李向东

(佳木斯水文局，黑龙江 佳木斯 154002)

推广应用

河道流量演算预报实例应用分析与探讨

李向东

(佳木斯水文局，黑龙江 佳木斯 154002)

河道流量演算预报是某一河段内上、下游断面之间流量预报的常用方法之一。文章以马斯京根河道流量演算法基本原理为基础，通过实例流域对该方法进行了应用分析和探讨。对实际预报工作中使用该方法须注意的要点和无法回避的问题提出了解决办法和建议。主要体现在如何解决预报河段上下断面之间区间汇入流量具体计算方法；公式参数取值范围选取和应用计算机优选公式参数的方法等方面。

流量演算法；演算预报；应用分析

流量演算法是从分析河段水流的水量与能量变化入手，用槽蓄关系对水流进行定量计算的方法。它是河道不稳定流的一种简解法。这种方法可以由河段上断面流量过程直接演算出下断面流量过程。目前普遍采用的河道流量演算方法主要有马斯京根法和河道流量汇流曲线法，本文以马斯京根法为例来进行实例应用分析。

1 马斯京根流量演算法简介

本方法因最早用于美国的马斯京根河而得名。演算时，根据事先推求的带有系数的演算公式进行，又称系数法。该方法以W=f(Q′)为河段槽蓄曲线。假定Q′与W是单一直线关系，即W=KQ′，式中Q′是上下游流量的综合值，假定Q′与上、下游流量是线性关系，即Q′=xQ上+yQ下，x、y为流量权重数，推导成流量演算公式为Q下2=C0Q上2+C1Q上1+C2Q下1。上式即为马斯京根法的流量演算公式。应用时，已知上游站入流过程Q上(t)和下游站起始时刻出流量Q下1，代入公式可推得出流过程Q下(t)。传统方法方程系数计算公式为：

(1)

式中：△t由人为选定，约等于断面间洪水传播时间r，k值为W～Q直线的坡度，实际使用时约等于△t，X值一般在0～0.5，计算方法有实测流量试算法、公式法和利用特征河长计算法3种，试算法和利用特征河长计算法计算过程比较繁琐但精度较高，利用特征河长计算法计算公式为：

(2)

2 实例流域应用分析

2.1 流域概况及预报方法简介

选择汤旺河干流上游五营站至伊新站河段来进行流量演算预报分析。五营站集水面积4 160 km2，该站至下游伊新站河段长98 km。伊新站集水面积10 272 km2，两站区间集水面积6 112 km2，占伊新站面积的59.5%，占五营站面积的147%。伊新站洪水分别来自五营站上游来水和五营至伊新站区间流域的支流来水。流域概况简图见图1。

图1流域概况简图

流量演算时选择多场次代表性较好的较高水位级的场次洪水经综合分析取舍来确定公式系数。首先采用传统计算方法确定公式系数，然后用参数优选法来确定公式系数，最后对两种方法进行对比分析。由于河段内上下断面区间面积较大，必须加入区间入流共同计入上游来水[1]。区间支流伊春河来水可由伊春站实测洪水过程错开传播时间直接加入，其余部分入流通过与伊新站面积倍比关系求出，参数x采用特征河长法计算。

2.2 特征河长计算

通常情况下河段内的w与Q不是单一的线性关系，只有在某一特定的河段长度内二者才是单一关系，这个特定的河长就是某一河段的特征河长。特征河长计算公式为：

(3)

图2 伊新站稳定流水位～流量关系曲线

图3 伊新站水位与五营至伊新站断面比降关系曲线

表1 汤旺河五营站至伊新站河段特征河长计算表

2.3 伊新站马斯京根法河道流量演算分析

表2 汤旺河五营～伊新站参数计算法流量演算表

3 结 语

以上两种确定马斯京根流量演算公式系数的方法所预报的洪峰流量误差分别为13.9%和11.2%，均满足预报精度要求。参数优选法预报精度略高于手工计算法。参数优选法将河段区间影响因素作为综合整体来考虑，其方法的严密性和方便灵活性都要优于传统计算方法。

表3 汤旺河五营～伊新站参数优选求解法流量演算表

预报断面来水在加入区间入流时要根据支流测站实际来水情况按计算时段并考虑洪水传播时间与上游站流量进行叠加。对于无测站控制的区间来水应根据区间降雨情况应用产流方案对区间汇流进行预估。无产流方案区间建议采用与断面实测流量面积倍比系数法来进行预估。因参数优选法方便快捷，建议对河段分不同水位级进行参数优选，以便根据不同水情分别使用适合的公式系数来进行流量演算预报。本文所举实例代表性有限，所述结论有待进一步验证，仅供参考。

[1]葛守西.现代洪水预报技术[M].北京：中国水利水电出版社，1999：24-25.

1007-7596(2014)12-0196-03

2014-10-14

李向东(1962-)，男，黑龙江桦南人，助理工程师。

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