1 流域的基本情况
城西水库是一座按大型水库标准管理的重点中型水库, 位于滁州市城区的西北部边缘, 紧靠滁城及津浦铁路。水库来水面积为168平方公里, 总库容8525万立米, 正常蓄水位29.0米, 正常库容4400万立米;汛期限制水位28.5米, 汛限库容400万;死水位21.0米, 死库容400万立米。枢纽工程主要有大坝、新老泄洪闸、放水涵洞等。老泄洪闸5孔最大控制下泄流量150立米/秒;新泄洪闸10孔最大控制下泄流量2463立米/秒;放水涵洞2孔, 主要为乡镇供水使用。水库运行安全与否, 关系到下游30万人口、40万亩农田、交通大动脉的安全。
2 城西水库洪水预报模型
城西水库洪水预报采用的是2002年由河海大学和2008年由滁州市水文局开发的两套系统。
2.1 河海系统概述
城西水库属于湿润地区, 坝址洪水预报采用新安江三水源模型。
模型参数用人工优化与自动优化相结合的方法进行率定, 参数WUM, LU, C, IM, CI。一般都不敏感, 不必参加优化, 取一般常用值即可, WM与B有关, 但据物理概念WM为10 0-160 mm, 则B为0.1-0.4, 都不敏感, SM与EX有关, 据研究EX的变化不大, 可取定值1.5。CG可根据枯季退水资料直接求得, 也不必参加优化。剩下尚有K, SM, KG, KI, L, CS。K用于处理输入资料, 不是模型参数, 优化K, 用日模型;优化SM和KG, 用日模型, 可采用约束KG+KI=0.7。优化L和CS, 用次洪。SM受降雨在时段内被均化处理的影响, 日模型的值将偏小, 在次洪模型中应加大, 重新率定。
2.2 预报流域的划分、面雨量计算
根据流域的地形, 地貌, 河网分布情况, 在流域内选设4个雨量站, 用垂直平分线法求出流域各站所控制面积, 面积权重分别为:城西站0.13, 胡庄站0.42, 曹家坝站0.27, 方岗站0.18。城西站是雨量水位站, 按各单元加权平均法计算流域面雨量。
2.3 模型的率定和检验
模型参数的初值是以具有实测水文资料胡庄以上流域作为代表性流域, 经模型检验求得其参数后, 在分析参数地区规律的基础上将其移用于整个流域。把实测的1998年到1998年水文资料分两部分, 一部分为率定期, 另一部分为检验期。每一部分日模型有平、丰、枯年份资料, 洪水模型有大、中、小洪水资料。
流域模型参数如 (表1、表2) 。
2.4 水文局系统概述
采用分布式新安江模型, 考虑到降雨的空间不均匀性和流域特性的空间变异性, 按泰森多边形法将流域划分成许多单元块, 以雨量站为中心划分单元流域, 对每个单元流域作产流计算, 得出单元流域出口流量过程;再进行单元流域出口以下河道流量演算, 将每个单元流域的出流相加即得流域出口的总出流过程。水文局洪水预报系统以6个雨量站资料为基础, 各站权重为:城西站0.1, 胡庄站0.09, 曹家坝站0.28, 方岗站0.16, 红花桥0.2, 大北郢0.17。城西站是雨量水位站, 按各单元加权平均法计算流域面雨量。流域模型参数有24个:k I M, K K, B/N, W M, U M, L M, C, S M, E X K I, K G, C I, C G, C O, C 1, C 2, C S O, α, βI O, α2, β2, D I。
3 2008年至2009年两个系统运行情况
选择两年间分别有代表性大, 中, 小六次洪水进行分析见表1, 表2, 表3, 首先2008年7月29日至8月2日期间, 我市普降大到暴雨, 尤其集中在8月1日, 流域日平均最大降雨量达352mm, 其中方岗站点雨量450mm;五日流域平均降雨量达到426毫米。遥测站最大1小时降雨量65mm, 最大2小时降雨量109mm, 最大3小时降雨量161mm, 最大6小时降雨量216m m, 最大12小时降雨量352mm, 最大24小时降雨量450mm, 最大48小时降雨量514mm。实测入库洪水总量达到4856万方, 实测计算洪峰730m3/s, 发生在8月2日4:00。实测一天来水量3648万方, 三天来水量4285万方, 七天来水量4598万方。降雨其间水位从1日8点27.59m到2日8点半到最高水位29.71m, 水库滞洪库容1842万立方, 入库洪峰854m3/s, 出库流量250m3/s, 消减洪峰71%, 拦蓄洪水4768万立方。
通过两个系统对这次洪水预报和实测比较, 可知河海大学软件预报洪水总量较大, 峰值小, 峰现时间偏早;水文局软件预报洪水总量较小, 峰值小, 峰现时间准。两个系统对特大暴雨, 预报的准确度90%以上, 峰现时间误差一小时内, 70毫米以上两次暴雨, 洪水量, 洪峰, 精度80%, 峰现时间一小时内。70毫米以下三次暴雨;洪水量, 洪峰一次较好, 二次较差。峰现时间相差较大。
如表3, 表4, 表5所示。
4 二种洪水预报方法的比较
多年实际应用结果表明充分利用城西水库拦洪库容的作用, 控制下泄量, 拦洪错峰, 可以大大地减轻了下游的防洪压力。我认为以下四方面问题有待引起重视和深入研究。 (1) 河海预报系统以2001年建的4个雨量站数据预报;水文局预报系统2006年新增雨量站后6个站雨量资料预报。两个系统对大洪水预报都较好, 差别不大, 但对小洪水河海系统预报洪峰及峰现时偏差较大, 说明雨量站的密度和代表性对系统预报效果有较大影响。 (2) 河海预报系统是以1990年到2001年的原始观测数据率定模型。水文局预报系统是以1985年到2005年的原始观测数据率定模型, 数据年限较长更具有代表性, 预报较高。 (3) 从上表可知两年来大洪水预报较好小洪水预报较差, 前期影响雨量Pa较大预报精度较好, 分析由于流域内上游二十多个小水库影响, 大洪水小水库已蓄满对径流影响较小。小洪水时被小水库拦蓄一部分径流, 对洪峰径流产生很大影响, 预报精度有较大偏差。 (4) 模型预报与实测值之间存在一定的误差, 造成两者之间误差因素很多, 若针对一个单一因素, 它们是难以描述和预见的, 两个预报系统都有数据输入能力, 有人机交互式功能, 可以根据洪水实测情况对其中关键参数进行调整, 可积累经验, 提高预报精度。多年运行结果表明, 城西水库洪水预报具有较高的精度。洪水预报参数, 可根椐降雨大小, 土壤饱和度, 调整几个比较敏感的参数:张力水容量WM, 河网水流消退系数CS, 自游水容量SM, 河道汇流马斯京干法系数X。地下出流系数KG, 以提高预报精度。
摘要：为合理利用水资源, 控制下泄量, 拦洪错峰, 减轻了下游的防洪压力, 准确及时的做好水库的洪水预报意义重大, 做好洪水预报的关键是有一个好的预报模型。
关键词：洪水预报模型,参数,比较