于桥水库洪水预报大伙房流域模型的应用

于桥水库洪水预报大伙房流域模型的应用
【摘要】本文从于桥水库流域特征及水雨情自动测报系统运行状况入手分析，并通过与大伙房水库流域特征对比，得出大伙房流域模型可以应用于于桥水库洪水作业预报的结论。

并通过于桥水库历史洪水进行产汇流参数优选，建立适合于桥水库流域的大伙房流域模型。

【关键词】于桥水库;洪水预报;模型;应用
1.流域概况
于桥水库是天津市唯一一座大型山区水库，坝址位于蓟县城东3km，蓟运河左支流州河出山口处，流域面积2060km2，占整个州河流域面积的96%，总库容15.59亿m3。

1983年纳入引滦工程后，成为以防洪和城市供水为主，兼顾发电、灌溉等多重任务的大Ⅰ型调蓄水库。

水库枢纽工程有拦河坝、放水洞、溢洪道和水电站，拦河坝为均质土坝，全长2222m，最大坝高24m，坝顶高程28.72m，放水洞（兼发电洞）洞径5米，最大放水能力150 m3/s，坝后电站设贯流式机组4台，总装机5000kw。

溢洪道为开敞式堰闸，8孔闸门，净宽为80m，最大泄洪能力4138 m3/s。

水库下游直接影响范围有蓟县、宝坻、玉田、宁河、汉沽等各县（区）的低洼地区近百万人口，300余万亩耕地，并影响京—秦、大—秦、京—山、津—蓟四条铁路干线和京—哈、邦—喜、津—围、津—蓟、京—沈等公路干线的安全。

州河由沙河、淋河、黎河三大支流汇合而成，各支流上游沟涧甚多，支流分散成辐射状汇集于州河盆地，水库库区即位于该盆地，最大回水长东西约30 km，南北宽8 km，最大淹没面积250 km2，正常蓄水位时淹没面积86.8 km2。

州河流域位于燕山山脉的迎水坡，属暖温带大陆性季风性半湿润气候，多年平均降雨量在750mm左右，多年平均径流量5.06亿m3，降雨多发生在七、八两月，占全年降水量的85%；暴雨中心常在水平口、马兰峪、遵化等地，州河上游主要接纳淋河、沙河、黎河三条支流汇流。

2.应用大伙房流域模型的可行性
2.1 流域特征
于桥水库所在的州河流域与大伙房水库所在的浑河流域同处北方，通过表1可以看出于桥水库与大伙房水库流域特征和下垫面特征相似，径流系数只差9%，产流特性相似，大伙房流域产流模型可以应用于于桥水库流域洪水预报。

表1州河与浑河流域水文气象、自然地理特征比较表
2.2 水雨情自动测报系统运行状况
水雨情自动测报系统是应用遥测、通信和计算机等先进技术来实现水文数据自动采集、传输、处理和预报的现代化水文信息系统，已经成为洪水预报和调度的重要组成部分。

现阶段，卫星通信、遥感技术、网络、计算机等技术的迅速发展，使得及时采集、传输、处理和预报范围更加扩大，预报精度更加准确。

近几年我国所建设的水雨情自动测报系统从总体技术来说，已接近20世纪90年代国际先进水平。

这些国产设备除功能得到改善外，最明显的标志就是其MTBF（平均故障间隔时间）已经达到或超过一年时限，大部分系统畅通率达到95%以上，有的甚至接近98%。

于桥水库水雨情自动测报系统于1983年建成，系统由一个主控站、一个中继站和十二个遥测站组成，其中水库上游2060km2流域内有十个遥测站点呈扇形分布，测站与主站的水情信息采用无线传递，系统的建成对水库的防洪及城市供水起到了积极作用，但经过多年的实践检验，系统在规模及应用上仍不能满足正常工作的要求。

1992年对部分测站设备进行了升级换代，1996年对中心站软件进行了简单升级，由2001年开始，根据于桥水库在防洪和引滦输水过程中实际应用的需要，该系统对中心站软、硬件进行了换代升级，完善了洪水预报系统、增加了洪水调度部分功能、通过Web可以随时浏览于桥水库水情信息。

其中与洪水预报调度系统有关的遥测站是于桥坝上水位站以及于桥坝上、龙门口、水平口、前毛庄、果河桥、般若院、上关、大寨、小港、黎河桥共10个雨量站。

通过近20年的运行证明，系统有效度为99.6%，畅通率为99.77%，能及时、准确地收集水雨情数据，为防汛和水库调度提供了科学依据。

3.大伙房流域模型
3.1 模型概况
大伙房流域模型（DHF），于1973年由大伙房水库管理局提出。

模型由两部分组成，一是8参数超渗产流计算模型，引用双层入渗曲线进行扣损计算，并以抛物线描述上层蓄水量和双层下渗率分布状况；二是8参数变强度、变汇流速度的经验单位线汇流计算模型。

这是一个集总的概念模型，模型的参数多半在满足其物理意义的前提下确定，只有6个需要优选法选定或试错法确定。

大伙房水库流域模型。

属于概念性模型，一是引用双层入渗曲线扣损计算的8参数超渗产流模型；二是9参数变强度、变速度的经验单位线汇流模型。

产流模型将下垫面分为表层、下层和深层三部分。

表层土壤中的张力水蓄量与植物截流、填洼储存合称表层蓄水量Sa，其极值为表层蓄水容量S0；下层土壤中的张力水蓄量称为下层蓄水量Ua，其极值为下层蓄水容量U0；地下水储水层的蓄水量以Va表示，其极值为地下水库蓄水容量V0。

产、汇流模型参数调试过程中主要涉及到的参数见图1。

S0－表层蓄水容量；U0－下层蓄水容量；V0－地下水储水层蓄水容量；
g－流域不透水面积比；ED—流域蒸发能力；KC—流域蒸发能力
与大水体蒸发量比值；ER/C—时段蒸发能力；PE—净渗雨强
图1 大伙房流域模型概化流程图
3.2参数优选
大伙房产流汇流参数优选的基础是多次历史洪水，最优化应用多目标的有约束的非线性规划。

通过于桥水库20世纪90年代多场历史洪水的分析优选，产流汇流模型参数分别见表2、表3。

产流模型通过对12场历史洪水进行径流量评定，模拟的合格率为75%>70%，达到乙级水平，其中8场洪水预报径流系数α>0.3或日降雨强度为大雨以上量级，预报平均绝对误差为 4.2mm，平均相对误差为9.2%,合格率为100%，因此，产流预报方案可用于作业预报。

表2大伙房产流模型优选参数（下转第203页）
（上接第384页）表3大伙房模型汇流参数表
4.结论
大伙房流域模型可以应用于于桥水库洪水作业预报，但模型参数的优选需要大量洪水资料，依据有限历史资料率定的模型参数仅能代表有限的、常遇洪水的预报精度。

因此，模型参数基于洪水资料的增加有待进一步优选。

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【参考文献】
［１］水文情报预报规范.（SL 250-2000）.中华人民共和国行业标准,2000-06-14.
［２］大连理工大学,国家防汛抗旱总指挥部办公室编著.水库防洪预报调度方法及应用.中国水利水电出版社.
［３］孙增义,吴岳主编.水情自动测报技术基础及其应用.中国水利水电出版社.
［４］长江水利委员会.水文预报方法（第二版）.水利电力出版社.。