雨量。 将新的平均雨量过程（p）与流量涨差（）过程建立一一对应的相关，采用相关系数公式计算两个样本的相关系数，并可以得到两个变量之间的相关系数。 对第i个雨量站，汇流时间ti存在一合理区间[Tsi,Tei]，对该区间内的各个时间值构成的全部汇流时间组合进行遍历，寻找出相关系数最好的一个组合，即为流域各雨量站最优汇流时间。 3.3滃江水文站汇流相关计算 本文随机挑选了滃江水文200207192005050920050623200806182010062111场洪水按照洪水级别划分为大洪水、小洪水两个样本集，采用试错法分别计算两个样本集的各个站点的最优汇流时间，