新安江参数移植法在沿海中小水库入库洪水分析中的应用_刘文丽.pdf

广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）1水库流域概况1.1流域水系石康水库位于合浦县石康镇以东1.3 km的南流江支流二步水江上，水库大坝以下1.2 km处是国道209公路，交通十分便利，水库下游是石康镇社区、有工厂、学校、医院等。流域属海岸平原低丘地形，平均高程在15 m左右。最高点是东北部的分水岭，海拔约45 m。地形是东北高，西南低，流域内为开垦的农田，少部分开发为工业养殖业厂房用地。土壤多为砂质黏土，流域轴线长4 km，平均宽度3 km，形状系数0.75，主河源自火通岭南流江苗尾根水闸，长3 km，平均比降0.00 452。流域内尚有一条较大支流，自东面经下鲤鱼村汇入。库区地貌为滨海平原中的河谷，位于南流江盆地东南，二步山岗中游，为海相河流相冲积平原，地形开阔，高程在18 m左右，河谷为平原“U”型谷，谷宽100120 m。整个地形东北高，西南低。1.2水库工程基本情况石康水库是一座中型水库，坝址处控制集雨面积21 km2，枢纽工程由主坝1座、溢洪道1座、放水涵1座、水电站1座（因设备老旧，于2016年停运至今）组成，按100 a一遇洪水设计，1000 a一遇洪水校核。经洪水复核，水库100 a一遇校核洪水位为30.30 m，1000 a 一遇校核洪水位 31.08 m，正常高水位为28.00 m，死水位为18.32 m，总库容1255万m3，有效库容673万m3，死库容20万m3。石康水库建于1958年，后经1979年、1994年续建充分发挥最大效能。2010年除险加固后，石康水库可满足防洪要求。1.3水文特性水库所在流域多年平均降雨量1700 mm，最大年降雨量2943 mm（2008年），雨季主要集中在69月份，其雨量占全年雨量的80%，石康水库实测24 h最大暴雨，2011年9月30日为439.6 mm，多年平均最大 24 h 降雨量 180 mm。50 a 一遇暴雨为 389mm，相应洪峰流量 128 m3/s，相应洪量 425 万 m3，100 a一遇暴雨为426.0 mm，相应洪峰流量172 m3/s，相应洪量768万m3。石康水库历史最高库水位出现在2008年7月12日，为29.28 m。多年平均气温23.2，最高气温37.3，最低气温为3，多年平均蒸发量为1 687.8 mm，蒸发量年内变化与气温基本相应，7月蒸发量最大，2月蒸发量最小。1.4汛期调度运用计划水库汛期控制运用计划是根据水库工程安全检查情况，在确保水库安全的前提下，充分考虑水新安江参数移植法在沿海中小水库入库洪水分析中的应用刘文丽，廖文凯，吴立愿（广西壮族自治区水文中心，南宁530023）摘要运用中国洪水预报系统，采用新安江参数移植法对石康水库建立入库洪水预报方案，以2021年4月26日洪水为例，开展石康水库入库流量过程预报，并联合规程调度，预报水库最高库水位及库容，为沿海地区中小水库开展入库洪水分析及预报提供参考。关键词新安江参数移植法；入库洪水；石康水库中图分类号P338文献标识码A文章编号1003-1510（2023）01-0103-04收稿日期2022-12-12基金项目广西重点研发计划项目（桂科AB19245054）作者简介刘文丽（1986-），女，广西全州人，广西壮族自治区水文中心工程师，学士，主要从事水文情报预报工作。水情预报与服务 103DOI:10.16014/ki.1003-1510.2023.01.020刘文丽，廖文凯，吴立愿:新安江参数移植法在沿海中小水库入库洪水分析中的应用库上下游防洪关系和兴利要求而提出的。汛期运用计划由北海市水利局批准下达，水库汛期调度工作严格执行批准的调度运用计划，确保正常洪水情况下，水库不出险，并合理调蓄洪水，使水库发挥综合效益，石康水库汛期控制运用计划（汛限水位）如下：前汛期（4月1日31日）27.08 m，库容545万m3，主汛期（5月1日8月31日）27.08 m，库容 545 万 m3，后汛期（9 月 1 日30 日）28.00 m，库容673万m3。2入库洪水预报方案构建2.1新安江参数移植法由于缺乏石康水库入库洪水资料，现通过中国洪水预报系统，采用新安江参数移植法构建石康水库入库洪水预报方案。新安江参数移植法即将水文特性条件类似的其他水文站作为参照站，构建参照站预报方案，将得到的产汇流参数移植至缺乏资料地区站点进行预报方案构建。本文选定南康水文站作为参照站，得到其预报方案产汇流参数移植至石康水库，运用中国洪水预报系统构建石康水库入库洪水预报方案，进行入库洪水预报分析。2.2预报方案构建南康水文站位于南康江上，控制集水面积为44km2，站址为北海市铁山港区南康镇沙塘岭村，通过中国洪水预报系统，构建南康水文站预报方案。预报方案有1个区域输入。区间有皂角根、杨屋2个雨量站点，面雨量采用泰森多边形法计算。区间输入采用蓄满产流模型（SMS_3）和滞后演算模型（LAG_3）。方案计算时段为1 h，方案输出类型为河道流量1。南康水文站预报方案流域边界见图1。图1南康水文站预报断面流域边界由于南康水文站建站年限较短，预报方案率定选用2018年2021年4年实时水情资料进行率定，计算时段为1 h，预见期为72个时段，优化率定方法采用单纯形。三水源蓄满产流模型（SMS_3）参数率定结果见表1，三水源滞后演算汇流模型（LAG_3）参数率定结果见表2。率定总体过程模拟确定性系数0.7，水量平衡系数为0，达到乙级2。表1三水源蓄满产流模型（SMS_3）参数率定结果流域蓄水容量WM140.592上层蓄水容量WUM0.100下层蓄水容量WLM0.830蒸散发折算系数K0.930蓄水容量曲线方次B0.487深层蒸发折算系数C0.161不透水面积占全流域面积比IM0.026自由水蓄水容量SM79.990自由水蓄水容量曲线指数EX1.500自由水蓄水库的地下水出流系数KG0.670自由水蓄水库的壤中流出流系数KI0.173104广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）表2三水源滞后演算汇流模型（LAG_3）参数率定结果流域面积F44壤中流消退系数CI0.630地下径流消退系数CG0.995河网蓄水消退系数CS0.900滞后时段数LAG2子河段流量比重系数X0.013计算时段第KK1马法演算分段数MP02.3石康水库入库洪水预报方案构建运用中国洪水预报系统将南康水文站产汇流参数移植到石康水库，构建石康水库入库洪水预报方案。预报方案有1个区域输入。区间有2个雨量站点，面雨量采用泰森多边形法计算。区间输入采用蓄满产流模型（SMS_3）和滞后演算模型（LAG_3），分别采用南康水文站产汇流参数。方案计算时段为1 h，预见期为72个时段，方案输出类型为水库入库流量，水库调度方式选择规程调度。石康水库水位泄量关系曲线见图2、预报方案流域边界及预报结构图见图3。3实例分析2021年4月26日06时至14时，石康水库库区普降暴雨到大暴雨，面平均雨量达238.5 mm。现以2021年4月26日洪水为例，采用中国洪水预报系统进行入库洪水及水库调度，预报其最高库水位，与实际洪水进行比较分析。石康水库累计面降雨量柱状图见图4。图4石康水库累计面降雨量柱状图图2石康水库水位泄量关系曲线图3石康水库预报断面流域边界及预报结构图石康水库流域于4月26日06时开始降雨，至26日13时主雨峰止。启动中国洪水预报系统，选择单站作业预报，预报时间选择4月26日13时，对流域内雨量站、水库站出入库流量数据进行质量检查，进行作业预报，水库调度根据石康水库水位泄流量关系曲线，设置采用规程调度，预报石康水库将于27日03时出现27.25 m的最高库水位，相应库容 567 万 m3。石康水库实际于 27 日 14 时出现27.09 m的最高库水位，库容545万m3。水位预报误差为0.16 m，水位预报合格；时间预报误差为11 h，时间预报不合格。石康水库水库调度预报界面见图5。105刘文丽，廖文凯，吴立愿:新安江参数移植法在沿海中小水库入库洪水分析中的应用4结论通过运用中国洪水预报系统，采用新安江参数移植法对石康水库建立入库洪水预报方案，并联合规程调度，预报水库最高库水位及库容，通过实例分析，水库最高库水位预报精度较高，但是时间误差较大，可能由水库实际调度有出入原因引起，方法具有一定参考性。此方法预报自动化水平高，有效延长了预报的预见期，为水库提前研判雨水情形势，水库调度科学决策，缓解下游防洪压力，减少人民群众生命财产损失提供更有力的信息支撑，对沿海地区中小水库开展入库洪水预报方法有一定参考价值。参考文献1章四龙.洪水预报系统关键技术研究与实践M.北京：中国水利水电出版社，2006.2GB/T22482-2008，水文情报预报规范S.（责任编辑：窦波元）图5石康水库调度预报界面Application of Xinanjiang parameter transplant method in inflowflood analysis of small and medium-sized coastal reservoirsLIU Wen-li,LIAO Wen-kai,WU Li-yuan(Hydrology Center of Guangxi Zhuang Autonomous Region,Nanning 530023,China)Abstract:By use of China Flood Forecast System,the inflow flood forecasting scheme of Shikang Reservoir was established by Xinanjiang parameter transplant method.Taking the flood occurred on April 26,2021 as example,theinflow process forecasting and joint operation were carried out,and the maximum water level and storage capacitywere predicted for Shikang Reservoir,which provide reference for inflow flood analysis and forecasting of small andmedium-sized coastal reservoirs.Key words：Xinanjiang parameter transplant method,inflow flood;Shikang Reservoir106