荒溝水文站預報分析

【摘要】本文以荒溝水文站近20年連續降雨、徑流、蒸發數據為依托，采用時段間隔為1的新安江模型理論方法，模擬并預測荒溝水文站夏汛期洪峰流量及洪峰發生時間。有效的為水情預報工作提供理論支撐。

【關鍵詞】荒溝水文站；徑流；洪峰時間；預報

1、引言

荒溝水文站位于黑龍江省海林市柴河林業局板橋林場。是牡丹江左岸支流三道河子控制站，中央報汛站，也是蓮花水電站的入庫站之一。其地理坐標為東經129°36′59″，北緯45°22′24″，集水面積1327km2，距河源72km，距河口距離16km，河長88km。本站始建于1953年9月1日，為雨量站，1958年1月1日改為水文站，1960年8月出現了二次較大洪水，使測驗斷面嚴重變形，于1964年1月1日將測驗斷面下遷4484m兩山峽谷處，改為荒溝（二）站。

2、流域概況

2.1 自然地理特征

三道河子是牡丹江左岸支流，發源于張廣才嶺黑龍江省海林市北部，河長79.5km，流域面積1455km2，坡降4.55‰。自上而下主要支流有芭蒿砬子河、腰營河、于明益河、西南岔河等。

三道河子流域地處山區，張廣才嶺主脈綿亙于西部，山頂多為半渾圓狀，群山起伏，坡陡流急。在荒溝站斷面下游12km處匯入牡丹江（現蓮花水庫）。本區域為侵蝕剖蝕低山地形，土層較松，透水性良好，樹木茂密，尤其是流域上游有相當一部分較厚的枯枝落葉層，土壤以暗棕壤為主，其余為草甸土、沼澤土、水稻土等。本站測驗河段順直部分約700m，左岸漫灘到山腳，寬約50m，右岸有土路。

流域內地形多山起伏、坡陡流急、土層較松、透水性良好、樹木茂密，尤其流域上游有相當一部份較厚的枯枝落葉層，對本流域長期無雨或少雨的情況下，保持一定數量的地下徑流補給，是該流域基本特點之一。

2.2 水文氣象特征

本站屬東亞季風區，即中溫帶大陸性季風氣候，具有冬長嚴寒干燥，夏季降水集中，氣候溫熱、濕潤；春季多大風，降水少，易發生干旱；秋季氣溫下降快常有霜凍發生。年平均氣溫為3.2℃，1月平均氣溫-18.1℃，7月平均氣溫21.8℃。無霜期85-130天。由于受季風影響，本站以偏西風為主，年平均風速2.5m/s。

多年平均降水量568.2mm，降水的年際變化較大，歷年最大降水量為804.6mm（1994年），歷年最低降水量僅292.8mm（1975年）。本站降水主要集中在汛期6～9月，多年平均6～9月降水量為412.8mm，約占年降水量的72.7%，歷年最大6～9月降水量624.9mm（1960年），歷年最小6～9月降水量220.9mm（1975年），歷年最大月降水量291.8mm（1960年8月），歷年最大日降水量115.7mm（1985年7月22日），歷年最大1小時降水量45.3 mm（1977 年7月29日02時）。

本站洪水為典型的雨洪徑流，年最大洪峰集中出現在汛期7-10月，尤以7、8月份最為集中，其出現最大洪峰的概率為75%。洪水來源是三道河子干流。洪水過程大多是單式洪峰，洪峰停留時間一般在2小時左右，漲落水歷時都比較短，峰形較瘦，洪水漲落過程歷時為1-2天。

建站后出現五次較大洪水，1960年、1966年、1981年、1985年、1994年。本站流量超過600m3/s的大洪水共有5次，以1981年為最大，最大洪峰流量為1230m3/s（1981年7月8日），最高洪峰水位93.26m；歷年最小洪峰流量44m3/s（1975年7月12日），最低洪峰水位為90.46m。

2.3 預報斷面的基本情況

測驗河段位于三道河子下游唯一的峽谷處，此峽谷長約1km。基本水尺斷面位于測驗河段中間，流速儀兼浮標測流斷面與基本水尺斷面重合，最大洪水水面寬不超過150m，上、下浮標斷面間距200m，上、下浮標斷面分別位于流速儀測流斷面上100、下100m處，為水位94.00m時斷面平均流速的57倍，流速儀測流斷面上、下300m處分別為上比降斷面和下比降斷面。

本站為復式河槽，斷面垂直于水流方向，左岸為灘地，蔓延到高山，右岸為公路。河底為大卵石及塊石組成，間有粗砂卵石；左岸表層為黑粘土，其下為粗砂和卵石，右岸靠岸邊表層為黑砂土，其下有零星大塊石，高壩以上為黃砂土。

2008年，荒溝（二）站上游新建一處茂林發電站，下游建一座蓄能電站，現正在籌建期間。

水位流量關系變化的基本特性：本站歷年水位流量關系比較穩定。由于下游有彎道，形成測站控制，且河道比較穩定，即使是大洪水也無嚴重的河道變形，因此水位流量關系曲線分布在一個帶狀內，其變幅不到5%。水位91.00m以上形成單一的水位—流量關系曲線。

2.4 資料分析

雨量站選用：經雨量資料分析，荒溝水文站以上區間共有三塊石、晨光、西南岔道班3個雨量站。

水文站的選用：荒溝站以上無水文站，荒溝水文站1958年建站，建站以來最大流量為1230m3/s，根據雨量資料系列，流量資料選用2009年、2011年至2013年4年9場次洪水分析，由于春季來水主要為融雪徑流，對率定結果影響較大，故率定開始時間選定為每年的6月1日，個別年份春季氣溫偏低適當推后。

蒸發資料選用：選用荒溝水文站蒸發資料。

3、新安江模型預報方案

3.1 預報方案說明

1、方案構建

預報方案設置1個方案輸入： 111049101A，區間控制面積1327km2。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。方案計算時段為1小時，方案輸出類型為水位流量。

3.2 參數率定結果

1） 目標函數統計見下表：

2） 參數率定結果

4、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，3場場次洪水誤差小于20%在允許范圍內，根據確定性系數0.542評定該預報方案為丙級。根據率定的參數我們選取1995年至1997年3年5場次洪水進行了模型檢驗，檢驗目標函數值為0.451，