漳卫南运河2013年中小洪水预报方法及应用

漳卫南运河2013年中小洪水预报方法及应用

1洪水预报难点分析漳河发源于太行山区。它是海河流域漳伟南部云山谷水系的主要支流。流域位于典型的半干旱半湿润地区。雨水在年内发生了很大变化，一年内分布不均。漳河观台以上控制河长307km,集水面积17800km2,降雨主要集中在七八月份,由于地形复杂、下垫面土质多样,降雨强度变化大,洪水预报特别是中小洪水预报难度较大。2013年汛期,针对漳河流域发生的两场强降雨过程,利用漳河水文预报模型进行了洪水过程预测,通过取水径流、土壤含水量修正等方法,取得了较好预报结果,为中小洪水预报积累了经验。2洪水报告方案2.1ppar降雨径流成果漳卫南运河现洪水预报系统使用的洪水预报方法有降雨径流预报法、新安江模型、洪峰流量相关因素法等,根据预报经验,采用降雨径流预报方法。(1)降雨产流量预报。应用P~Pa~R降雨径流经验相关图,其主要参变数有流域面平均降雨量(P)和前期雨量指数(Pa),影响Pa的因素有土壤最大缺水量、土壤含水量的日消退系数。(2)汇流预报。流域汇流应用单位净雨10mm、3h单位线,河道汇流应用分段连续演算的马斯京根法,利用河段的蓄泄关系与水量平衡原理把上断面的流量过程演算到下断面,通过计算机建立二维误差函数,根据实测值及时校正预报的各个流量过程。应用经验表明,大中洪水预报中应用结果较佳,峰量误差小,但峰现时间误差相对稍大。2.2水库以上区间根据漳河干支流及流域主要特性,漳河流域洪水预报分6个区间:浊漳河的关河水库以上区间,后湾水库以上区间,漳泽水库以上区间,三库石梁区间,清漳河匡门口站以上区间,石梁、匡门口—观台之间的区间(简称石匡观区间)。因为浊漳河的3个水库以上的区间有闸门影响,预报中不考虑水库以上区间,只考虑其下泄水量对石梁站的影响。对其他3个区间应用降雨径流预报方案进行区间产汇流计算,石梁、匡门口流量经河道演算至观台。2.3预报精度区间的确定(1)三库石梁区间。石梁水文站位于浊漳河上游,为三库石梁区间的控制站,控制着上游关河水库、后湾水库和漳泽水库3座大型水库以及区间众多的中小型水库。三库石梁区间地形多为丘陵盆地,土质松散,土壤含水量易饱和。汛期重点监控三大水库出库流量变化,在汇流计算中充分考虑水库加大泄量引起的河道水流快速上涨带来的影响,对流量和传播时间进行修正。(2)匡门口以上区间。匡门口水文站位于清漳河下游干流上,是匡门口以上区间的控制站,控制着清漳河94%的流域面积。区间坡陡流急,且为石质山区,降雨强度小时下渗较多、地表产流量较低,降雨强度大时能较快形成洪峰,在实时作业预报中降雨强度大时考虑汇流时间,可适当提前一个时段。本区间水利工程较少,选择相应洪水量级的汇流单位线,按照预报方案实施作业预报即可达到精度要求。(3)石匡观区间。观台水文站是石匡观区间的控制站,是整个漳河山区的出口控制站,也是岳城水库的入库站。该站预报的精度和质量对全流域的防汛调度、水资源利用起到非常重要的作用。观台的入流为区间降雨汇流和上游石梁站、匡门口站的河道汇流的三部分预报结果的叠加,得出岳城水库入库产、汇流预报。本区间引水工程错综复杂,较大的引水工程红旗渠、大跃峰渠、小跃峰渠及跃进渠等常年引水,其设计引水流量合计为93.0m3/s,在平水年和枯水年份预报中需要特别考虑。2013年7月15日—8月15日平均日引水量55.3m3/s,在实时作业预报时,实时监控引水流量的变化情况,充分考虑其对观台流量变化带来的影响。3洪水报告结果3.1降雨过程及径流预报(1)降雨过程。2013年7月9—14日,漳河流域普降大到暴雨,面雨量为163.4mm,所有站点的过程雨量都超过100mm,降雨中心在三库石梁区间,最大点雨量石梁站273.6mm。本次降雨持续时间较长,降雨量级较常年偏大,是入汛以来第一场较大降水过程,前期各区间土壤含水量在30%以内,经过此次降雨过程,各个分区土壤含水量均增加50%以上,石匡观区间已接近饱和状态,降雨对后期洪水形成起了重要作用。7月9—14日降雨前后土壤含水量对比见表1,降雨过程如图1所示。(2)径流预报。本次洪水过程主要是持续的强降雨所致,7月10日起流域内各站的水位不断快速上涨,漳泽水库、后湾水库及关河水库入库流量不断增大;7月12日起漳泽水库、关河水库加大向浊漳河的下泄流量,石梁站流量随后快速起涨。在预报过程中,考虑水库泄水流量快速上涨带来的影响,适当地进行流量修正。本次降雨开始前各河道流量较小,7月9日8时匡门口流量0.67m3/s、石梁9.40m3/s、观台流量1.82m3/s,整个流域土壤缺水量大,河道普遍较干,产流主要集中在后期。7月9日8时—14日8时降雨洪水预报和实测值比较,见表2。3.2降雨过程分析(1)降雨过程。2013年7月22日8时—23日8时,受河套南部低涡东移影响,漳河流域普降大到暴雨,24h流域面雨量37.1mm,最大点雨量站为关河水库站68.0mm。此次降雨过后匡门口以上区间土壤含水量几近饱和。本场降雨历时短、强度大,前期土壤含水量较大,产流条件明显。7月22日8时—23日降雨前后土壤含水量对比见表3,降雨过程如图2所示。(2)参数调整和预报。本次预报主要考虑23日凌晨降雨强度大带来的影响,使漳河较快形成洪峰,在应用时校正计算结果后适当调整了峰现时间。7月22日8时—23日8时降雨洪水预报和实测值比较,见表4。3.3峰现时间偏差影响两场降雨过程总降雨量较大,但是第一场降雨历时6d,第二场降雨历时仅1d,降雨强度差别大,且前期雨量、土壤饱和度差别较大,预报结果理想,峰现时间存在误差。总体分析,两场洪水预报的洪峰流量精度较高,4完善预报方案设计(1)全面掌握水利工程调度运用情况。水库工程改变了天然河道的来水规律,引水工程使流域总体水量不平衡,充分掌握这些水利工程调度对流域产汇流的影响有助于提高洪水预报精度。对于三库石梁区间而言,应及时掌握三大水库的调度运行情况,及时调整预报方案。红旗渠、大跃峰渠、小跃峰渠和跃进渠四大灌溉引水渠道常年引水,应实时掌握其引水量变化规律,在作业预报中扣减这部分水量;同时,对于近年内新修建的一些水库堰闸工程应及时统计分析,掌握其影响水流的相关因素。(2)完善和修订预报方案。流域下垫面状态的改变,加之受到城市化进程的影响,使得产汇流条件会发生较大改变,导致汇流时间等方面产生偏差。因此,应根据更近年代更长系列资料更新预报方案。(3)