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渭河干支流暴雨洪水预警预报体系研究

2012-04-14雷文青

陕西水利 2012年6期
关键词:雨情支流渭河

雷文青

(陕西省江河水库管理局 陕西 西安 710018)

历史上渭河多次发生大洪水,从1401年至2010年,渭河流域发生洪水灾害就达234年,平均2.6年一次,是典型的洪水灾害多发区。建国以来,累计受灾面积1800万亩次,累计受灾人口3000万人次,死亡人口978人,直接经济损失超过350亿元。为有效防御渭河洪水灾害,最大限度减轻洪水灾害损失,特对省内渭河干支流暴雨洪水预警预报体系进行研究。

1 水雨情监测预报体系现状

1.1 水雨情监测站网分布现状

目前,渭河干支流已建基本水文站40处、水位站8处、雨量站350处左右。主要监测水位、流量、含沙量、输沙率、降雨量等。在干流宝鸡峡水库以下,设有5处水文站、8处水位站,在较大支流千河、清姜河、石头河、汤峪河、黑河、漆水河、涝河、沣河、灞河、罗敷河、石川河、泾河、北洛河设有水文站,南岸支流较多,北岸相对较少,较小支流没有控制水文站,设少量雨量站。

1.2 水雨情遥测站网建设情况

上世纪九十年代后期我省先后在渭河下游的“二华”南山支流建立了39处遥测雨量站,在泾、洛、渭建立了9处遥测水位站。进入本世纪以来,水雨情遥测系统的作用更加显现,随后省、市投资先后设立水雨情遥测站150多处。

2 水雨情监测预报存在的主要问题

2.1 现有洪水预警预报的手段还比较落后,预见期不足

渭河主要支流及干流,预报方法为传统降雨径流法、统计相关法、河道演算法等,新的分布式水文模型还未开展专项研究和开发。降雨预报到径流预报方案还很不完整,预报的预见期还有待进一步提高。

2.2 现有的预报方案还难易有效控制渭河南山支流范围

现有的预报方案为重要干支流主要断面的洪峰流量、峰现时间的预报。而新时期新的治理措施无论从预报范围,还是预报目标、标准,对预报工作提出了更新更高的要求。预报的控制范围还需要进一步扩大,预报的方式、方法还需要更新。渭河“11·9”洪水,部分支流来水不清,造成预报数值系统偏小,可以说明现有的预报方案还难以有效控制渭河南山支流范围。

2.3 天气预报、洪水预报的精度还有待进一步提高

从近年来渭河“03·8”、“05·10”洪水到渭河“11·9”洪水来看,降雨范围预报准确性较高,雨量预报整体上有较大的差值;洪水预报,特别是支流预报准确度较低。

2.4 中小型水库、生态景观工程信息不能满足洪水预报的需要

目前除大型水库报讯外,中小型水库下泄情况无信息来源,加之近年来支流、干流生态景观工程橡胶坝的建设,大洪水时的无绪下泄,使预报工作开展更是难上加难。

2.5 水雨情监测站点少、分布不合理,系统整合刻不容缓

从渭河流域整体情况看,流域面积大于100平方公里的河流有30多条,大于10平方公里的河流有1254条,其中渭河干流南山有支流498条;泾河175条;北洛河581条。按照重要程度渭河南山支流最为重要,但就雨量站一条河也达不到一个站,控制水文站更少。由于多家管理,信息相对分散,不便于查询应用,系统整合刻不容缓。

3 洪水预报模型应用探讨

3.1 新安江-陕北模型

渭河干流右岸南山支流多,且地处秦岭北麓,秦岭山脉是我国南北气候的分界线,南北分界线两侧气候十分相似,气候比较湿润;左岸支流地处南北气候的过渡区域,为干旱及半湿润地区;针对渭河流域的产流特点,新安江-陕北模型的产流模式与渭河一致。因此可研究用该模型进行渭河干支流的降雨径流预报。

3.2 中国预报平台、分布式水文模型的应用

中国预报平台适用范围大、应用程度广,预报精度高,对小流域大流域均适用,其要求就是要有较大的数据库支持、较大的参变量调整计算等。

分布式水文模型解决了由于降雨时空分布和下垫面的不均匀性,同时利用数字高程模型,配合各种监测技术,在每一个网格点上进行产汇流计算,得出流域出口断面流量过程。经在国内多条河流试点,效果不错,建议在渭河流域开展以上模型的应用研究。

4 对渭河洪水预报工作及信息来源的思考

目前石头河、黑河、千河、漆水河有水库下泄水情信息,其他支流信息较少,结合现状分析认为,目前急需修订完善渭河干流与支流预报方案:即清水河降雨径流预报方案;汤峪河入渭口以上流域降雨径流预报方案;霸王河、西沙河、东沙河降雨径流预报方案;魏家堡站以上干支流预报方案;咸阳站以上干支流预报方案;临潼站以上干支流预报方案;华县站以上干支流预报方案;泾河景村、张家山、桃园站干流预报方案;北洛河交口、状头、南荣华站干流预报方案。方案可采用统计相关法、马斯京根法、新安江-陕北模型、中国预报平台、分布式水文模型等方法进行编制。同时应尽快建立金陵河、霸王河、西沙河、东沙河等河流入渭口水雨情自动监测站,以实现信息的及时获取。

5 对暴雨洪水预警体系的总体设想

目前渭河流域的防洪预警已经成为我省防洪减灾工作中的突出问题,已引起了各级领导的广泛关注和重视。南山支流防洪预警体系还很不完善,针对防洪预警体系的现状,为了进一步延长预警的预见期,增加预警预报的可操作性,特提出利用数据库技术、网络技术,建立降雨预报、水雨情监测、水文分析及预警的预警预报体系构成。

5.1 降雨预报综合分析子系统

渭河流域包括渭河干流水系、南山支流水系、北岸泾河北洛河水系等,要延长预警预报的预见期,就必须解决洪水来源区的降雨问题。目前气象预报技术还不够成熟,天气预报的尺度范围又较大,小尺度定量的天气预报又难以实现。降雨预报综合分析子系统就是利用计算机网络、地理信息系统,接收静态气象卫星、多普勒雷达等气象预报资料信息进行综合分析,包括云图的接收、发布、浏览、云图移动方向、雨量定点定量预测、降水趋势及水量估算等功能。最后把分析预测得到的信息以地理方位点方式及该点云图分析成果实时存入到系统数据库中,作为预警预报体系气象预测雨量信息数据源。

5.2 水情、雨情自动监测子系统

目前渭河流域水雨情自动采集系统建设还相对落后,特别是山区深处,水雨情采集、通信设备安装困难,站点少,加之站点分布不均,导致小流域的水情信息缺少。如霸王河、东沙河、西沙河、汤峪河、清水河、金陵河等水雨情监测就不完善,水雨情信息严重不足,严重影响预测预报工作的正常开展。随着渭河中小流域治理工程的启动实施,水雨情监测站点少,分布不均的现象将得到大大改善,这将大大提高我们对暴雨洪水的实时掌控能力,为预警体系建立奠定了基础,提供了强有力的水雨情信息数据支撑。

5.3 水文分析及预警发布子系统

水文分析及预警发布子系统作为渭河流域预警预报体系中最为关键的部分,目前,降雨预报、降雨监测、水情监测还没有进行整合,仅解决了暴雨的预警问题,洪水预警、山洪灾害预警还在初级阶段,对于预警的实质性问题水文分析部分还有待进一步完善。因此渭河干支流预警体系建立应充分考虑流域洪水的成因,现有的成熟技术、经验和水文分析成果,以达到及时发布预警的目的。

5.3.1 网格化的预警管理系统

预警区域预警标准可以根据辖区内自然地理分布状况、保护的对象来确定,即把遥测雨量站控制区域与预警区域面积进行叠加,当站点雨量达到预警标准时,计算机将以不同方式实现预警。

5.3.2 水文预报模型的应用推广

目前水文预报模型种类较多,渭河流域适用那一类型我们前面也作了简要探讨,还需要我们作大量的研究工作。预警预报体系就是应用水文预报模型技术,通过计算机对实测水雨情信息数据分析、计算,计算流域下垫面土壤含水率、面雨量、形成的水量过程等,并将其成果存到数据库中,进行综合分析,以提取最终预报成果。模型种类较多,推广应用必须根据本流域的情况而定。

5.3.3 降雨成果的分析确定利用

将实测水雨情数据与降雨预测成果进行定性或定量的分析,考虑本流域内现状的蓄水能力,以进一步分析确定流域防洪预警体系的防御等级、标准、范围等。

6 结论与建议

(1)渭河干支流暴雨防洪预警预报体系建设,是维护沿渭两岸人民生命财产安全及国民经济建设发展的需要。

渭河灌溉着两岸1400多万亩良田,养育着我省64%的人口,集中着我省65%的生产总值,是我省经济社会发展的核心区域。同时渭河又是一条河情复杂的河流。其防汛工作事关全省发展大局,始终是省委省政府关心关注的重点,是沿渭各级政府的心腹之患,防洪问题依然十分突出。因此,进一步加大对渭河干支流暴雨防洪预警预报体系建设意义重大。

(2)完善渭河干支流水雨情自动监测体系建设已刻不容缓,实现全流域的水、雨情信息共享。

针对目前渭河洪水预警监测存在的诸多问题,建议:一是按照轻重缓急的原则,先期有重点的解决渭河临潼以上支流降雨站点控制不足、较大支流峪口、中小水库、干支流生态景观工程运行无信息来源的问题,实现渭河洪水来源区、渭河干支流重要控制站水雨情自动传输。二是按照防汛工作需求整合系统,即在现有各单位系统的基础上利用高科技手段实现全河段的信息一体化及信息共享。

(3)应用新技术进一步提升渭河防洪预警预报的能力和水平。

近年来渭河干支流应用的洪水预报模型在防汛中发挥了一定的要作用,具有一定的针对性和实用性。但预报方法为传统降雨径流模型和河道演算模型,先进的水文预报模型还没有进入现代化的预警预报体系,建议上级领导能够加大非工程项目投资力度,着力开展防洪预警预报体系建设。

(4)建议推广分布式水文模型、中国预报平台模型、美国水文环境中心MTE水文模型应用。

以上模型是近年来国内外专家开发的先进水文模型,适用范围大、应用程度广,预报精度高,对小流域大流域均适用,建议在渭河流域推广应用,提高洪水预报的预见期及精度。陕西水利

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