徐敏亮

(黑龙江省牡丹江水文局，黑龙江 牡丹江 157000)



三道河子荒沟水文站产汇流方案成果分析

徐敏亮

(黑龙江省牡丹江水文局，黑龙江 牡丹江 157000)

摘要：牡丹江市位于长白山脉以北、张广才岭以东，地貌特征以山区、丘陵为主，河流众多，雨量大，暴雨频繁，水资源丰富，水文状况十分复杂。为做好测区内洪水预报工作，牡丹江水文局编制了测区内的实用洪水预报方案，文章以三道河子荒沟站的产汇流预报方案为例，对三道河子自然地理特征，水文气象条件，荒沟水文站预报断面情况进行了详细阐述，对三道河子荒沟水文站以上流域产、汇流方案进行了分析，建立了三道河子荒沟站的预报方案模型，进行了方案评定，达到了为该站的短期洪水预报提供科学可靠依据的目的。

关键词：产汇流；三道河子；径流深；单位线；成果评定

0前言

牡丹江市境内河流众多，水文站网布设密度不足，绝大多数河流没有水文站，2015年中小河流水文监测系统建立了18处水文站，一定程度上弥补了中小河流水文监测的空白，但新建站没有足够的资料系列进行洪水预报。此外，2 000 km2以下流域面积的山区河流，河流比降大，汇流时间短，如果没有成型的预报方案或模型，很难进行洪水预报。为此，我们选取了三道河子荒沟站作为代表，编制产汇流预报方案，以期能为其它200多条河流的洪水预报提供依据。

2流域概况

2.1自然地理特征

三道河子是牡丹江左岸支流，发源于张广才岭黑龙江省海林市东南部,河长79.5 km，流域面积1 455 km2，坡降4.55‰。自上而下主要支流有芭藁砬子河、腰营河、干明益河、新房子河等。

三道河子流域地处山区，张广才岭主脉绵亘于西部，山顶多为半浑圆状，群山起伏，坡陡流急。在荒沟站断面下游12 km处汇入牡丹江(现莲花水库)。本区域为侵蚀剖蚀低山地形，土层较松，透水性良好，树木茂密，尤其是流域上游有相当一部分较厚的枯枝落叶层，土壤以暗棕壤为主，其余为草甸土、沼泽土、水稻土等。本站测验河段顺直部分约700 m，左岸漫滩到山脚，宽约50 m，右岸有土路。

流域内地形多山起伏、坡陡流急、土层较、透水性良好、树木茂密，尤其流域上游有相当一部份较厚的枯枝落叶层，对本流域长期无雨或少雨的情况下，保持一定数量的地下径流补给，是该流域基本特点之一。

2.2水文气象特征

本站属东亚季风区，即中温带大陆性季风气候，具有冬长严寒干燥，夏季降水集中，气候温热、湿润；春季多大风，降水少，易发生干旱；秋季气温下降快常有霜冻发生。年平均气温为3.2℃，1月平均气温-18.1℃，7月平均气温21.8℃。无霜期85-130天。由于受季风影响，本站以偏西风为主，年平均风速2.5m/s。

多年平均降水量568.2 mm，降水的年际变化较大，历年最大降水量为1994年804.6 mm，历年最低(1975年)降水量仅292.8 mm。

本站降水主要集中在汛期6—9月，多年平均6—9月降水量为412.8 mm，约占年降水量的72.7%。历年最大6—9月降水量624.9 mm(1960年)，历年最小6—9月降水量220.9 mm(1975年)，

历年最大月降水量291.8 mm(1960年8月)，历年最大日降水量114.9 mm(1960年8月23日)，历年最大1 h降水量45.3 mm(1977 年7月29日02时)。

本站洪水为典型的雨洪径流，年最大洪峰集中出现在汛期7—10月，尤以7、8月份最为集中，其出现最大洪峰的概率为75%。洪水来源是三道河子干流。洪水过程大多是单式洪峰，洪峰停留时间一般在2 h左右，涨落水历时都比较短，峰形较瘦,洪水涨落过程历时为1～2 d。

3预报站基本情况

荒沟水文站位于黑龙江省海林市柴河林业局板桥林场。集水面积1 327 km2，是牡丹江左岸支流三道河子控制站，莲花水电站的入库站之一。

该站测验河段位于三道河子下游唯一的峡谷处，此峡谷长约1 km。基本水尺断面位于测验河段中间，流速仪兼浮标测流断面与基本水尺断面重合，最大洪水水面宽不超过150m，上、下浮标断面间距200m，上、下浮标断面分别位于流速仪测流断面上下各100m处，流速仪测流断面上、下300m处分别为上比降断面和下比降断面。

本站为复式河槽，断面垂直于水流方向，左岸为滩地，蔓延到高山，右岸为公路。河底为大卵石及块石组成，间有粗砂卵石；左岸表层为黑黏土，其下为粗砂和卵石，右岸靠岸边表层为黑砂土，其下有零星大块石，高坝以上为黄砂土。

水位流量关系变化的基本特性：本站历年水位流量关系比较稳定。由于下游有弯道，形成测站控制，且河道比较稳定，即使是大洪水也无严重的河道变形，因此水位流量关系曲线分布在一个带状内，其变幅不到5%。水位91.00m以上形成单一的水位—流量关系曲线。

4应用资料

1953年设荒沟雨量站，1958年6月改为水文站，观测项目比较齐全，是牡丹江地区建站比较早的一个国家基本水文站。本次产汇流分析采用的降水、蒸发、水位、流量等资料系列为1960年—2004年，雨量资料共计7220站年，流量资料共计31站次。本次产、汇流分析共采用了31年流量资料中的48次孤立洪峰及峰型较好的复式洪峰参加计算。

5产流部分

从荒沟站以上流域特性看，除了个别年份(前期比较干旱)有超渗产流现象外，大部分是属于蓄满产流，我们进行产流分析时，确定该流域为蓄满产流。

降雨径流计算采用下列公式：

Wm′=(1+b)Wm

当P+a

当P+a≥Wm′，R=P+W0-Wm

(1)

式中：Wm′为蓄水量中最大值；b为反映流域内蓄水容量不均匀系数；W0为流域前期蓄水量；Wm为流域平均最大蓄水量。

5.1产流参数的选用

荒沟站与长汀子水文站同属海林市的山区，河流特性、流域植被覆盖率、土壤含水能力、蒸散发等情况基本类似。依据长汀子水文站Im=P+Pa-R-Es计算的计算结果，选用lm为80 mm。根据流域特点，选用b为0.30。

5.2流域蓄水量Pa的计算

流域内气包带土壤含水量的变化是影响降雨形成径流过程的一个主要因素，但又没有全流域土壤含水量的实测资料，只能用间接的方法求得流域前期蓄水量Pa：

有雨时：Pa，t+1=K(Pt+Pa，t-Rt)

无雨时：Pa，t+1=K Pa，t

令5月1日Pa=Im/2，当Pa，t+1≥Im时，则以Pa，t+1=Im为控制。

5.3实测径流深的计算

5.3.1基流的分割

本方案用综合退水曲线，将前次洪峰过程和本次洪峰退至基流，然后平割基流。根据当年汛期最小流量，其范围在5～15m3/s。前期比较干旱的年份基流采用53/s，一般水年份基流采用10m3/s。

5.3.2综合退水曲线的采用

本站综合退水曲线采用的是退水曲线的外包线。参照相应的降水量产生的径流，进行前峰退水及峰后雨造成的径流分割，退至基流为止。

5.3.3实测径流深R的计算

R实=3.6×∑QIΔt/A

(2)

式中：∑QI为时段径流量之和，m3/s；A为流域面积，km2；Δt为时段，h。

6汇流部分

由于暴雨洪水资料较少，我们从历年实测资料中选出1978、1981、1997、2000、2002年共5次洪水，进行单位线分析。由于流域集水面积小，下垫面也较为一致，所以不进行分块计算，又考虑应用时主要是预报洪峰值及主要过程，所以没有进行水源划分，把地面径流和壤中流合并起来进行汇流计算。

6.1流域平均时段净雨量计算

1960-1975年流域内只有出口断面荒沟一处雨量站，代表性较差，计算流域平均雨量时，引用了流域外雨量站，采用算术平均法求值。1976-2004年流域内有5处雨量站，用面积加权法求出时段雨量。采用造洪雨量开始时的Pa，用累积时段雨量法计算净雨过程。

6.2地面径流量计算

用综合退水曲线结合时段雨量进行前峰退水及峰后雨造成的径流分割，退至基流后，把地面及壤中流合并计算出地面径流量。

6.3单位线计算

单位线时段Δt选取采用6 h，能满足推算地面径流过程的要求，根据时段净雨及假定单位线，求出地面径流过程，并与实测径流过程拟合，着重于峰值及其附近过程的吻合，此假定的单位线即为所求的单位线。

7误差评定

根据《水文情报预报规范》GB/T 22482—2008(6.5.4)中的规定，径流深预报以实测值得20%作为许可误差，当该值>20 mm时，取20 mm；当<3 mm时，取3 mm。本次计算共31个点据22次合格，方案的合格率为22/31×100%=71.0%，为乙级方案。

8结语

本方案在应用时，因本流域较小，暴雨中心不明显，主要是根据雨型及其时空分布与单位线原型进行对照，近似于哪次径雨过程对应的单位线就利用其单位线进行作业预报。上述预报模型还存在一定误差，尚需作进一步研究和完善。

参考文献：

[1]黑龙江省水文局.黑龙江省实用洪水预报方案[R].哈尔滨：黑龙江省水文局，2009.

[2]庄一鸰，林三益.水文预报[M].北京：水利电力出版社，1986.

Analysis of Runoff Scheme of Huanggou Hydrologic Station in Sandaohezi

XU Min-liang

(Mudanjiang Hydrologic Bureau Heilongjiang Province，Mudanjiang 157000，China)

Abstract：Mudanjiang City is located in the north to the Changbai Mountain，the east to the Zhangguangcai Ridge，its topographic features take the mountainous areas and hilly landform as the main，there are many rivers，large rainfall，frequent rainstorm and rich water resources，and the hydrologic regime is very complex.In order to ensure the flood forecast job well done in the survey area，Mudanjiang Hydrologic Bureau works out a practical scheme of flood forecast within the survey area，taking the runoff yield and concentration scheme of Huanggou Station in Sandaohezi as the example，the paper describes in details the natural geographic characteristics，hydrological and meteorologic conditions and the section forecast of Huanggou Hydrologic Station，by analyzing the scheme of runoff yield and runoff concentration at the upstream of the Huanggou Hydrologic Station in Sandaohezi，to build a forecast scheme model for the Huanggou Station in Sandaohezi to evaluate the scheme，realizing to supply scientific accordance of short-time flood forecast for the station.

Key words：runoff；Saodaohezi；depth of runoff；unit line；evaluation of results

文章编号：1007-7596(2016)04-0096-03

[收稿日期]2016-03-11

[作者简介]徐敏亮(1978-)，男，黑龙江望奎人，工程师，从事水文情报预报，洪水预报，水资源研究工作。

中图分类号：TV121+.7

文献标识码：B