摘要：山西省東莊水文站控制流域地處半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)，流域分南、北兩支，流域洪水多為暴雨引發(fā)，但暴雨的分布不均勻，不同地區(qū)降水強(qiáng)度相差很大，徑流形成機(jī)制較為復(fù)雜。文章收集了東莊水文站控制流域場(chǎng)次暴雨洪水資料，采用劃分單元節(jié)點(diǎn)與雙超模型相結(jié)合的預(yù)報(bào)方法，初步建立了控制流域洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并采用近年洪水進(jìn)行了洪峰、洪量、峰現(xiàn)時(shí)間精度評(píng)定，取得了較好的效果。

　　關(guān)鍵詞：半干旱;半濕潤(rùn);單元;節(jié)點(diǎn);雙超模型

　　1流域概況

　　東莊水文站位于古縣岳陽鎮(zhèn)東莊村洪安澗河上，屬黃河流域汾河水系，地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°52′23″，北緯36°13′34″。該站集水面積987km2，斷面以上主河道長(zhǎng)度35km，主河道平均坡度11.6‰，主要支流有古縣河和石壁河等，流域形狀系數(shù)0.806。

　　該控制流域水文下墊面產(chǎn)流地類型共有7種，分別為變質(zhì)巖灌叢山地18.8km2，占集水面積的1.9%;變質(zhì)巖森林山地56.3km2，占集水面積的5.7%;黃土丘陵階地282.3km2，占集水面積的28.6%;灰?guī)r灌叢山地13.8km2，占集水面積的1.4%;灰?guī)r森林山地156.9km2，占集水面積的15.9%;砂頁巖灌叢山地356.3km2，占集水面積的36.1%;砂頁巖森林山地102.6km2，占集水面積的10.4%。

　　東莊水文站控制流域內(nèi)現(xiàn)有北節(jié)底、金堆、朱家窯和三合4處河道水位站，均為山洪站。流域內(nèi)有25個(gè)雨量站，其中基本雨量站8個(gè)，中小河流雨量站5個(gè)，山洪雨量站12個(gè)。

　　2暴雨洪水特性

　　東莊水文站控制流域內(nèi)降水受地形的影響很大，流域內(nèi)平川少，山區(qū)多，7月～9月降雨量約占全年降雨量的60%左右，且多為暴雨。洪水主要由連續(xù)或短時(shí)強(qiáng)降雨誘發(fā)，且多為暴雨所致，多發(fā)生在7～8月份的主汛期。古縣境內(nèi)山洪災(zāi)害發(fā)生頻次較高，是本縣的主要自然災(zāi)害之一。歷史上及建國后發(fā)生過多次大的山洪災(zāi)害。

　　光緒二十一年(1895)秋陰雨，倒房無數(shù);光緒二十三年，農(nóng)歷五月大雨，澗水漲，傷人畜很多;民國二十二年(1933)農(nóng)歷六月大雨連綿，河洪為災(zāi)，沖沒欄石橋牌坊一座，洪水沖走(姓黃夫婦)二人;1922年縣城洪峰2350m3/s;1968年大雨，舊城南門外農(nóng)田盡毀，城內(nèi)段姓房屋塌，壓死女孩2人;1975年北平鎮(zhèn)黃家窯村藺河流域局部暴雨，沖毀道路約80米，淹沒農(nóng)田40余畝;1988年7月，連日降大雨，境內(nèi)公路遭到嚴(yán)重破壞;2003年4月17日，古陽鎮(zhèn)江水平流域局部暴雨，江水平煤礦進(jìn)水，損失慘重。2009年7月19日，全縣境內(nèi)普降大到暴雨，降雨量109.1mm，洪峰流量100m3/s，淹沒農(nóng)田130畝，房屋受損27間，橋梁受災(zāi)5座。2010年8月9日凌晨2：00時(shí)～3：00時(shí)，洪安澗河岳陽鎮(zhèn)城關(guān)到下冶局部突降暴雨，42戶150余口人家中進(jìn)水，沖毀農(nóng)田200余畝，損失慘重。

　　3預(yù)報(bào)系統(tǒng)編制方法

　　洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)的編制是根據(jù)已經(jīng)發(fā)生或者可能發(fā)生的降雨、上游來水、土壤墑情等水文信息，采用適合該流域的模型或方法，對(duì)未來的水文要素進(jìn)行預(yù)報(bào)，以便盡早采取可能措施，減少洪水災(zāi)害的一項(xiàng)工作。東莊水文站控制流域地處半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)，流域分南、北兩支，流域洪水多為暴雨引發(fā)，但暴雨的分布不均勻，不同地區(qū)降水強(qiáng)度相差很大。為了充分考慮暴雨分布不均以及不同地區(qū)產(chǎn)流條件的不同，該系統(tǒng)的建立采用分單元進(jìn)行產(chǎn)匯流計(jì)算，節(jié)點(diǎn)之間流量進(jìn)行河道演算，進(jìn)而匯聚成東莊水文站出流過程的方法，使用東莊出口斷面的洪水過程進(jìn)行參數(shù)的率定。產(chǎn)流計(jì)算采用適用于半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)的雙超模型，由于各單元無實(shí)測(cè)水文資料，匯流計(jì)算采用綜合瞬時(shí)單位線，河道演算采用SWAI 1模型。

　　在收集量算東莊流域土地利用、產(chǎn)匯流地類、河長(zhǎng)比降及沿程斷面特征的基礎(chǔ)上，采用《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》計(jì)算雙超模型、綜合瞬時(shí)單位線、SWAI 1模型參數(shù)初值。通過實(shí)地調(diào)查走訪流域植被、河道平整情況等，對(duì)參數(shù)初值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

　　3.1資料情況

　　該預(yù)報(bào)系統(tǒng)所選用的資料，嚴(yán)格遵守《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》(GB/T22482-2008)的要求，對(duì)選用的水文站點(diǎn)及雨量站點(diǎn)資料均經(jīng)過審核，具有較高的可靠性。

　　該次收集的資料如下：

　　(1)東莊水文站建站至今的洪水要素摘錄表，逐日平均流量表;

　　(2)永樂、高城、北平、金堆、凌云、多溝、下冶、東莊8處基本雨量站建站至今的降水量日表、降水量摘錄表;

　　(3)中小河流雨量站、山洪雨量站建站的雨量資料;

　　(4)由于東莊水文站不觀測(cè)蒸發(fā)，收集了趙城水文站建站至今的蒸發(fā)觀測(cè)資料;

　　(4)東莊水文站所在流域1∶5萬地形圖，高精度DEM數(shù)據(jù);

　　(5)東莊水文站所在流域小流域劃分及土地利用成果。

　　3.2單元?jiǎng)澐帧⒐?jié)點(diǎn)選定

　　結(jié)合東莊流域1∶5萬地形圖、小流域劃分成果、高精度DEM數(shù)據(jù)，綜合考慮小流域特性相近、水系完整、暴雨特性差異不大的區(qū)域劃分單元。充分運(yùn)用流域內(nèi)現(xiàn)有的水文雨量站網(wǎng)資料，通過水文比擬、暴雨面積加權(quán)等方法，盡可能地使每個(gè)單元都有代表性雨量資料。在北節(jié)底、金堆、朱家窯和三合4處河道水位站均劃分了單元，方便結(jié)合水位站洪水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)單元參數(shù)的進(jìn)行修正;對(duì)于部分沒有雨量站的單元選擇臨近有代表性的雨量站進(jìn)行借用，該系統(tǒng)在東莊以上流域共劃分17個(gè)單元。

　　為了反映流域的連通性，分析流域洪水來源，更好地方防洪減災(zāi)提供服務(wù)，在單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上，進(jìn)一步劃分出14個(gè)結(jié)點(diǎn)，用以在預(yù)報(bào)系統(tǒng)編制中顯示各結(jié)點(diǎn)的洪水信息。各單元?jiǎng)澐智闆r見表1，圖1;各單元地類情況見表2。

　　3.3預(yù)報(bào)系統(tǒng)說明

　　東莊水文站洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)中共有17個(gè)單元和14個(gè)節(jié)點(diǎn)，第1單元產(chǎn)匯流結(jié)果作為1001節(jié)點(diǎn)的流量過程;第2單元的產(chǎn)匯流結(jié)果作為1002節(jié)點(diǎn)的流量過程;1001節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算與第3單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1003節(jié)點(diǎn)的流量過程;1002節(jié)點(diǎn)的流量通過河道演算與第4單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加結(jié)果作為1004節(jié)點(diǎn)的流量過程;1003節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算和1004節(jié)點(diǎn)流量疊加作為1005節(jié)點(diǎn)的流量過程;1005節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算、第5單元的產(chǎn)匯流結(jié)果與第6單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1006節(jié)點(diǎn)的流量過程;1006節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算與第7單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1007節(jié)點(diǎn)的流量過程;1007節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算、第16單元的產(chǎn)匯流結(jié)果與第17單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加1014節(jié)點(diǎn)的流量過程;第8單元的產(chǎn)匯流結(jié)果和第9單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1008節(jié)點(diǎn)流量過程;1008節(jié)點(diǎn)流量與第10單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1009節(jié)點(diǎn)的流量;第12單元的產(chǎn)匯流結(jié)果作為1010節(jié)點(diǎn)的流量過程。1010節(jié)點(diǎn)的流量通過河道演算與第13單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1011節(jié)點(diǎn)的流量過程。1009節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算、1011節(jié)點(diǎn)流量與第11單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1012節(jié)點(diǎn)的流量過程。1012節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算與第14單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為1013節(jié)點(diǎn)的流量過程。1014節(jié)點(diǎn)流量通過河道演算、1013節(jié)點(diǎn)流量與第15單元的產(chǎn)匯流結(jié)果疊加作為出口斷面的流量過程，即為東莊水文站流量過程。系統(tǒng)流程圖見圖2。

　　推薦閱讀：水利廳主管期刊有哪些