2012年第1期 黑龙江水利科技 No.1.2012 (第40卷) Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy (Todal No.40) 文章编号:1007—7596(2012)01—0060—04 相应水位法在水文预报中的应用 刘汉臣 (牡丹江水文局,黑龙江牡丹江157000) 摘 要:相应水位法是目前洪水作业预报中应用较为广泛的一种简便水文预报方法。它根据河道洪水波运动原理,洪水波上同一 位相点(如起涨点、洪峰、波谷)通过河段上下断面时表现出的水位,彼此称相应水位,建立相应水位经验关系,由上断面现 时水位预报下断面未来时刻水位的河道洪水预报方法。主要通过对牡丹江长汀子水文站与牡丹江水文站建立洪峰水位相 关关系,实现对牡丹江水文站洪峰水位的预报,为牡丹江市防汛调度提供及时的水文信息。 关键词:牡丹江;流域概况;水文气象特征;相应水位;预报;洪峰;水文资料 中图分类号:P338 文献标识码:B Application of Corresponding Water Level Method in Hydrological Forecast LIU Han—chen (Mudanjiang Hydroloyg Bureau,Mudanjiang 157000,China) Abstract:The corresponding water level method is a simple hydrological forecast method applied widely in current lfood fore・ cast.Based on the theory of lfood wave motion in fiver course,the same phase point on the flod wave(such as lfood rising point,peak and wave valley)will show a real time water level on the upper and lower ifver sections,calling the water level for corresponding water level each othe ̄The corresponding water level experiential relation can be established,then forecast the future water level of lower section from current water level of upper section in river course.The flod peak water level fore— cast in Mudanjiang Hydrological Station is realized by constituting relevant relations between Mudanjiang Changtingzi Hydro- logical Station and Mudanjiang Hydrological Station in this study and it provides real・-time hydrological information for Mudan-- jiang River lfood control management. Key words:Mudanjiang River;generlas of irver basin;characteirstics of hydrological and meteoroloyg;corresponding water level;forecast;flood peak;hydrological data 1流域概况 域。北临松花江干流。 牡丹江为松花江第二大支流,发源于长白山牡丹岭,河 牡丹江流域内山地占89%,主要支流有沙河、珠尔多河、 流大致呈南北走向,全长725 km,平均坡降1.4‰,总落差为 海浪河、五虎林河、三道河、乌斯浑河。两岸支流分布较为均 匀,支流多数短而湍急,最大的支流为海浪河,相当于总面积 1 007 m,流域面积为37 600 km ,地跨黑、吉两省,在依兰县 的1/7,流域面积为5 251.4 krn2,河流全长212.8 km,落差 注入松花江。本流域以南为图们江、第二松花江流域;东部 530 m。 为穆棱河流域,西部以张广才岭为界,有拉林河、蚂蚁河流 [收稿日期]2011—08—25 [作者简介]刘汉臣(1960一),男,黑龙江齐齐哈尔人,高级工程师,主要从事水文管理,水资源研究工作。 一60— 刘汉臣:相应水位法在水文预报中的应用 植被情况:镜泊湖以上和海浪河上游多为原始森林,一 般多为幼树林,靠河两岸多为耕地,土壤大部分为砂壤土。 第1期 避暑和疗养胜地,国家级重点风景名胜区,国际生态旅游度 假避暑胜地,世界地质公园。 在该河流上的牡丹江水文站位于黑龙江省牡丹江市兴 隆镇,集水面积为22 194 km ,上游的石头水文站集水面积为 13 771 km ,距牡丹江站约85 km。其左支流海浪河上的长汀 子水文站集水面积为2 424 kmz,长汀子站距牡丹江站约为 镜泊湖水电站位于牡丹江上游,在黑龙江省宁安市境 内,坝址以上流域面积11 820 km ,河长285 km。水库正常蓄 水位353.50 m,相应库容16.25亿m ,死水位341.O0 m,相应 库容为6.81亿rfl ,大坝由堆石坝段和混凝土重力坝段组成, 90 km。 2水文气象特征 本流域气候受太平洋季风和西伯利亚高气压所控制,夏 季炎热多雨,冬季严寒干燥。汛期洪水大多数受南来台风和 低气压合并的影响,造成集中的大暴雨,从而形成较大洪水。 本站属东亚季风区,即中温带大陆性季风气候,春秋短 促,冬夏分明。日照充足,气候变换多端的特点,春秋多风, 气候湿润,年平均气温为3.6℃,1月份平均气温一14.8 ̄C,7 月平均气温22.2℃。由于受季风影响,本站以偏西风为主, 年平均风速2.5 m/s。 多年平均降水量535.2 mm,降水的年际变化较大,历年 最大降水量为737.3 mm,历年最小降水量仅384.8 lnm。降水 主要集中在汛期6 月,多年平均6__9月降水量为 372.8 mm,约占年降水量的69%。 本站的洪水来源有牡丹江干流和左岸的海浪河。其洪 水特点为典型的雨洪径流,年最大洪峰集中出现在7__9月. 8、9月份出现年最大洪峰的概率为75%。洪水过程大多为 单式洪峰,涨、落急剧,属于山区性洪水特点,涨、落水历时都 比较短,一般1—2 d,洪峰停留时间一般在2 h左右,峰型较 瘦。 本站测验河段处于牡一宁段铁路桥与公路桥之间,顺直 部分长达1 500 m左右,测验断面下游800 m处有海浪公路大 桥,上游1 700 m处有牡一宁铁路大桥。左岸为牡丹江防洪大 堤,右岸为牡一宁公路。基本水尺断面上游2 100 m处海浪河 从左岸汇入,海浪河系牡丹江第一支流,也是牡丹江中下游 洪水来源的主要地区,牡丹江干流在与海浪河汇合口处,水 流流向由南向jE变成自西向东,流经市区,在热电厂处转折 向北流去。河床为细沙和卵石组成,主槽为沙砾石组成,滩 地为沙壤土。河床呈周期性冲淤变化,左岸稳定,右岸有部 分坍塌情况。 3水利工程 牡丹江水文站上游牡丹江干流上有两座水库,一为镜泊 湖,二为石岩水电站。 镜泊湖是中国最大、世界第二大高山堰塞湖,著名旅游、 坝顶高程最低为353.50 m,最高为355.O0 m,最大坝高6 m, 大坝总长2 634 m,溢流坝段长2 448 m。水电站装机容量 96 MW。 石岩水电站位于宁安市石岩镇内牡丹江上,为河床式小 水电站。坝址控制流域面积1.4万km 。拦江坝为浆砌石溢 流坝,长123 m,高10.6 m;坝上交通桥宽4.64 1/1、长162 m。 装机12台,总容量7 000 kW,设计多年平均发电量 3 858万kW・h。 4相应水位法 常用的相应水位预报方法按其特性可分为相应水位(流 量)法和合成流量法两大类。本文主要介绍采用相应水位法 预报牡丹江水文站的洪峰水位。 4.1应用资料情况 从1952--2000年的实测水文资料中,选取长汀子水文站 55次洪峰水位和相应的牡丹江水文站的同时水位、洪峰水 位,进行统计分析,统计分析结果见表1。 4.2相应水位法预报洪峰水位 牡丹江水文站洪水量主要来源于干流,其次来源于支流 海浪河,因干流集水面积较大,流路很长,比降较缓,同时因 上游镜泊湖及石岩电站调蓄水量影响,故洪水涨落较缓,洪 峰流量同洪水总量相比相对较小,海浪河则相反,集水面积 较小,流路较短,比降较陡,河道无大型水工建筑物,调节作 用较小,故洪水陡涨陡落,对牡丹江水文站形成洪峰影响相 对较大。 从牡丹江水文站的洪水组成看,干流洪水起底水作用, 海浪河的洪峰与牡丹江水文站的洪峰相对应,因此制作了长 汀子水文站与牡丹江水文站洪峰水位相关图(见图1),以牡 丹江站同时水位为参数,用长汀子水文站的洪峰水位来预报 牡丹江水文站洪峰水位。 4.3预报结果评定 根据GB/T 22482—2008《水文情报预报规范》6.5.5中 的规定,进行预报精度评定。牡丹江水文站上、下游相应水 位相关统计表中共55个点据,合格39个,方案合格率是 70.9%,属于85.0> ≥70.0范围内,预报精度等级为乙 级。 一6】一 2012年第1期 黑龙江水利科技 No.1.2012 (第4o卷) Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy (TodaI No.40) 4.4突出点子分析 5 结语 突出点子误差分析见表2。 本文采用建立长汀子水文站与牡丹江水文站洪峰水位 表2突出点子误差分析 相关图,来预报牡丹江水文站洪峰水位的相应水位法进行洪 水作业预报。由于此方法中所采用的牡丹江水文站大洪水 的点据比较少,在应用时要引起注意,要对暴雨特性做全面 的分析,相互比较进行作业预报。对于较小洪水,点据较多。 高水有的点据虽然合格,但误差较大,主要是长汀子站出现 洪峰水位时,相应的牡丹江站的同时水位是属于连续峰时, 同时水位比单峰的同时水位偏高,预报值偏大,应用时要进 行适当改正,要特别引起重视。 参考文献: [1]詹道江,叶守泽.工程水文学[M].北京:中国水利水电出版 社,1987. [2]冯本领,徐敏亮.牡丹江水文局实用洪水预报方案[R].牡丹 江:牡丹江水文局,2009. [3] 方思和.浅谈相应水位法在洪水预报中的应用[J].广西水利 水电,2009(1):40—42. [4]水利部水利信息中心.SL250—2000水文情报预报规范[S]. 北京:中国水利水电出版社,2000. 牡丹江站洪峰水位,m 图1 长汀子站与牡丹江站洪峰水位相关图 表1 长汀子站与牡丹江站洪峰水位相关因素统计表 一62— 刘汉臣:相应水位法在水文预报中的应用 序号 第1期 凹勰凹∞ 孙弘 "鳃 ∞ 洪峰水位预报 ,4 6,0 9∞¨ ”¨ "埔 牡丹江站 ∞ 长汀子站 年份 l952 时间 洪峰水位 日 20 同时水位 时间 月 6 洪峰水位 水位变幅 预报水位 误差 许可误差 合格啦啦 月 6 7 7 8 哪哪 /m 95 26 8 7 7 6 95.72 哪 /m 225.5O 9 蛳蚴啦蚴 225.82 8 8 7 7 8 7 226.01 8 螂 O 32 7 8 0.42 7 啪 /m 225.87 8 8 7 226.11 叭哪 0.10 7 6 6 8 0.10 否 哪 哪 螂 O.05 5 6 7 0.10 5 7 225.59 7 8 8 8 7 8 7 8 8 8 95.56 95.68 225 8l 226.70 226.20 227.37 0.39 0.67 226.27 227 l2 225.86 —0.07 0 25 O.06 0.09 0 10 0.13 0.10 0.12 O.1O 0.15 0.10 0.10 0.10 ∞∞嚣n H 95.52 96.33 95.71 96 23 96.O0 95.53 n 225.40 227.13 6 勰, 勰 225.8O 堪 加 0 40 0.60 0.41 0 76 0.13 0.15 0.14 0∞ " 0 :宝凹 "竹0,=2 227.73 226 79 227.67 226.41 227.82 226.84 227 53 226.88 227.23 228.20 —226.38 226.91 226.28 226.90 227.96 227.17 226.24 228.75 7 O.05 0.14 0.47 0.18 0 10 227.05 228.1O 230.01 95.59 99.40 95.41 97.86 7 2.84 0.35 1 62 230.27 226.6l 230 34 8 8 —0.26 0.02 8 5 0 57 0.10 0.32 6 226.59 9 8 8 8 8 7 7 7 7 8 5 8 7 6 7 8 23n 37 8 7 8 7 8 7 0.03 6 7 7 7 8 7 8 7 8 8 8 96.29 96.70 98.45 228.94 227.18 228.8t 226.05 226.48 226 80 227.16 229.64 225.78 228.98 229.20 228.20 231 22 O.26 1.02 229.38 228 o3 230 89 226.40 226.99 227.2I 227.48 230.40 226.24 —一—0 18 0 l7 0.10 0.20 0.48 0.10 0.10 0.10 0.10 0.20 2 41 —0.33 0.05 0.Ol 0.07 O 13 0.26 0.06 日一 ;乌 95.31 6 0 擂 勰斯 226.35 226.98 227.28 227.35 加 0.30 0.50 0.48 0 19 1.02 培,勰H 0 " 4 0:宝 95.80 95.69 95.56 96.80 95.58 96.75 230.66 226 18 229.5O 226.59 0.40 0.52 n 81 0.47 0.10 0.10 0.16 O.10 0.10 0 10 0.10 229 72 226.41 226.82 227.6o 226.53 226.46 226.11 226.30 227.53 226.7l 226.21 227.07 227.42 V V 226.21 226.17 —O 22 —95.95 95.82 225.78 226.29 227.26 226.05 226 03 225.78 225.81 227.19 226.26 225.81 226.26 0.18 226.76 227.61 226.38 226.40 226.07 226.24 227 44 226.67 226.24 227.54 227.39 V V V V V 226.18 226.07 226.50 227.09 227.41 227.0o 227.82 226.14 227.48 228.19 226.23 227.39 227 56 226 22 228.oo 22B.78 230.60 227.57 226.76 0.06 —95.66 95.63 95.55 0.35 0.33 0.37 O.29 0.43 0.25 0 41 0.O1 0.15 0.06 0.04 0.06 0 09 0.04 95.19 95.64 0.10 O.10 0.10 0.10 O 10 0.26 95.64 95.65 95.37 96.49 0.43 1.28 n l8 V 0.23 0.38 0.33 0.43 0.77 0.34 0.31 0.56 0 03 0 47 —V v 95.25 227.21 V V V V × x v V V V 95.02 95.58 95.46 95.86 96.3l 95.49 95.61 225.95 225 69 226.17 226.66 226.64 226.66 227.51 225.58 226.79 227 95 225.52 226.58 227.13 225.88 227.14 0.03 0.10 V V V V V V 0.03 0.10 0 10 0.10 0.10 O.1O 0.15 0.10 V V v V v v 226.56 227.15 227.36 227.00 .0.06 0.06 0 05 0.O0 81 0.01 0 07 0.26 0.19 O.10 n11 1987 95.57 226 07 227.22 228.38 226 09 227.43 227.49 226.24 227.86 229.35 230.87 227.86 226.77 —1987 95.74 96.Ol 95.8l 96.60 95 64 95.11 96.40 97.56 97.82 95.45 94.95 n 69 0.24 O.71 0.8l 0.43 0.34 0.86 O.82 1.11 0.02 0.19 —0.14 0 10 0 14 0.16 0.10 0.10 O 17 一O 14 0.04 0.07 0.02 —0 14 227.96 229 49 227.55 226.57 0.57 0.27 0.29 0.01 O.16 0.22 0.10 O.10 —63