基于新安江模型的太平口水文站洪水预报.docx

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基于新安江模型的太平口水文站洪水预报

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摘要：本文运用太平口水文站2000年~2014年的历史降雨洪水摘录数据，构建新安江三水源预报模型，基于单纯形法的自动率定与人工经验结合的方法确定方案参数，各参数符合该地区的洪水特性。对2000年~2009年共10年16场次洪水样本进行评定，洪峰流量合格率为87.5%，峰现时间合格率为93.75%。对2010年~2014年6场次洪水样本进行检验，洪峰流量合格率为83.3%，峰现时间合格率为83.3%。综合评定本方案为乙级方案，可用于发布正式预报。

关键词：洪水实时预报；参数率定；新安江模型；太平口水文站

1.概述

新安江模型是河海大学赵人俊教授等提出来的降雨径流预报模型，最初研制的是二水源新安江模型，经过改进和发展，现广为使用的是三水源新安江模型。新安江模型的特点是认为湿润地区主要产流方式为蓄满产流，流域蓄水容量曲线是模型的核心，因此该模型适用于南方湿润地区与半湿润地区的湿润季节，现已成为与我国特色应用较为广泛的一个流域水文模型。本文通过对大樟溪流域清凉溪洪水特性进行分析，探讨了基于该模型的太平口水文站的洪水预报方案编制。

2.案例应用

2.1站点概况

太平口水文站位于福建省福州市永泰县清凉乡太平口村，位于大樟溪流域清凉溪干流上。清凉溪河源位于永泰县盘古乡洋里村，河口位于永泰县樟城镇城关村。流域面积为254km2，河流长度为35km，平均比降为16.6‰。

流域全年降水量在1400~2000mm之间，多年平均降水深为1689.3mm，多年平均净流深为959.4mm。溪谷低丘向高山递增。流域多年平均4～9月的降水量占年总量的73.7%。大樟溪洪水主要来自暴雨，主要出现在梅雨（4～6月）和台风雨（6～9月）两个季节。

太平口水文站是清凉溪干流上的控制站，集水面积为244km2。

2.3资料收集及处理

本次收集到的资料主要包括太平口水文站2000年～2014年的降雨、洪水摘录数据；北山、白云、渔溪3个雨量站20005年～2014年降雨摘录数据。

由于收集到的降雨摘录包含10min、30min、60min的降雨数据以及因降雨较大而产生的不规整数据，故需要将原始数据处理成规整的60min的降雨序列。针对跨小时的降雨数据，根据比例将其分配给不同的时间段，并进行整合以得到规整的小时降雨数据。考虑到要进行确定性系数的计算，本文运用贝塞尔插值方法将选取的实际洪水插值成和模拟的洪水过程相对应的流量过程，同时保留洪峰流量，以提高模拟的精度。

2.4面雨量计算

考虑到太平口水文站的控制流域面积及地形，单纯运用算术平均的方法不能有效反映区域降雨的差异性，故本文面雨采用泰森多边形法进行推求。雨量站权重的推求是依据每个雨量站控制流域面积占全流域面积的比例推求得到的，具体见下表1，太平口站控制流域河流水系站网情况见图1。

太平口水文站控制流域内无蒸发资料，借用大樟溪流域永泰站蒸发资料。

序号

站码

站名

权重

1太平口

0.140

2北山

0.160

3白云

0.266

4渔溪

0.434

5

权重合计

1.0

表1太平口站控制流域雨量站权重分配表

图1太平口站控制流域河流水系站网图

2.5模型构建

太平口水文站控制流域内无其他水文站作为输入，因此太平口站新安江模型方案设置1个计算区域（单元流域）：7121270001（面积243.37km2）。区间产汇流模型分别采用三水源蓄满产流模型（SMS_3）和三水源滞后演算模型（LAG_3）；三水源蓄满产流模型包括蒸散发计算、产流量计算和分水源计算三部分来推求流域产生的净雨。蒸散发计算采用三层蒸散发计算模式，产流计算采用流域蓄水容量曲线来计算，分水源计算采用自由水蓄水库计算。三水源滞后演算模型将洪水波运动中的平移与坦化两种作用分开且一次处理。水流经一连串“线形渠道”滞后一段时间模拟平移，同时经一连串“线性水库”调蓄演算模拟坦化。模型采用VB语言编写，封装后由洪水预报系统接入，方案编制依托洪水预报系统进行。

流域面降雨采用泰森多边形法推求。方案计算步长为1h，方案输出类型为流量。预报方案结构图见图2。

图2太平口站新安江模型结构图

2.6参数率定

本方案根据资料情况选用大中小水年2000年～2009年共10年16场次洪水的资料对参数进行率定，选用2010年～2014年5年6场次洪水的资料校验，率定校验结果见表2。参数取值见表3。部分场次洪水率定验证见图3~图8。

表2太平口水文站新安江模型精度评定与检验表

序号

1

洪水过程起迄时间

开始时间

结束时间

实测

峰现时间

洪峰流量(m3/s)

预报

峰现