承德市位于河北省洪澇災害發生極為頻繁的地區。 近年來,暴雨洪水頻發給承德造成了嚴重的經濟損失。與此同時,流域內下墊面受水利工程、挖沙、河床下切等因素影響發生了很大變化。因此,我們對流域的水文氣象特性和下墊面情況重新收集分析,基于中國洪水預報系統, 建立新的洪水預報方案,以提高洪水預報的精度和延長有效預見期,為承德市區防洪調度及防災減災工作提供決策支持和服務。
1.概況
1.1水文氣象和暴雨洪水
承德市氣候屬于大陸性季風氣候。
因受西伯利亞冷空氣團及副熱帶太平洋氣團影響, 各地區之間氣候差異懸殊。 年蒸發量壩上地區 1200mm,中部1500mm,南部 1800mm. 多年平均降水量 533.1mm,年內降水分布主要集中在6~9 月份,占全年降水量的 80%左右。
承德地區暴雨洪水出現頻率高,季節性強。 7、8 兩個月是承德市的主汛期。 承德為全省的多雨區,但降水量時空分布不均,加之單點暴雨突出,導致境內洪澇災害、滑坡泥石流災害頻繁發生。 洪水主要由暴雨形成,多發生在 6~8 月份,尤以 7 月下旬至 8 月上旬最為集中。其特點是陡漲陡落、歷時短、災害性大。
1.2地理位置
承德水文站位于承德市市區,東經117°56′,北緯 40°58′,為迎風山區區域代表站 , 武烈 河控制站 , 集水面積2460km2, 其肩負著為承德市市區提供防洪決策的艱巨任務。
1.3河流河網情況
武烈河---灤河一級支流,發源于隆化縣鸚鵡川娘娘廟分水嶺,流經隆化縣、承德縣、雙橋區,于承德市雙橋區鹙窩匯入灤河,河長 106.23km,平均坡度10.8%,流 域面積 2590.94km2. 多 年平均徑流量 2.2259 億 m3, 實測最大洪峰流量 2580m3/s(1962 年 7 月 26 日 ),調查最大洪峰流量 4630m3/s (1938 年 )。
河網密度 0.17km/km2, 流 域形狀系數0.224. 河道縱坡 4.8%,流域平均寬度24.4km.
2.方案研究思路及模型應用
承德水文站洪水預報方案采用中國洪水預報系統相關技術, 根據流域上下游特性確定模型的輸入、輸出,在其基礎上確定模型結構, 進行模型率定、校核,增加模型方法、作業預報和方案管理等。 中國洪水 預 報 系 統 采 用 的方 法 主 要 有 河 北 雨洪模型、新安江三水源 蓄 滿 產 流 模 型(SMS_3)、 三水源滯后 演 算 匯 流 模 型(LAG_3)、 馬斯京根分 段 連 續 演 算 模 型(MSK)。
承 德 地 處 山 區半 濕 潤 半 干 旱 氣 候帶,徑流的來源是降雨。 多年的研究和實踐 表 明 這 類 地 區 的降 雨 產 流 機 制 主 要是 先 超 滲 后 蓄 滿 產流。 基于中國洪水預報系統,經過多次率定實驗表明,承德站洪水預報方案產流采用新安江三水源蓄滿產流模型(SMS_3),匯流采用三水源滯后演算匯流模型(LAG_3)較為合適。
3.洪水預報方案的構建
3.1資料分析
雨量站的選用: 經雨量資料分析,承德水文站以上區間內有承德、 荒地、壩底、七家、兩家、韓麻營、小西山、三道溝門、三家、頭溝、雙峰寺 11 個站的雨量資料,資料系列均滿足摘錄要求。
水文站的選用:承德站上游沒有水文站控制,故而只考慮一個區域構建方案。用于構建本方案的資料審查情況見表 1-1.蒸發站的選用:選用上游臨近的廟宮站蒸發資料。 見表 1-2.【1】
3.2預報方案構建
承德水文站集水面積 2460km2,建站以來最大流量為 2580m3/s,承德站上游沒有水文站控制,故而只考慮一個區域構建方案。
經中國洪水預報系統多次對比、率定得出,預報方案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。預報站碼采用承德站的水情編碼30102900,預 見期選用 2 個 小時 ,預熱期 30 天。
4.模型參數率定及檢驗
方案參數率定采用 1991、1992 兩年資料進行率定。率定方法采用單純形法。 場次洪水誤差統計見表 2-1.
5.方案評定及應用效果
由上述參數率定結果可知,洪水過程擬合效果較好,各參數符合該地區的洪水特性,場次洪水誤差均小于 20%,在允許范圍內, 根據確定性系數 0.902評定該預報方案為乙級,可用于洪水預報作業。
本方案研制成功后已經用于對承德站洪峰流量進行預報。但因今年未發生較大洪水,僅對幾場較小洪水進行預報,精度較高。 對于大洪水的預報效果還需進一步檢驗。