中國洪水預報系統在那坡站預報中的應用探討

全云嵩

（百色市水文水資源局，廣西 百色 533000））

中國洪水預報系統在那坡站預報中的應用探討

全云嵩

（百色市水文水資源局，廣西 百色 533000））

利用那坡水文站1991～2013年水文資料，采用中國洪水預報系統的應用平臺建立那坡水文站降雨徑流模型洪水預報方案，并利用系統自動進行模型參數的率定和檢驗，結果：洪水預報方案的評定與檢驗合格率達到乙級精度，可用于那坡水文站實時洪水預報作業。

中國洪水預報系統；洪水預報；那坡水文站

1 流域概況

百辦河是右江三級支流。發源于廣西百色市那坡縣城廂鎮中強村念祥屯下方，流經中強村、井蘭底尾、那谷、那馬林馬（平流），再與弄內支流匯合，流經百辦、磚瓦廠、那賴，并在那賴橋下與隆平河匯合，再流到縣氣象局、感馱巖對面從左岸匯入城廂河。東經105°31′至106°5′，北緯22°55′至23°32′，流域面積較小，屬典型的小河流，僅涉及廣西百色市那坡縣城廂鎮。河流所在的那坡縣處桂西南邊陲、云貴高原余脈六韶山南緣，東南與靖西縣相連，西北面與云南省富寧縣毗鄰，南和西南面與越南接壤，擁有207 km的邊境線，是廣西陸地邊界線最長的縣份。百辦河流域那坡縣地處云貴高原余脈六韶山南麓，屬中山地形。西北地勢較高，向東南傾斜，以德隆坡為南北分界線。南部巖層向西南和東南傾斜，北部巖層向北傾斜。境內，北部石山層巒迭嶂，中部、南部土山連綿起伏。城廂鎮北部及坡荷、龍合、定業等鄉，以石灰巖構成的喀斯特巖溶為主。南部包括德隆、百合、百南、平孟、下華、百省、百都、那隆等鄉（鎮），以土山為主，雜有山石。流域內植被良好。地貌上為峰林谷地、峰叢谷地、孤峰平原、峰叢洼地、丘陵洼地或殘丘山坡。地貌成因類型屬溶蝕地貌。流域內主要以石灰巖為主，分裸露和半裸露兩種類型。裸露型巖溶現象發育，喀斯特地貌特征明顯，溶洞發達，地面有漏斗，地下有暗河。半裸露型以峰叢峰林為主；谷地多為巖溶孤峰。主要地形表現為上古生界和中生界石碳泥盆三迭系地層。各時代地層中均夾有火山巖為其特征，褶皺和斷裂均較發育。地形起伏，山勢蜿蜒。

2 預報斷面基本情況

那坡水文站屬國家基本水文站，集水面積43.7 km2，測站高程800 m。測站地點位于珠江流域西江水系百辦河，東經105°49′，北緯23°25′，站址是廣西壯族自治區那坡縣城廂鎮那賴村。設站目的是收集水文資料，分析本“分類”地區的產、匯流參數，為中小型水利水電工程建設提供水文數據。設站日期1980年5月，站舍設在左岸。測驗項目包括降雨、蒸發、流量、水位。測站控制條件為斷面控制。河槽形狀及斷面組成：河槽斷面為矩形，斷面為沙，卵石組成。原設站河床略有沖淤，1984年元月建成平坦V型堰后，1985年8月歷洪水后堰前全部淤積。斷面略有青苔生長。1985、1986年當水位達到806.41 m時，于基上100 m處左岸漫溢分流?？菟?，特別到春灌時，于基上約800 m處有一攔河壩向左岸引到界外灌溉，約占枯水流量30%～40%。實測最高洪水時水面寬30.4 m。一般洪水時順直河段長100 m，水面寬9.1 m，河段比降最大126‰，最小89.3‰，河道比降段現用長度50 m。上比降水尺斷面略有跨越彎道，無橫比降。每年只選擇1-2次較大洪水時期在流量測驗時進行比降觀測。當水位807.63 m以上計算糙率。干流長度14.3 km，干流平均比降15.5‰，流域平均比降3 500‰。流域平均寬度3 060 m，流域平均高度1 102 m，斷面高程800 m。河源高程為1 150 m，河網密度為0.72。河床組成情況：河底為沙，卵石組成，兩岸均為石砌護坡。

3 中國洪水預報系統在那坡站的應用

3.1 方案定義

那坡站斷面（80710600）洪水預報方案有1個方案輸入：那坡（80710600）、所用雨量資料為那馬、弄內、井蘭、那坡共4個站，輸入采用馬斯京根河道連續演算法（MSK），區間輸入采用蓄滿產流模型（SMS）和滯后演算模型（LAG_3，見圖1）。方案計算時段為3 h，方案輸出類型為河道流量，采用水位流量綜合關系線轉換生成河道水位。

圖1 那坡站洪水預報方案框圖

3.2 方案屬性

那坡站段面預報方案包括產流和匯流兩種方案。產流主要為區間產流，采用新安江三水源蓄滿產流模型計算；匯流為區間坡面匯流和河道匯流，分別采用拉格朗日滯后演算法和馬斯京根法計算。

那坡站斷面預報方案屬性如下：

（1）預報站碼：80710600（那坡）；

（2）時段長度：3 h；

（3）預見期：16個時段（48 h）；

（4）預熱期：30 d；

（5）輸出類型：河道流量；

（6）輸入個數：1個；

（7）輸入類型：采用1個流域輸入。

根據所建方案，生成那坡站區間流域邊界（見圖2）。預報方案區間面平均雨量計算采用泰森多邊形法。

3.3 方案采用資料情況

預報方案率定和檢驗選取1991～2013年的雨量、水位、流量過程資料和本站蒸發。所選取的水文資料均經過資料整編、審查和全省（自治區）集中復審匯編，資料系列具有一致性、代表性和可靠性。

3.4 預報方案參數成果

那坡站斷面率定參數采用2002～2010年洪水摘錄資料，總體過程模擬確定系數0.848，達到乙級標準。

3.4.1 三水源蓄滿產流模型（SMS_3）參數

圖2 那坡站預報斷面流域邊界示意圖

文件格式為：

3.4.2 三水源滯后演算匯流模型（LAG_3）參數

文件格式為：

4 預報方案的評定與檢驗

預報方案精度評定按《水文情報預報規范》（GB/T22482-2008）進行。方案或模型的確定性系數是洪水預報過程與實測過程之間的吻合程度的指標。

那坡站預報方案采用2002～2010年共30場洪水進行率定，率定及檢驗方法均采用單純型方法，采用泰森多邊形法計算雨量權重。率定的確定性系數為0.848，達到乙級標準。

那坡站預報方案檢驗采用2011～2013年資料整編數據共4場洪水進行檢驗，檢驗確定性系數0.847，達到乙級標準。

4.1 方案率定與檢驗

洪峰流量預報以實測洪峰流量的20%作為許可誤差，峰現時間取兩個計算時段長（即6 h）作為許可誤差，洪量預報以實測洪量的20%作為許可誤差。

率定期洪峰流量合格17場，合格率僅56.7%，低于丙級；峰現時間合格22場，合格率73.3%，達乙級標準；洪量合格場次17場，合格56.7%，低于丙級。

檢驗期洪峰流量合格3場，合格率75%，達到乙級標準；峰現時間合格4場，合格率100%，達甲級標準；洪量合格場次2場，合格50%，低于丙級。

4.2 合理性分析

從率定過程和檢驗結果看，率定期確定性系數為0.848，檢驗期確定性系數為0.847。各參數擬合情況較好，參數取值基本上符合流域及河道傳播特性，以下著重分析WM、WUMx、WLMx、K、SM、KG、KI、CS。

WM（張力水容量）：110.00，符合南方濕潤地區約為100～140 mm。

WUMx：0.295，WLMx：0.949，濕潤地區WLMx約為0.6～0.9，WUMx+WLMx=1.244，略偏大。

K：1.241，E-601蒸發皿的蒸發接近土壤蒸發能力，取值一般在0.8～1.2之間，略偏大。

SM（流域平均自由水蓄水容量），59.351，跟KK及下墊面有關，合理。

KG、KI：地下徑流和壤中流出流系數，一般KG+KI 0.7，本次結果KG+KI=0.618，稍偏小。

CS：反映洪水過程坦化程度。本次取值認為與流域特性基本一致。

4.2 合理性分析

從率定過程和檢驗結果看，率定期確定性系數為0.848，檢驗期確定性系數為0.847。各參數擬合情況較好，參數取值基本上符合流域及河道傳播特性，以下著重分析WM、WUMx、WLMx、K、SM、KG、KI、CS。

WM（張力水容量）：110.00，符合南方濕潤地區約為100～140 mm。

WUMx ：0.295，WLMx：0.949，濕潤地區WLMx約為0.6～0.9，WUMx+WLMx=1.244，略偏大。

K：1.241，E-601蒸發皿的蒸發接近土壤蒸發能力，取值一般在0.8～1.2之間，略偏大。

SM（流域平均自由水蓄水容量），59.351，跟KK及下墊面有關，合理。

KG、KI：地下徑流和壤中流出流系數，一般KG+KI 0.7，本次結果KG+KI=0.618，稍偏小。

CS：反映洪水過程坦化程度。本次取值認為與流域特性基本一致。

4.3 方案適用范圍及限制條件

本預報方案河道匯流采用MSK法，區間產匯流采用SMS_3和LAG_3法。方案適用于線性洪水擴散的河道及南方濕潤和半濕潤蓄滿產流地區，由于百辦河流域的特殊情況，集水面積較小，河長較短，洪水歷時較短，洪峰流量較小及河道河床變化等其他因素的影響，此方案洪水預報合格率較低。方案率定期及檢驗期的確定性系數均達到乙級標準，可用于那坡站洪水過程預報。

5 結語

從方案率定各評定的結果來看，方案的評定與檢驗合格率達到乙級精度，可用于實時的洪水預報作業中。該系統的應用初步解決了那坡水文站長期沒有洪水預報方案的問題，對提高洪水預報的時效性和加快預報手段向現代化發展有積極的意義。在上述那皮站的方案中流域面積較小且沒有考慮流域降雨分布不均勻的問題，模型方案模擬精度不高，下一步研究改進方案的方向是考慮劃分子流域的方法解決降雨分布不均的問題。由于集水面積小，洪水陡漲陡落，預見期太短，建議以降雨預警為主。預報時可增加未參加率定但有實時資料的其它雨量站。考慮率定資料代表性不好，需逐年累積資料及時進行方案修訂，提高預報精度。

（責任編輯：周 群）

Application of China flood forecasting system at Napo Hydrological Station

QUAN Yun-song
(Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City,Baise 533000,China)

For Napo Hydrological Station,based on the records from 1991 to 2013,a rainfall-runoff model was set up with China flood forecasting system.Calibration and examination of model parameters was conducted automatically by the system.The flood forecasting scheme is evaluated and examined up to standard of grade B,and can be used by Napo station.

China flood forecasting system;flood forecasting;Napo hydrological station

P338.9

B

1003-1510（2016）06-0009-03

2016-01-09

全云嵩（1974-），男，廣西百色人，廣西百色市水文水資源局工程師，學士，主要從事水文情報預報工作。