新安江三水源模型在柘林水庫洪水預報中的應用

摘要：新安江模型是分散性模型，它把全流域分成許多單元小流域塊，對每個單元流域單獨進行產匯流計算，主要用以考慮降雨在空間上分布不均勻的問題。柘林水庫流域降水量充沛、植被條件良好，采用具有我國特色的新安江模型比較適宜，因而應用新安江模型作洪水預報比較合適且精度較高。

關鍵詞：新安江三水源模型；柘林水庫；洪水預報；水利工程；水電站 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV697 文章編號：1009-2374（2017）05-0061-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.029

1 流域和水庫特征

柘林水利樞紐工程位于贛西北修水干流中游。修水是鄱陽湖水系五大河流之一，發(fā)源于湘鄂邊境幕阜山脈的黃龍山，自西向東流經修水、武寧、永修等縣于吳城注入鄱陽湖。全流域面積14700平方公里，柘林樞紐控制9340平方公里，占全流域的63.5%，干流總長304公里。修水流域屬亞洲東南季風區(qū)，為江西五大暴雨中心之一，多年平均年降水量1579毫米，其中一半降水集中在4～6月，暴雨大多發(fā)生在5～7月，以6月發(fā)生次數最多。

樞紐是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、航運、養(yǎng)殖等綜合效益的水利工程。樞紐主要建筑物有主壩、付壩兩座、溢洪道兩座、泄洪洞、發(fā)電引水系統(tǒng)及廠房、灌溉取水建筑物、通航建筑物等。水電站現共裝有6臺機組，其中原設計4臺機組單機容量4.5萬kW，后擴建增加了2臺機組單機容量12萬kW，電站總裝機為42萬kW。多年平均年發(fā)電量6.9億kW·h，柘林水庫正常高水位為65.0米，汛期限制水位64.0米，死水位50.0米，極限死水位47.0米，設計洪水位70.13米，最高洪水73.01米，水庫總庫容79.2億立方米，其中興利庫容34.47億立方米，防洪庫容32.00億立方米，死庫容15.7億立方米，庫容系數42.7%，徑流利用系數93.4%，為多年調節(jié)水庫。

2 模型運用

新安江模型是分散型結構，它把流域分成許多塊單元流域，對每個單元流域作產匯流計算，得出單元流域的出口流量過程，再進行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量過程。把每個單元流域的出流過程相加，就求得了流域出口的總出流過程。

模型輸入為實測雨量P，實測水面蒸發(fā)EM；輸出為流域出口流量Q，流域蒸散發(fā)E。模型結構及計算方法可分為以下四大部分：

2.1 蒸散發(fā)計算

用三個土層的模型，其參數為深層蒸散發(fā)系數C，蒸散發(fā)折算系數K，包氣帶張力水容量WM，分上層WUM、下層WLM、深層WDM。

2.2 產流量計算

按蓄滿產流概念，參數為包氣帶張力水容量WM、張力水蓄水容量曲線的方次B、不透水面積比值IM。

2.3 分水源計算

分三種水源，即地面徑流RS、地下徑流RG和壤中流RSS。參數為表層土自由水蓄水容量SM、表層自由水蓄水容量曲線的方次EX、表層自由水蓄水量對地下水的出流系數KG及壤中流的出流系數KSS。

2.4 匯流計算

地下徑流用線性水庫模擬，其消退系數為KKG，出流進入河網。壤中流的深層自由水也用線性水庫模擬，其消退系數為KKSS。地面徑流的坡地匯流不計，直接進入河網。

3 模型參數率定和調式

模型參數的率定方法，則在微機上使用人工與機器優(yōu)選相結合，并對待定參數變化范圍給予可行性約束的方法。對柘林流域內上述三大塊用最新10年連續(xù)時段遙測資料（段長為6小時）進行模型參數的調試計算。

4 成果分析

在預報方案中，柘林水庫壩上斷面20場洪水預報中有18場次預報的洪峰誤差控制在20%以內，其中最大正誤差為24.77%，最大負誤差為-18.33%，平均相對誤差為9.59%；在洪量誤差方面，柘林水庫壩上斷面20場洪水預報中有18場次預報的洪量誤差控制在20%以內，其中最大正誤差為26.38%，最大負誤差為-23.45%，平均相對誤差為12.66%；柘林水庫壩上斷面20場洪水預報的洪峰誤差均控制在預報根據時間至實測洪峰出現時間之間時距的30%以內，其中最大正誤差為3個時段，最大負誤差為1個時段，平均誤差為0.85個時段；柘林水庫壩上斷面20場洪水預報的確定性系數最小為0.32，最大為0.97，預報的平均確定性系數達到0.64。綜上所述，柘林水庫壩上斷面20場洪水預報中，有17場次洪水預報達到合格要求，預報合格率為85%。

在對柘林水庫20場洪水過程進行預報的合格率為90%，新安江模型是適合柘林流域的洪水預報模型。

5 結語

第一，新安江模型是適合柘林流域的洪水預報模型。在柘林水庫壩上斷面20場洪水預報中，預報合格率為90%，達到了部頒甲級標準。

第二，對部分場次的洪水過程模擬精度仍然不夠理想，分析主要有以下兩點原因：（1）降雨時空分布不均勻，局部暴雨對流域內洪水產生影響很大，而流域內雨量站點設置較少，其位置布置也并不均勻，因此對流域面雨量的把握有所欠缺，這個問題需要通過規(guī)劃設置雨量及水文站點來對模型參數率定進行完善；（2）人類活動對流域洪水的影響。柘林水庫上游仍存在較多小水庫，而這些小水庫的調度和出流資料是難以及時準確得到的，這些水庫的調節(jié)作用嚴重影響了洪水的產生和傳播，從而影響了模型的預報效果。

總體來看，柘林水庫壩上斷面新安江模型預報方案整體達到了甲級以上預報水平，對實際洪水的檢驗模擬效果也較好，因此認為新安江模型是適合柘林流域的洪水預報模型。

作者簡介：張飛峰（1970-），男，浙江龍游人，供職于國網江西省電力公司柘林水電廠，研究方向：水庫調度、水工建筑物。

（責任編輯：蔣建華）