東寧水文站洪峰出現時間的率定研究

劉 琦

(黑龍江省水文局,哈爾濱 150001)

東寧水文站洪峰出現時間的率定研究

劉 琦

(黑龍江省水文局,哈爾濱 150001)

北方地區水量變化顯著時間集中在夏汛期，文章以綏芬河東寧水文站為研究基站，運用新安江三水源模型，模擬了夏汛期洪峰流量和洪峰出現時間的情況，模型率定中真實值和預測值比較接近，從而確定模型中敏感參數的取值。

洪峰；新安江模型；率定；敏感參數

1 東寧水文站斷面情況

綏芬河位于黑龍江省東部，是橫跨中俄兩國的國際河流，在我國境內的流域面積為10069km2，河流長258km，屬山區河流。東寧水文站[1]位于黑龍江省牡丹江市東寧市東寧鎮，地理位置E131°05′50″、N44°03′44″，集水面積8374km2，為綏芬河干流下游控制站，距河源238.7km，距出境19.3km，是國際報汛站和中央報汛站，該站建于1950年。

東寧站屬中溫帶大陸性季風氣候，西北有太平嶺形成天然屏障，東南距日本海較近，經常受海上氣候的調節，使大陸性氣候特點減弱，形成一個獨特的小氣候區。多年平均降水量為514.1mm，降水量年際變化較大，歷年最大降水量為838.1mm(2000年)，歷年最小降水量為298.3mm(1982年)，本站降水主要集中在汛期6-9月份，多年平均6-9月份降水量為358.5mm，約占年降水量的69.7%。

2 新安江模型確定洪峰出現時間

2.1 資料選取

文章選取東寧站1961-2014年雨量站、水文站和蒸發資料，資料包括：歷史洪(雨)資料，實時資料。

雨量資料選用東寧水文站以上區間共有奔樓頭、道河、東寧3個雨量站。水文站的選用：根據影響東寧水文站流量的實際情況，本次選取對東寧水文站影響較大的道河水文站和奔樓頭水位站作為東寧水文站流量預報的輸入因子。

2.2 新安江模型介紹

三水源新安江模型[2，3]，是一個通過長期實踐和對水文規律認識基礎上建立起來的一個概念性水文模型。按照三層蒸散發模式計算流域蒸散發，按蓄滿產流概念計算降雨產生的總徑流量，采用流域蓄水曲線考慮下墊面不均勻對產流面積變化的影響。為了考慮降水和流域下墊面分布不均勻的影響，新安江模型的結構設計為分散性的，分為:蒸散發計算，產流計算，分水源計算和匯流計算4個層次結構。模型流程圖見圖1。

新安江模型的參數大都具有明確的物理意義，參數值原則上可根據其物理意義直接定量的。由于參數多，信息量少，就會產生參數相關性、不穩定性和不唯一性問題。文章利用長序列資料，率定確定不穩定參數的具體數值，進而檢驗率定情況的優劣。

2.3 研究區預測分析

2.3.1 方案構建

1)方案結構。東寧集水面積8374km2，道河站集水面積3420km2，奔樓頭站集水面積4359km2，區間控制面積595km2。方案設置3個輸入項，河道站和奔樓頭站采用馬斯京根河道分段連續演算模型(MSK)，區間輸入采用蓄滿產流模型(SMS_3)和滯后演算模型(LAG_3)；雨量站控制權重采用泰森多邊形法。計算時段1h，水位流量為輸出項，預見期為24個時段，預熱期為30d。詳見圖2。

圖1三水源新安江模型流程圖

圖2方案結構圖

2)圈畫流域邊界。模型上進行東寧站流域圈畫工作，圖3封閉區域即為東寧站流域范圍。

圖3 東寧站流域邊界圖

2.3.2 參數率定結果

1)目標函數統計表見表1。

表1 率定目標統計表

2)參數率定結果。率定時間段選取均為夏汛段，北方地區夏汛期是水量變化最明顯時段，應用在文章中更有針對性的體現模型對洪峰時間預見期的表征。

圖4 2008-06-1至2008-09-30率定結果圖

圖5 2009-06-1至2009-09-30率定結果圖

圖6 2010-05-20至2010-09-30率定結果圖

圖7 2013-06-1至2013-09-30率定結果圖

圖4-圖7，可以看出東寧站2008-2013年夏汛期的率定流量值和實際流量值擬合度比較吻合。可以證明，模型中的參數選取比較適合東寧站的實際情況。敏感參數選取結果見表2。

表2 敏感參數取值表

3)場次洪水統計

表3 率定洪水統計表

2.3.3 方案評定

本方案以率定結果進行評定。由上述參數率定結果可知，洪水過程擬合效果較好，水量基本平衡，各參數符合該地區的洪水特性，5場場次洪水誤差小于20%在允許范圍內，根據確定性系數0.883評定該預報方案為乙級。根據率定的參數我們選取2014年2場次洪水進行了模型檢驗，檢驗目標函數值為-0.254，檢驗結果見圖8及表4。

圖8 2014-06-1至2014-09-30率定結果圖

表4 檢驗場次率定洪水統計表

3 結 論

文章以綏芬河東寧水文站為研究基站，運用新安江三水源模型，模擬了夏汛期洪峰流量和洪峰出現時間的情況，模型率定中真實值和預測值比較接近，從而確定模型中敏感參數的取值。在這些都確定的情況下，進行檢驗率定情況，得到圖8和表4的數據分析。

[1]趙人俊.流域水文模型-新安江模型與陜北模型[M].北京：水利電力出版社，1984.

[2]梁暉.河道洪水演進馬斯京根模型參數及最優參數估計方法研究[D].南寧：廣西大學,2015.

1007-7596(2017)08-0061-03

2017-07-22

劉琦(1989-)，女，遼寧遼陽人，工程師，從事水文測報預報工作。

TV122.5

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