柳州市無資料地區中小河流水位站預警預報方法探討

廖文凱

（柳州市水文水資源局，廣西 柳州 545001）

柳州市無資料地區中小河流水位站預警預報方法探討

廖文凱

（柳州市水文水資源局，廣西 柳州 545001）

針對柳州市新建33個中小河流水文（位）站水情預報問題，通過分析這些中小河流的特點，調查測定防洪警戒水位，建立簡單的面降雨量、降雨歷時、起漲水位和洪峰水位的多元回歸模型，整理出預警速查表。實踐證明：該方法效果較好，能較好地開展柳州市中小河流預警預報工作。

中小河流；警戒水位；預報模型；速查表

隨著中小河流水位站的建設完成，中小河流的預警預報工作將成為水情工作的重點和難點。當前沒有足夠資料支撐中國洪水預報系統等相關模型，無法建立適合開展中小河流洪水預警預報的相關預報方案。因此，針對中小流域洪水特點，能夠用較短時間提供科學的及時的洪水預測預報信息十分必要。本文利用函數模型分析編制中小流域實用洪水預報模型，既簡單、實用又有可操作性。

1 柳州市中小河流水文（位）站概況

2011年以來，隨著中小河流水文監測系統的建設，柳州市水文水資源局新建了33個水文（位）站。目前，轄區內共有36個中小河流水文（位）站（集水面積小于3 000 km2），其中集水面積在100 km2以內有6個站，100～250 km2的有11個站，250～500 km2的有8個站，500～1 000 km2的有6個站，1 000～2 000 km2的有4個站。這些中小河流站點由于所處地理位置不同，河流特性也各不相同。如融水縣境內的中小河流屬山區性河流，洪水暴漲暴落，匯流時間短，河道坡降大。而柳江縣境內中小河流地處平原，河道坡降小，匯流時站較長，洪水漲幅較小。當前，柳州市水文水資源局中小河流僅四排、勾難和富樂有較長雨量和水位流量資料系列，其余站點由于是近幾年新建的水位站，無流量資料系列，僅有2～5年水位、雨量資料系列。

2 中小河流特點

與大江大河洪水相比，中小河流在時空分布、成因、形成過程等方面有著顯著不同，歸納有如下特點：

（1）洪水暴漲暴落，洪水強度大，流速快、匯流歷時短，匯流時間一般在6 h以內，個別站主雨峰后0.5 h出現洪峰；

（2）中小河流分布廣、數量多，各種流域自然地理、氣候特征復雜多樣，水文氣象條件也不相同；

（3）中小河流洪水具有季節性、突發性和頻發性，主要發生在夏季，雨季的強降雨往往造成中小河流突發性洪水災害；

（4）中小河流洪水破壞性強，危害大，山區中小河流洪水常伴有泥石流、滑坡等山地災害發生。

3 調查測定警戒水位

開展中小河流水位站的預警預報工作，首先要了解該河流內自然地理特性、歷史洪水情況、水工程設施情況、水情站網建設等，并通過調查測量，測定該河段的防洪警戒水位。

當前，部分中小河流防洪標準為3～5 a，大多數中小河流不設防。在調查設立防洪警戒水位的確定，堅持以人為本原則，以洪水淹入居民房、重要的鄉村公路、橋梁的水位作為防洪警戒水位。調查測量以縣級防辦牽頭，水文局、當地鄉鎮一同，調查水文站河段上下游主要鄉鎮、村屯歷史洪水情況，最低受淹居民、單位等，最終商定警戒水位。由縣防汛辦下發文明確中小河流警戒水位，作為水文部門預警預報的依據。

4 預警預報方法[1]

4.1 方法簡介

當前柳州市水文水資源局中小河流水文站多為剛剛設立的站點，沒有流量測驗資料，采用中國洪水預報系統和單位線，預報結果均是流量，無法換算成水位結果。目前新建中小河流收集有近3年雨量、水位資料，而影響中小河流洪水主要因素是次洪面降雨量，降雨歷時和起漲水位，通過對次洪面降雨量，降雨歷時、起漲水位與洪峰水位4因素建立多元回歸方程，得到預報回歸模型。在出現降雨過程后，立即收集面降雨量、降雨歷時和起漲水位，帶入多元回歸方程即可預報出河流洪峰水位。

4.2 預報模型建立

4.2.1 資料收集

以白寺圩水位站為例進行預報模型建立。白寺圩水位站位于廣西柳州市鹿寨縣中渡鎮白寺圩村大寨屯，距中渡鎮16 km，為洛江上游干流黃臘河控制站。河流平均坡降2.58‰，流域面積232 km2。流域內有魯腳、桐隘、黃臘3個雨量站和白寺圩水位站，分別按如下方法收集次洪面降雨量，降雨歷時、起漲水位與洪峰水位；

（1）次洪面降雨量計算。起始降雨量以小時面平均降雨量大于3 mm開始計，至最大3 h降雨量止，統計計算次洪面降雨量；

（2）降雨歷時T歷。起始降雨量以小時面平均降雨量大于3 mm開始計，至最大3 h降雨量止，統計計算降雨歷時；

（3）起漲水位Z起。統計本次洪水的起漲水位；

（4）峰現時間。最大3 h降雨量止的時間至洪峰水位出現時間的差值。

相關因素統計見表1。

表1 預報相關因素統計

4.2.2 建立回歸模型

取各次洪峰水位與相應的P面、T歷、Z起為參數建立多元回歸方程，形式為：Zm、白=aP面+bT歷+dZ起+C，通過對上述11場實測洪水資料，采用最小二乘法原理按似合得出各參數系數，得到預報回歸模型為：

Zm、白=0.01 555P面-0.03 338T歷+0.637Z起+50.8 486

采用上述模型對11場洪水進行評定，結果誤差在0.2 m以內的7場，0.2～0.3 m的3場，0.3～-0.5 m的1場，方案合格率達91%。基本滿足中小河流預警預報要求。

4.3 建立預警雨量速查表

通過預報回歸模型，統計水位達到警戒水位141 m時的不同起漲水位、降雨歷時及面平均降雨量，建立預警雨量速查統計表，便于預警工作的開展（見表2）。

表2 預警雨量速查統計表

5 結語

本文通過對中小河流洪水的面降雨、洪峰水位進行分析，建立了面降雨量、降雨歷時、起洪水位和洪峰水位預報模型，該模型參數少，參數統計簡單，在資料較少，且無流量資料的情況下對中小流域洪水預報具有一定實用價值。柳州市水文水資源局通過使用該方法，已經較好地開展了中小河流預警工作，效果較好。

[1]水利部水文局水文信息中心.中小河流山洪監測與預警預報技術研究[M].北京：科學出版社，2010.

（責任編輯：周 群）

Forecast method of middle and small river level stations in data-less areas of Liuzhou City

LIAO Wen-kai
(Hydrology and Water Resources Bureau of Liuzhou City,Liuzhou 545001,China)

In order to determine the forecast method for the 33 new hydrological(level)stations on middle and small rivers in Liuzhou City,the characteristics of rivers were analyzed;alarm water level was investigated;simple multiple regression model was set up incorporating surface precipitation,rainfall duration,initial rising level and flood peak level;based on which the quick search sheets were made.As demonstrated by practice,this method renders good forecasting effects.

Middle and small rivers;alarm water level;forecast model;quick search sheets

P338

B

1003-1510（2016）06-0001-02

2016-01-09

廖文凱（1971-），男，廣西平南人，廣西柳州市水文水資源局高級工程師，學士，主要從事水文情報預報及水文分析工作。