尼尔基水情自动测报系统新建遥测雨量站点论证分析.pdf

李 靖1，马尚男2，张 雪2（1.嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000；2.松辽委水文局嫩江水文水资源中心，黑龙江 齐齐哈尔 161000）摘 要根据尼尔基水情自动测报系统现有遥测雨量站网存在的问题，文中对提出的新建遥测雨量站点方案的合理性进行了论证分析。旨在进一步完善尼尔基水库坝址以上水文监测站网布局，提高区域降水监测能力，提升信息捕捉和感知能力及信息服务时效性，为嫩江流域防洪减灾及水资源管理与调度决策提供基础支撑。关键词尼尔基；遥测雨量站；论证分析中图分类号 TV697.1+1文献标识码B文章编号 10020624（2023）08000602尼尔基水情自动测报系统新建遥测雨量站点论证分析1 遥测雨量站网现状尼尔基水情自动测报系统，位于嫩江干流中上游，控制流域面积66 383 km2，共建设雨量遥测站 50 处，分布于嫩江上游流域干支流上，站网密度约为1 328 km2/站，远低于SL 342013 水文站网规划技术导则 规定的标准。为进一步提高尼尔基水库洪水预报精度，更好地服务流域防汛和水资源管理，2019年，松辽水利委员会水文局（信息中心）提供22处地方的遥测雨量站数据接入尼尔基水情自动测报系统。目前，尼尔基水情自动测报系统能接收72处遥测雨量站数据，水雨情信息在一定程度上缓解了尼尔基水库控制流域下游地区站网密度不足的现状，但嫩江干流（库漠屯以上）及甘河流域站网密度不足的问题仍然明显，遥测站分布呈现出下游密、上游疏的情况。同时，嫩江干流及甘河流域来水量占水库总来水量比重较大，在汛期出现较大降雨时，出现监测不到实际暴雨中心、无法准确计算流域面雨量等问题，影响到水库水文预报的精度。各流域分区遥测雨量站平均单站控制面积见表1。表1 尼尔基水情自动测报系统遥测雨量站控制面积2 存在的问题基于当前遥测雨量站网密度，若要达到规范要求的 200 km2/站1标准，还需增设 149 个遥测站。受山区环境的复杂性、遥测站运维的可行性及项目实施的经济性等方面因素的制约，在实际改造中很难满足 200 km2/站的站网密度要求，此次方案从实际出发，综合考虑区域资料条件、交通条件、设站目的，合理选定。3 遥测雨量站布设原则及解决方案遥测雨量站网的布设2应本着合理性、科学性、经济性、安全性及维护管理方面等原则为出发点。科学合理是指采集的实时信息具有代表性，流域名称嫩江干流（库漠屯以上）甘河科洛河库区合计流域面积/km229 80621 8408 0326 70566 383测站数量3515111172平均单站控制面积/（km2 站-1）8521 456730610922东北水利水电规划设计2023年第8期 6在预报模型基本满足本流域洪水特性的条件下，能够取得较高的预报精度；经济可行是指以合理的站数能够获取较多的信息，取得较好的预报效益；安全可行即应采取避让原则，遥测站应注意避开强电磁场、同频或倍频干扰及强震动等干扰源，避开可能发生塌方滑坡泥石流等存在不安全因素的区域；遥测站应建设在交通便利之处，便于建设运行和维护管理，既要满足水雨情信息采集要求，同时又避免重复建设。按照相关技术规范的要求，此次收集整理分析了水库自运行以来的水情自动测报系统相关资料，分析尼尔基水情自动测报系统现有72个遥测雨量站单站控制面积情况，依据站网布设原则，在1 50 000地形图上初步布设25个新建遥测雨量站点，主要分布在站网密度稀的甘河流域和嫩江干流（库漠屯以上）流域，加上近期已经建设完成的4处遥测水位站（含雨量观测项目），一共增加了29个遥测雨量点，站网统计见表2。表2 尼尔基水情自动测报系统遥测雨量站网统计表4 遥测雨量站网论证1）遥测站网地区分布合理性尼尔基水库在库区水位站建设时，已经建设完成的 4 处遥测水位站包含雨量观测项目，加上此次新增25个遥测雨量站点，一共增加了29个遥测雨量站点。从表 2 可以看出，对于嫩江右侧主要支流（下游）地区，遥测雨量站基本上是均匀分布，在不同高程均布设了站点；支流的上中游地区为暴雨中心区，遥测雨量站相对较多，基本可以掌握水雨情变化规律。此次布设的遥测站网已充分考虑了该流域的自然地理、社会经济、暴雨特性等因素，在地区分布上是合理的。2）流域面雨量代表性论证按照规范要求，如果在1015场暴雨中，遥测站网面平均雨量与等雨量线法面平均雨量的误差值大于5%的场次较多，则需分析原因并调整遥测站，使计算出的误差值减小到最低程度。因此，通过分析计算和比较，统计出现有站网和新增后遥测站网泰森多边形法3面平均雨量与等雨量线法面平均雨量误差值超过5%的场次数和最大误差值情况，进行论证分析。分别选取尼尔基水情自动测报系统 20192021年的10场次暴雨和20132021年汛期平均降水数据等代表性资料，统计流域内现有雨量站的场次暴雨量，绘制各场次暴雨的雨量等值线图，计算得出各场次的流域面平均雨量作为准确值，采用泰森多边形法分别计算现有雨量站和增设雨量站后的流域面平均雨量，误差计算结果见表3、表4。并将计算结果与等值线法计算结果相比较，从比较结果来看，原有的72个遥测雨量站泰森多边形法与等雨量线法计算误差均在5%以内，最大误差为3%，说明基本能控制流域雨情变化。经调整后的101个雨量遥测站泰森多边形法与等雨量线法计算成果十分接近，最大误差为1.7%，具有很高的代表性。经调整，遥测站网增加了29处雨量站，站网密度由现有的922 km2/站提高到657 km2/站，并且能均匀分布，流 域 面 平 均 雨 量 计 算 误 差 均 控 制 在5%以内，与等雨量线法计算成果十分接近，证明了遥测雨量站点布设方案是合理的。表3 尼尔基以上流域面平均雨量比较表3）预报方案配置要求根据洪水预报方案配置的需要，此次增设的遥测雨量站，主要分布在嫩江干流库漠屯以上流域和甘河流域，遥测雨量站基本上是均匀分布的，在不同高程均布设了遥测站。系统建成后，基本流域名称嫩江干流（库漠屯以上）甘河科洛河库区合计流域面积/km229 80621 8408 0326 70566 383原有测站数量3515111172新建测站数量12121429合计47271215101站网密度/（km2 站-1）634809669447657时 间2019-07-192019-07-212019-07-272019-07-302019-08-202019-08-212019-08-262019-08-272020-08-012020-08-042020-09-012020-09-052021-06-142021-06-192021-07-122021-07-152021-07-172021-07-192021-07-292021-07-31现有雨量站（72站）泰森法面平均雨量/mm50.543.148.046.385.175.190.644.859.048.6与等雨量线法误差/（%）0.6-1.8-0.2-0.40.70.8-0.7-0.23.00增设后遥测站（101站）泰森法面平均雨量/mm50.443.548.246.784.874.891.144.858.348.6与等雨量线法误差/（%）0.4-0.90.20.40.40.4-0.1-0.21.70等雨量线法面平均雨量/mm50.243.948.146.584.574.591.244.957.348.6（下转第50页）2023年第8期规划设计东北水利水电 7境内相对降低且降雨量偏少，但该区域内曾发生过较大的山洪灾害，河流水系发达，增加了山洪灾害的危险性，同时，该区域内人口密度大、耕地较多、工农业发达，所以该区域易损性等级较大，综合分析结果为中等风险区。高风险区集中分布在石楼县的中东部，所占面积比例较大，包括裴沟乡全境、灵泉镇的大部分地区、小蒜镇的东部和县境内西部地区的大部分河流附近，这部分区域多为山地和高原，地表高程在县境内为中等偏高且降雨丰富。历史上多次发生山洪灾害，区域内人口密度较大、耕地面积较多、经济发展较好且多为中等易损区，综合各因素后，该区域的风险等级为山洪灾害的高风险区。4 结 语由文中分析结果可知，石楼县有 26.33%的地区处在山洪灾害的高风险区，有44.54%的地区处于中等风险以上，所占比例非常大。因此，进行山洪灾害防治工作是至关重要的，应对石楼县受山洪影响的河道进行暴雨洪水特征分析，确定其沿河村落的现状防洪能力，采取相应的工程措施提高其防洪标准；根据各乡镇的实际情况，增加雨量站密度，加强雨水气象观测，建立水情监测系统，当有灾情发生时可以及时发布信息；充分考虑山洪灾害发生的频率、损失等因素进行土地利用规划、旅游业发展、城镇化建设等项目，权衡利弊，合理发展。参 考 文 献1黄国如，冼卓雁，成国栋，陈真莲，周小明.基于GIS的清远市瑶安小流域山洪灾害风险评价 J.水电能源科学，2015（6）：43-47.2林孝松，林庆，王梅力，赵燕，李溢龙.山区镇域山洪灾害危险性分区研究以跳石镇为例 J.自然灾害学报，2015（3）：90-96.3Dugwon Seo，Tarendra Lakhankar，Juan Mejia，BrianCosgrove，Reza Khanbilvardi.Evaluation of OperationalNational Weather Service Gridded Flash Flood Guidanceover the A rkansas R ed R iver B asin J.J Am WaterResour Assoc，2013，496.4陈真莲.小流域山洪灾害成因及防治技术研究 D.广州：华南理工大学，2014.5Katharina Liechti，Massimiliano Zappa，Felix Fundel，UrsGermann.Probabilistic evaluation of ensemble dischargenowcasts in two nested Alpine basins prone to flash floodsJ.Hydrol.Process.，2013，271.6喻莎莎.山区镇域山洪灾害危险性评价 D.重庆：重庆交通大学，2014.7孙欣，林孝松，何锦峰，韩赜.基于GIS的山区镇域山洪灾害危险性分区及评价 J.重庆工商大学学报（自然科学版），2014（9）：82-88.8张骞.基于GIS的北京地区山洪灾害风险区划研究 D.北京：首都师范大学，2014.收稿日期 2023-02-08收稿日期 2023-04-12（上接第7页）能掌握尼尔基水库以上流域干、支流的降雨情势。经过站网布设、预报方案的配置，有利于抓准流域暴雨中心和准确地计算流域面雨量，提高水库水文预报精度，为水库调度决策提供科学依据，更好地发挥水库的经济效益和社会效益。5 结 语通过上述论证分析，提出的新建相关遥测雨量站点的方案是合理的，方案的实施将进一步完善尼尔基水库坝址以上水文监测站站网布局，提高区域降水监测能力，提升信息捕捉及感知能力和信息服务时效性，为嫩江流域防洪减灾及水资源管理和调度决策提供基础支撑。同时，随着经济社会的发展对水资源需求的不断增加，水库调度对水文监测范围和数据精度的要求将更高，因此，水文站网要围绕这一变化，适应经济的发展，满足社会的需求，就必须及时开展论证与分析，不断完善布局，优化结构。参 考 文 献1水利部水文局.水文站网规划技术导则：SL 342013S.北京：中国水利水电出版社，2013.2朱晓原，张留柱，姚永熙.水文测验实用手册 M.北京：中国水利水电出版社，2013.3芮孝芳.水文学原理 M.北京：高等教育出版社，2013.表4 流域面平均雨量误差统计表区域尼尔基以上流域暴雨场次/场10现有站网大于5%的场数0最大误差/（%)3.0增设后遥测站网大于5%的场数0最大误差/（%)1.7东北水利水电防汛抗旱2023年第8期 50