基于新安江模型的英那河水庫洪水預報方案研究

王金偉　王丕國　張玉君　姜政同　喬貴毅　許煒　趙明哲　李毅　董文全

摘 要：英那河水庫承擔著重要的供水與防洪任務，目前缺乏可以利用的洪水預報方案。本文結合流域氣候及下墊面特點，利用新安江三水源模型研究該區域的洪水預報方案，利用遺傳算法率定模型參數。結果表明：新安江模型整體預報結果較理想，尤其對于前期土壤濕潤的場次。不分類預報的產流預報結果達到甲級水平；以土壤含水量為界進行的分類匯流預報結果整體達到乙級預報水平，精度與確定性系數均有顯著的提高，對該水庫的防洪調度具有重要意義。

關鍵詞：洪水預報；英那河水庫；新安江三水源模型

中圖分類號：TV87 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）09-0071-03

1 引言

英那河位于遼寧省莊河市，屬于典型的北方中小型流域。該流域屬于北方干旱半干旱地區，植被覆蓋較好，降雨量較大且集中在7月下旬到8月上旬，易發生蓄滿產流，且由于暴雨急，洪水匯流時間短，往往形成峰高、量大的洪水，雙峰型、多峰型洪水也有出現。英那河水庫位于英那河中游塔嶺鎮境內，如圖1所示。它是一座以供水為主，兼有防洪、灌溉、養殖等綜合效益的水利樞紐。水庫工程于1972年開工，并于2003年11月20日完成擴建，總庫容為2.87×108m3。

水庫擴建后，下墊面情況發生了變化，實測洪水資料較少，給水庫的洪水預報方案工作造成了困難，為了提高預報精度，提高水庫的調度決策水平。本文選用基于蓄滿產流機制的新安江模型來模擬產匯流，并根據遺傳算法并結合手動優選，確定較為理想的預報方案，應用于英那河水庫流域的洪水預報。

2 新安江三水源模型

新安江模型是由趙人俊教授提出的以蓄滿產流為基礎的適用于濕潤半濕潤地區的分散性模型。模型主要包括三層蒸散發計算、產流量計算、三水源劃分、坡地匯流、河網匯流等5個部分。模型結構如圖2所示。所涉及的主要參數及其意義如表1所示。

3 模型應用結果

3.1 不分類預報結果

英那河水庫的洪水預報時段長為1h，本文首先對水庫擴建后的22場實測洪水進行產流模擬，然后剔除不合格以及沒有原始資料進行校核的場次再進行匯流模擬，由于實際洪水資料系列較短，所有場次洪水只參與率定，不再進行驗證工作。模擬結果如表2、表3。

由表2可以看出，不分類預報產流模擬合格率為90.4%，整體精度較高，屬于甲級預報方案，可以用來模擬未來場次降雨的產流量，不需要再進行分類。20050517場次洪水存在降雨誤測的情況，導致在計算W0時與實際偏差較大，產流量嚴重偏小；20070807場次洪水預報產流較小，造成誤差的原因可能是實測蒸發值并不能真實反映流域蒸發，也可能由于該年有兩個雨量站故障，且所占權重較大，影響降雨總量的真實性。

由表3可知，匯流模擬合格率僅為71%，滿足乙級標準，可以應用于實際調度中，但考慮到調度的安全性，降低使用時的風險，現將洪水進行分類匯流預報，以尋求更高的合格率。

3.2 分類匯流預報結果

由表3可知不分類預報方案對W0偏小的場次洪峰模擬普遍偏小，而對W0較大的場次洪水模擬洪峰值較好。因此，文中選取W0為指標，將W0<90mm的洪水作為第一類，W0≥90mm的洪水作為第二類進行分類匯流預報，結果如表4，最終確定的模型參數如表5。

由表4可以看出，第一類洪水匯流合格率為75.0%，屬于乙級預報方案。20060826場次不合格，可能在于2006年實測流量過程不穩定，且無降雨權重資料，降雨中心不確定；第二類洪水匯流合格率為83.3%，屬于乙級預報方案，20100808和20100820場次不合格，均為多峰型洪水，峰現時間和峰值都會出現較大偏差，確定性系數也較低，較難進行模擬。將兩類匯流結果匯總，場次洪水共17場，其中3場不合格，合格率為82.4%，屬于乙級水平。

4 結論

利用新安江模型編制洪水預報方案，產流不分類預報模擬合格率90.4%，為甲級精度，不再進行分類；匯流不分類預報模擬合格率71%，分類預報模擬合格率82.4%，兩者都是乙級精度，但分類后匯流模擬合格率顯著增加，確定性系數顯著提高，所以更有實際應用價值。

綜上所述，使用新安江模型編制洪水預報方案合理可行，產匯流預報結果都可以用于發布正式預報，模擬結果也進一步證實了新安江模型適用于北方半干旱地區的濕潤季節。

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