降雨径流型洪水预报方法实例分析

降雨径流型洪水预报方法实例分析

降雨径流型洪水预报是目前中小河流普遍采用的预报方法，该方法受流域下垫面影响较大，流域下垫面种类、分布都对雨水下渗、蒸发产生直接影响。文章在传统流域汇流单位线理论基础上利用相关图和回归方程提出了部分产流复杂流域降雨径流预报方法。该方法基于洪水主要影响因素，实现手段简便，物理成因明确，手段符合理论要求，为提高流域洪水预报精度有一定参考借鉴作用。

标签：中小流域；下垫面；产汇流影响；相关图；预报模型

1 降雨径流预报介绍

针对某一流域，降雨须经过蒸发、下渗、坡地产流和河槽汇流几个阶段才能形成一次洪水过程，见图1。

图1 降雨产流过程简图

一次降雨形成径流可分为地面径流（图2中1、2部分）和地下径流（图2中3、4部分），地下径流分浅层和深层地下径流，深层地下径流由前期降雨形成。降雨径流预报法就是根据已知降雨情况来推求其产生的洪水过程。

2 降雨径流预报影响因素

自然地理、气象和土壤湿润程度是影响降雨在地面形成径流的主要因素。气象因素包括降雨量级、强度、降雨在时间和空间上的分布等；流域自然地理特性包括流域面积、植被覆盖率、土壤结构等；流域降雨前期土壤湿润情况是影响降雨产流的重要因素，因为其直接决定着下渗损失雨量的大小。上述影响因素成因复杂，均难以定量掌握。

3 示例流域介绍

永翠河流域位于伊春市带岭区，流域面积约677km2，河长67km。流域地貌属小兴安岭山地，植被良好，地下水丰富。流域为黑龙江省暴雨中心之一。流域位于黑龙江省多年冻土分区南部边缘，年内土壤11月结冻，第二年4月解冻。一些山地阴坡或塔头地带，年内始终存在小兴安岭岛状冻土，最大冻土深约2.5m，冻土总体分布自上游至下游面积、深度逐渐减小。流域冻土导致降雨下渗异常，透水较差，冻土融冻时吸收热量，抑制蒸发，实际蒸发小于正常蒸发，土壤含水量大于无冻土区。该区域因冻土存在使降雨下渗情况更加区域复杂化，难以用单一方法来预报其降雨产流过程。

4 预报方法介绍

流域下垫面影响因素复杂，其产汇流规律复杂多变，根据流域特性，采用降

雨～洪峰流量相关图和拟合预报方程法来预报流域洪峰流量。

4.1 相关图绘制

预报影响因素之间的经验相关图间接反应了因素对洪水的影响情况，在明确主要影响预报要素因子时该方法是较实用的预报方法。经分析，选择场次降雨量和流域前期土壤含水量（p+Pa）与洪峰流量建立相关关系（见图3），相關点据48个。图3点据分四个带状，共定出4条相关线。1、2号线间部分点据降雨强度均小于0.5mm/h，降雨中心多数在流域上游区域，洪峰流量偏小。2、3号线间降雨强度在0.5-1.0mm/h之间，降雨中心在流域中、下游。3、4号线间降雨强度在1.0-8.0mm/h之间，洪峰流量与同级降雨相比偏大。

4.2 回归方程模型法预报

选择上述实测点据，利用降雨强度（pi）、流域冻土深度（hi）、平均雨量（p）、前期土壤含水量（Pa）与洪峰流量（qm）建立相关拟合分析方程。预报方程为：

qm=X1Pi+X2hi+X3P+X4Pa+X5（P+Pa）+C

式中：X为系数，C为常数，利用实测点据率定出方程系数后预报方程为：qm=34.8pi+0.052hi+32.5P+32.2pa-31.5（p+Pa）-38.1。洪水拟合见表1，合格率为62%，达到丙级预报标准。

5 结束语

（1）受冻土影响流域的下垫面环境复杂多变，在降雨蓄渗、产流方面直接影响着流域洪水规律特征。由于冻土分布面积和埋藏深度的不确定性，使得传统单一理论的洪水预报方法难以在该流域得以应用，因此，必须考虑采用多种方法结合使用来进行冻土影响流域的洪水预报。

（2）文章所述洪水预报方法在实际工作中得到较好的应用效

果。实际使用时首先根据流域的（P+Pa）值、降雨强度和降雨中心位置等参数，在相关图上选择适宜的线型初步确定预报洪峰流量，然后再选择预报方程法进行洪峰流量预报计算。方程计算值与查图值如果接近（差值小于查图值的20%）则取二者的均值作为正式预报结果；否则应进一步综合分析修正预报结果。

（3）文章采用相关图法和预报模型法分别从经验相关和数理统计两个方面对示例流域的洪水预报方法进行了分析。由于有效预报因子较少，加之对流域冻土特性规律掌握不够全面等原因，预报方程历史拟合精度较低，今后还有待对冻土影响流域的洪水预报方法进行深入探讨研究。

参考文献

[1]邓先俊.陆地水文学[M].北京：水利电力出版社，1984：61-114.

[2]李慧珑.水文预报[M].北京：水利电力出版社，1979：60-122.

[3]伊春市统计局.伊春市统计年鉴[Z].2011.

作者简介：杨婧（1983-），女，黑龙江嘉荫人，工程师。