北洛河狀頭水文站預報方案修訂

任會民

（陜西省西安水文水資源勘測局 陜西 西安 710068）

狀頭水文站目前采用的洪水預報方案是根據1984年以前上下游洪峰資料制定的。近年來由于狀頭水文站兩次下遷、區間水利工程逐漸增多，預報方案需要進行修訂。

1 流域概況

北洛河是渭河兩大支流之一，發源于陜西省定邊縣白于山南麓的草梁山。河流分為三支，西支為石澇河，中支為水泉溝，東支為亂石川，在吳旗縣匯流后稱為北洛河。河流自西北流向東南，經志丹、甘泉、富縣、洛川、黃陵、宜君、澄城、白水、蒲城、大荔至三河口入渭河，全長680.3km，流域面積26905km2，河流平均比降1.98‰。北洛河是一條發達河流，較大支流有10余條，流域面積大于1000 km2的支流有葫蘆河、沮河、頭道川、周水河，水系呈羽毛型。流域植被森林區和草地占流域面積的45.7%。

北洛河上、中、下游分別屬陜北黃土丘陵溝壑區、黃土塬、渭北黃土高原臺塬區。氣候處在陜北溫帶干旱區和關中暖濕帶半干旱區。北洛河多年平均降雨量為555mm，森林覆蓋率25.3%，屬暖溫帶大陸性半干旱季風氣候，年平均氣溫13.3℃，測驗段面順直，斷面河床由泥沙組成。北洛河多年平均天然年徑流量9.97億m3，年平均輸沙量9990萬t。

狀頭站設立于1933年5月，1934年由于修建洛惠渠大壩影響，下遷至澄城縣交道鄉西固市村，改為狀頭（二）站。1997年設施被“94·9”洪水沖毀，下遷至蒲城縣東陳鎮堯堡村，改為狀頭（三）站。2000年受洛河大橋影響，下遷至蒲城縣永豐鎮蔡村西禹公路洛河橋邊，改名為狀頭（四）站。該站地處渭北丘陵區。流域面積25645km2，距河口里程130 km。洪水主要來源于交口河以上干流，洪峰多為單式洪峰，峰形尖瘦，水位流量關系多成繩套。

狀頭（四）站位于蒲城縣永豐鎮蔡村，東經 109°50′，北緯 35°00′，流域面積25645km2，距河口里程130km。該站地處渭北丘陵區，北洛河下游控制站，國家重要水文站。主要為開發引洛灌溉工程收集資料，收集北洛河下游段水文特征，掌握該河段水量、沙量、水質變化規律，為開發利用北洛河水利資源提供科學依據，為北洛河下游及三門峽庫區防汛提供雨水情報、預報，為洛惠渠灌溉管理計劃用水服務。本站測驗有水位、流量、含沙量、水溫、降水量、蒸發量、水化、泥顆、墑情9個項目。

在狀頭水文站上游157km北洛河干流設有交口河水文站。該站控制河長393km，集水面積17180km2。北洛河交口河水文站至狀頭水文站區間較大支流有仙姑河、沮河、沙家河、縣西河、白水河、大峪河等，在沙家河上修建有石堡川水庫，白水河上修建有林皋水庫，其中沮河上設有黃陵水文站，見圖1。

2 原預報方案存在的問題

狀頭水文站現采用的是1989年《黃河流域實用水文預報方案》中制定的交口河—狀頭站預報方案，該方案是用1984年以前上下洪峰流量資料，采用區間平均雨量為參數，進行洪峰流量相關完成預報的。

近年來，全社會對水情信息的精度需求越來越高，水情信息的采集傳輸處理方式發生了根本變化，原預報方案已不能滿足水文情報預報業務發展的需求，本次修訂有待于精度的進一步提升。原狀頭站洪水預報中發現存在以下問題：

表1 北洛河交口河—狀頭洪峰流量預報方案選用資料表

圖1 交口河—狀頭站區間水系圖

圖2 北洛河—狀頭洪峰流量相關圖

圖3 北洛河—狀頭洪峰傳播時間相關圖

（1）由于斷面下遷，原方案中采用的洪峰流量在現斷面一般應偏小。

（2）1989年預報方案最大洪峰流量值為4200m3/s，超出部分無法進行查讀預報。

（3）出現小于500m3/s流量預報欠準的現象。

3 資料選用

收集1932年～2006年交口河—狀頭站上下游出現的洪峰流量資料進行分析。由于交口河站系1952年設立，以前兩站僅采用調查到的1932年、1940年兩年較大洪水資料。其中對2003年、2005年、2006年的小流量資料進行舍棄，總計選擇1932年～1996年洪水場次55次，包括了大、中、小各種代表年份的洪水。

由于兩站均為國家基本水文站，所收集到的資料中，除有兩次調查洪水資料外，其余均為實測資料，均真實可靠；雖然狀頭站斷面兩次遷移，但是大的洪峰資料在新斷面變化較小且有規律，認為具有一致性；兩站預報所采用的資料中，最大洪水均為實測，無需延長，故代表性好。可見其資料的可靠性、一致性、代表性均很好。選用資料情況見表1。

選取區間平均雨量為建立預報的參數。區間平均雨量采用交口河、張村驛、黃陵、北塬、狀頭站的平均值。

4 預報要素特性分析

交口河至狀頭河段，平均比降為2.73‰，遠比全河平均比降大，洪峰沿程變化不明顯，但增減趨勢接近于45°線。從兩站洪峰流量過程線上明顯可以看出，交口河洪水已到洪峰，而狀頭站還未起漲或才開始起漲。從峰形上看，如果區間無降水，狀頭站峰形比交口河更為尖瘦、洪量小；如果區間普遍降水或由上到下降水遞增，峰形、洪量反之。經分析，區間無降水或降水很小，在交口河洪峰之后，洪峰呈消減，相關點子向左偏；若區間普遍降水或由上到下降水呈遞增，洪峰也隨之增大，相關點子向右偏，不過各類相似峰的點子比較規律，形成較明顯的一簇相關線，相關關系比較好。因此，根據其河段特性，采用上下游相應洪峰流量相關法建立狀頭站的預報方案。

5 預報方案的建立

交口河—狀頭站預報方案采用相應水位（流量）相關法為依據建立。采用下游站同時水位作參數的作用在于：①反應洪水波本身水力條件對上，下游相應水位（流量）關系的影響；②反應部分區間入流的影響。在實際工作當中，下游同時水位又容易得到，因此，以它為參數的相關圖應用比較廣泛。其相關關系式為：

（1）洪峰流量預報圖的建立，以區間平均降雨量30mm、40mm、50mm為參數建立相關關系。由于所選用的55次洪水資料多為狀頭斷面洪峰流量，建立下遷后的狀頭斷面相關關系時，3000m3/s以上考慮實測點子偏小5%。

即：Q下，t+τ=f(Q上，t、p)

（2）傳播時間相關圖的建立，依據交口河站洪峰出現時間與狀頭站相應洪峰出現時間之時距和交口河站的洪峰流量建立相關關系。

即:τ=f（Q上，t）

6 預報方案精度分析

6.1 精度評定

根據中國行業標準SL250—2000《水文情報預報規范》對方案進行評定。交口河—狀頭預報方案的洪峰流量合格率為89.1%，方案的總體合格率QR為90.9%。SL250—2000《水文情報預報規范》表3.5.5預報項目精度等級表規定QR≥85%預報精度達甲等，可見建立的方案合格，可用于發布正式預報。

6.2 精度檢驗

7 結論

預報方案修訂后，流量在500m3/s以上時洪水預報精度較高，并將查讀最大流量由4200m3/s延伸到8000m3/s。狀頭站發布預報任務的要求是流量達到1000m3/s以上，本預報方案完全滿足發布預報任務的需要。在平時小于預報要求的洪水測驗中，本站可參照預報值進行測洪安排。陜西水利