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全国水情信息及洪水预报预测业务系统 在丹江口

2013-06-01 01:32  0 引言
作为长江中游汉江上的重要水利枢纽，丹江口水库承当着艰难的防洪义务，临时以来，
对丹江口水库的洪水预告任务曾经有很多颇为成熟的研讨。全国水利信息及洪水预告预测业
务零碎具有通用性强，功用片面，操作简便等诸多优点，在丹江口水库投入运转以来曾经参
与预告了多长洪水，在该零碎在丹江口水库的使用中俺们总结出一些重要准绳，有助于该系
35 统更快更好地投入到丹江口水库的洪水预告任务中来，成为洪水预告作业的牢靠参考工具。
1 预告零碎与流域概略
1.1 全国水情信息及洪水预告预测业务零碎概略
全国水情信息及洪水预告预测业务零碎系水利部水文局承当的水利部重点项目“中国洪
水预告零碎”和948 项目“交互式洪水预告零碎”的研讨效果，该零碎结合现有的消费理论
40 经历，基于标准化、规范化的软硬件环境和数据库管理零碎，采用模块化构造，研讨开发的
一套具有通用性强、功用片面、操作简便的洪水预告零碎，在实测降雨及将来天气情势剖析
的根底上，能辨别完成大江大河干主流次要控制站、防洪重点地域、重点水库和蓄滞洪区具
有不同预见期和精度的洪水预测预告。
该零碎从预告模型优选、洪水预告方案构建、模型参数率定、交互式作业预告等方面均
45 有极强的人机交互劣势，用户可依据预告地域的特点采用不同的模型、算法、参数率定数据
等构建最优的洪水预告方案。【1】
1.2 丹江口水库及流域概略
丹江口水利枢纽是开发汉江水资源的关键工程，自一九七三年建成以来发扬了防洪、发
电、灌溉、航运及养殖等综合应用效益。
50 汉江是长江中游重要主流，丹江口以上为下游，位于秦岭与大巴山之间，两岸坡陡谷深，
河道水急滩多，均匀比降在万分之六以上，其落差约占全河流总落差的95%。汉江丹江口
以下流域面积95200 平方公里，山地占79%，丘陵占18%，只要3%为平原。下游森林掩盖
面积甚少，仅占流域面积的8%。汉江流域多年均匀雨量约700-1100 毫米，雨量年内分配不
平均。
55 长江流域洪水有较分明的时节性，通常按所发作的时节辨别称之为冬季洪水及春季洪
水。冬季洪水普通为9 月份前发作的洪水，往往是全流域性的，如1935 年洪水。9-10 月发
生的洪水统称为春季洪水，普通来自下游地域，多为延续洪峰，历时长，洪水量大，如1964
年10 月洪水。
1.3 丹江口水库以下流域水利枢纽概略
60 丹江口水库以下流域共有三座对径流调理作用较大的水库，辨别是石泉水库，安康水库，
黄龙滩水库。石泉水库位于汉江下游陕西省境内，地处大巴山以北秦岭以南，由于流域山高
坡陡植被差，岩层透水性小，致使洪水汇流速度快，具有陡涨陡落，峰形尖瘦的特点。
安康水库位于中国陕西省安康市，是以发电为主，兼有防洪、航运等功用的大（一）型
水库。安康水库为带状峡谷型水库，距下游丹江口水库260 千米，距下游石泉水库170 千米
65 [4]。安康水库位于秦岭以南，汛期水量丰沛，设计死水位305 米，汛限水位325 米，正常
高水位330 米，汛期调理库容11.14 亿立方米，汛期安康水库下泄流质变化较大，对径流调
节才能无限。【2】黄龙滩水库位于汉江主流堵河，控制流域面积11892 平方千米，占堵河总
流域面积的95.1%，总库容12.28 亿立方米，调理库容6 亿立方米。
2 丹江口水库洪水预告方案构建与模型优选
70 2.1 方案一：新安江模型方案
方案简述：丹江口水库以下流域面积较大，采用区域预告方案较单站预告更为迷信合理，
便于人机交互操作。依照流域水文天文特征，首先将流域内几个关键的控制站石泉、安康、
白河、黄龙滩设为预告节点，对各个节点采用适当的模型停止洪水降雨产流预告，其它未控
制到的面积设为一个区域，采用新安江模型【3】对区域产流停止预告，结合经历汇流日子将
75 各控制站及区域的预告流量逐级运用汇流模型演算至丹江口坝前。
方案特点：预告节点少，除节点控制的区域外，其他区域均采用新安江模型方案预告，
将节点和区域的预告值汇流到丹江口坝前。
方案图示：
80 图1 方案一地图
Fig.1 the map of Scheme 1 --XinAnRiver model
该图上蓝色菱形代表最初一级预告节点：白河、黄龙滩。红线解围的区域采用降雨径流
模型预告流量，与白河、黄龙滩的预告流量共同汇流至丹江口坝前，构成丹江口预告入库流
85 量。
模型框架：
图2 方案一模型框架
Fig.2 the frame of model for scheme 1
90
其中SMS_3—三水源蓄满产流模型，LAG_3—为三水源滞后演算汇流模型，MSK—马
斯京根河道分段延续演算法
预告案例：以2010 年汛期丹江口水库第二场洪水为例，在未参加任何人为经历干涉的
状况下，模型依据率定【4】的参数预告后果如图3，预告洪峰值为22190 立方米/秒（7 月19
95 日20 时），该后果洪峰值偏低，水量偏小，实测洪峰27500 立方米/秒（7 月19 日20 时）。
图3 方案一预告后果
Fig.3 the result of forecasting for scheme 1
100
误差缘由剖析：从数据剖析可以看出，方案一对这场洪水的预告误差次要来源于三个点，
安康、黄龙滩、丹江区间，见图4。这场洪水降雨从7 月15 日继续至7 月18 日，降雨中心
位于石泉安康区间，继续强降雨招致安康入库迅速增大至25500 立方米/秒（18 日18 时），
石泉、安康相继开闸泄洪，安康最大下泄达19300 立方米/秒（18 日17 时50 分），其下泄 内容来自www.nseac.com
105 与区间洪水叠加构成丹江口水库入库洪水。
图4 方案一安康及黄龙滩预告后果比照
Fig.4 contrast of forecasting results for Ankang and Huanglong reservoir
110 从图四的数据比照可以看出，由于安康坝前继续强降雨，安康入库迅速添加，洪水呈陡
涨陡落的形状，这种暴雨中心长日子集中在水库以下流域的状况对SMS_3 模型提出很大挑
战，采用全流域平均迟缓降雨产流率定的模型参数所得出的预告后果往往无法准确模仿部分
地域继续强降雨产流，从预告的洪水外形可见一斑。黄龙滩水库的预告误差缘由与安康水库
相反。
115 处理方法： 调整模型参数，参数调整当前，该模型可到达极高的预告精度，预告洪峰
流量为27300 立方米/秒（7 月19 日20 时），退水段简直与实测完全分歧，见图5。
图5 参数调整后的预告后果
Fig.5 the result of forecasting after parameter adjustment
120
关于蓄满产流方案来讲，模型参数对预告后果的准确性起到至关重要的作用，参数率定
时选用的降雨类型和预告时的降雨类型越接近，预告后果越准确。在详细实行预告作业时，
为进步精度，应适当延长预见期，适时调整模型关键参数，不时对下游水库的调度状况停止
更新。模型参数的调整需求丰厚的实践预告经历。
125 2.2 方案二：分解流量方案
方案简述：方案二针对丹江口以下流域面积较大，下垫面植被及地质状况复杂的特点，
防止对没有水库及支流站控制的区域停止参数率定及修正带来的不确定性，间接在未被节点
控制区域选定二级节点，采用分解流量法【5】把二级节点的流量分解后与支流及下游水库的
径流加总汇流至丹江口坝前。
130 方案特点：方案二明显减小了安康-白河段的预告误差，进步了自动预告的精度。该方
案与丹江口水库的传统洪水预告办法原理相反，可与之停止同步比照。但该方案较方案一来 （科教作文网http://zw.nseAc.com）
讲，预见期分明延长，无法运用预见期雨量这一信息。
方案图示：
135 图6 方案二地图
Fig.6 the map of Scheme2 –flow synthesis
方案二较方案一添加了向家坪、长沙坝两个主流节点，采用了分解流量的预告办法。
模型框架：
140
图7 方案二模型框架
Fig.7 the frame of model for scheme2
145 其中 P_RZHJR 模型为降雨径流相关图法，UH_B 为流域汇流经历单位线模型，其他模
型同方案一。
预告案例：为比照方案二与方案一的优劣及适用范围，用方案二对2010 年汛期第二场
洪水停止预告。预告洪峰流量25300 立方米/秒（7 月19 日20 时），洪水总量略偏少，洪水
形状、起涨与退水进程简直与实测进程完全分歧，见图8。
图8 丹江口入库流量预告-方案二
Fig.8 the result of scheme2
155 误差缘由剖析：较方案一来讲，方案二简直防止了安康水库呈现的误差，由于黄龙滩水
库调理才能无限，故黄龙滩水库的出库流量陡涨陡落，出现严重的锯齿型，若要防止黄龙滩
水库出库的预告误差，则预见期只能延长至黄龙滩至丹江坝前的汇流日子，预告误差来源见
图9。
160 图9 误差剖析
Fig.9 the analysis for error analysis
处理方法：在方案二的根底上，对黄龙滩水库实行调度，经过与黄龙滩水调人员的沟通，
可以适当延伸预见期，以黄龙滩将来的调度方案为根据调整黄龙滩出库，消弭误差。