浅析平原区水利工程调度对水文预报精度的影响
2021-07-05赵庆鲁刘新征杨绪超
赵庆鲁,刘新征,杨绪超,潘 旭
(山东省聊城市水文局,山东 聊城 252000)
聊城市位于鲁西平原区,徒骇河、马颊河是聊城市境内两条重要河流,河流在聊城市境内从西南向东北横穿而过,合起来流域面积7 532 km2,占聊城市总面积的86.4%,在全市防汛抗旱中有着举足轻重的作用。流域见图1。
图1 徒骇河刘桥闸、马颊河王铺闸以上流域图
1 主要河流
1.1 徒骇河
徒骇河属于海河流域独立入海的河流,发源于聊城市境内莘县文明寨村,流经聊城、德州、滨州三地市后入渤海,河流在聊城市境内穿流而过,市内流域面积4 444 km2,是聊城市流域面积最大的河流。市内徒骇河上主要建有远庙闸、滑营闸、杨庄闸、王堤口闸、昌东橡胶坝、陶桥闸、刘桥闸等拦蓄闸坝,建有国家级水文站2处,聊城站和刘桥闸站,其中聊城站位于聊城市区内,刘桥闸站位于高唐县境内,是徒骇河出聊城市设置监测站点。
1.2 马颊河
马颊河是海河流域独立入海的河流,南邻徒骇河、北靠漳卫河,发源于河南濮阳金堤分水闸,流经河北大名县东南段入山东省莘县境内,在无棣县入渤海,流域面积3 088 km2,聊城市境内设置水文站1处,即王铺闸站。王铺闸站系马颊河上游区代表站,位于聊城市东昌府区境内,该站以上干流49 km,河道上游市内主要修建有马村、甘寨、务庄、张洼等节制闸。
2 降水情况
受副高边缘暖湿气流影响,自8月14日起,聊城市境内出现明显降雨过程,14日8时至17日8时全市平均降雨量108.6 mm,折合水量9.45亿 m3,最大点雨量288 mm。16个乡镇降雨量超过200 mm,200 mm以上降水面积约955 km2。此次降雨是入汛以来地区最大一次降雨,强度大,范围广,持续时间长,降水且主要集中在地区主要河道上游,致使河道水位上涨,形成暴雨洪水。
表1 王铺闸站洪水重现期设计值
3 重现期计算
依据《全国洪水作业预报工作管理办法》,当预报站点达到洪水预报作业标准、水位(流量)达到警戒指标或洪水要素重现期达到2年时,应及时开展作业预报。本次暴雨洪水主要涉及王铺闸站、刘桥闸站;南陶、临清站主要受漳卫河上游及岳城水库来水影响,暴雨期间上游岳城水库未开闸放水,卫河流域降水较小,卫河流量变化不大,聊城境内出现降雨对漳卫河影响甚微,南陶、临清站未形成大的暴雨洪水,按照报汛任务要求维持常规预报标准,故本次不分析该两站。
表2 刘桥闸站洪水重现期设计值
4 洪水预报
4.1 调水情况
自15日开始,徒骇河上中游从王堤口闸通过位山三干渠引流至马颊河,当日徒骇河流出平均流量54.5 m3/s,在王铺闸三干渠流出流量28.5 m3/s,王铺闸接收流量26 m3/s,具体引流情况见表3。
表3 徒骇河通过三干渠调水情况表 m3/s
备注:1.流域平均降雨量P:96.0 mm;2.流域前期影响雨量Pa:130;3.暴雨中心位置:中上游
4.2 刘桥闸站洪水预报
4.2.1 刘桥闸站洪水预报成果表
本次降雨暴雨中心在境内徒骇河中上游,主要集中在东昌府区、阳谷、莘县等区域。徒骇河自15日6时开始涨水,刘桥闸水文站16日14时测得最大流量为319 m3/s;而后徒骇河水势平稳回落,21日14时刘桥闸闸门全关,流量为0。本次洪水过程刘桥闸站洪水预报精度66.6%。详见表4。
表4 徒骇河刘桥闸站洪水预报成果表 m3/s
4.2.2 影响预报精度的主要因素
刘桥闸站位于聊城境内徒骇河下游,是徒骇河进入德州境内的闸坝站,暴雨洪水受刘桥闸上游闸门启闭及人类活动影响较大,本次洪水预报阶段除上游王堤口闸门有变动外其他基本一直处于全部开启状态,本次暴雨洪水预报受闸门影响较小,主要影响来自从徒骇河往马颊河调水。
表4预报过程其中前三次预报未考虑调水影响,主要原因由于测流过程未及时报送市局水情科,考虑到调水影响,刘桥闸洪水预报成果表修正见表5,修正后成果预报误差大幅度缩窄,预报精度提高到80%。
表5 徒骇河刘桥闸站洪水预报修正成果表 m3/s
4.3 王铺闸站洪水预报
4.3.1 王铺闸站洪水预报成果表
本次降雨暴雨中心在境内马颊河中上游,主要集中在东昌府区、阳谷、莘县等区域。马颊河自15日6时开始涨水,王铺闸水文站16日14时测得最大流量为118 m3/s。受上游闸门启闭及水系贯通影响,马颊河水势平稳回落,23日8时王铺闸闸门全关,流量为0。本次洪水过程王铺闸站洪水预报精度71.4%。详见表6。
表6 马颊河王铺闸站洪水预报成果表 m3/s
4.3.2 影响预报精度的主要因素
徒骇河上中游王堤口闸16日7时关闸蓄水,通过位山三干渠引流至马颊河,流量为42 m3/s,马颊河王铺闸上三干渠出口流量为20.7 m3/s;截止到19日16时,三干渠出口流量为5.68 m3/s。
本次暴雨洪水受王铺闸上游闸门启闭及人类活动影响较大。其中调水影响最大,本次洪水预报过程和刘桥站情况一致,前三次未考虑到调水活动影响,根据人类活动影响情况对洪水预报成果进行修正,修正成果见表7,预报精度85.7%,预报精度提高,成果误差率进一步缩小。
表7 马颊河王铺闸站洪水预报修正成果表 m3/s
5 结语
随着近年来河道下垫面条件的变化、河道治理、水利工程建设、调度等实际情况的存在,水文预报的难度也进一步加大,周期性编制的水文预报方案难以应付即时的各种洪水情况变化。根据文中刘桥闸站、王铺闸站水文预报情况,未充分考虑即时的水文情势变化,仅依靠水文预报方案和经验编制的水文预报,精度相对较低。尤其人类活动的影响,对于水文预报基础资料需求广泛的预报工作来说,需要考虑的水文因素点多面广,对于有限的水文从业者而言难以应付。
预报时要全面分析,加强防汛会商,各有关部门及时通报相关情况,尤其河道管理部门,随时通报上游河道蓄水及闸门启闭情况,水文部门对预报值根据实际情况及时修正,才能保证预报符合实际情况。由于影响因素太多,特别是近几年河床淤积变化较大,洪水方案不能全部反映实际情况,因而不能照搬方案,还应注意具体问题具体分析。