天津地区实用洪水预报方法研究
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作者: 王小琛,单立敏,刘磊
摘要:天津市地处海河流域下游，在防汛工作中天津市要承泄海河流域上游洪水、本市境内的城市排涝、农田排沥等，虽然天津市部分主要河道水库的洪水预报模型方法已经构建在《中国洪水预报系统》中，但是针对天津市具体情况应进一步完善洪水预报调度的模型方法，升级洪水预报调度软件系统，建设具有普遍适用性的水文水动力学模型二次开发平台。
关键词：洪水预报方法；水文水动力学模型；天津市
中图分类号：F29文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）03-0135-02
一、天津市自然地理概况
天津市地处海河流域下游，河网纵横、闸坝众多，在防汛工作中天津市要承泄海河流域上游洪水、本市境内的城市排涝、农田排沥，而且行洪排涝都受入海口潮位顶托影响，防汛调度决策人为影响因素大，防汛任务繁重。建立针对天津市特殊下垫面情况的完善的洪水预报模型方法，是做好防汛工作的基础之一。
二 洪水预报方法应用现状
2006年天津市水情部门引进了《中国洪水预报系统》，在系统中陆续构建了《于桥水库降雨径流预报》、《黄白桥河段演算》等预报方案，2009年在系统中集成了《永定河水系洪水演进及仿真系统》，增强了水情部门预报作业的能力。
（一）于桥水库降雨径流预报
2007年整理完成的《海河流域实用水文预报方案》中对于桥水库洪水预报方案进行了修订补充，验证了根据全流域平均降雨量和前期影响雨量，查于桥水库全流域降雨径流相关图求得水库以上总径流深这种计算方法的可行性。
于桥水库降雨径流预报方案集成在洪水预报系统中的产流计算就是采用全流域的降雨径流相关图法。流域最大损失量基本公式Im=P+Pa-R-E，采用试算法优选确定为170mm；消退系数采用气象因子确定K值法，K=1-Em/Im，蒸散发能力Em分月采用常值；前期影响雨量采用折减系数法，Pa，t+1=K(Pa，t+Pt)，Pa以Im为控制。
汇流计算修订后的方案沿用1992年方案暴雨中心位置分别在东部、西部、库区、均匀降雨的6小时综合单位线。为了在预报作业中细化洪水过程，将4条6小时单位线分别转换为3小时单位线，并同时将3小时、6小时单位线参数集成进了《中国洪水预报系统》。在实际作业预报采用单位线推求径流过程中，应考虑到流域汇流的非线性变化，在使用单位线前，先分析一下暴雨中心位置，然后根据不同的暴雨中心和净雨时段，选用恰当的单位线，并根据暴雨中心位置的移动过程，对水位流量预报结果过程线做人工调整。
（二）黄白桥河段演算
黄白桥水文站位于潮白新河干流上，河道槽蓄量较大，过水断面上有自沽闸控泄流量。本预报方案把潮白新河黄白桥闸上河段作为水库考虑，三河、吴村闸、土门楼为上游河道的三个入流节点，根据入流节点的预报或实测流量过程，可对黄白桥的库容、水位、入库流量、下泄流量做出实时有效的预报调度。
构建在《中国洪水预报系统》中的河道汇流方法是将土门楼、吴村闸流量相加后分别用单位线和马斯京干法演算至黄白桥，将三河站流量用单位线法和马斯京干法演算至黄白桥，再将以上两个演算结果相加得到黄白桥的入库流量，时段长3小时。
（三）永定河水系洪水预报
永定河水系的从上游到下游入海口的洪水预报可由《中国洪水预报系统》与永定河水系洪水演进及仿真系统衔接完成。三家店以上洪峰流量过程可由《中国洪水预报系统》官厅水库以上至三家店的区域预报得出，永定河水系洪水演进及仿真系统在数据库里读取三家店以上实测、预报流量过程或者根据人工置数，完成三家店至入海口的洪水预报调度作业。
永定河水系洪水演进及仿真系根据三家店断面的实测或预报流量过程，基于河道数字化地形图，建立卢沟桥―梁各庄段、永定河泛区及永定河新的水动力学模型，模拟在上游发生不同量级的洪水过程时，河道及泛区内的洪水演进情况，包括考虑洪水沿途损失和泛区内各种口门运用组合情况下的洪水演进情况，形成相应的洪水风险信息及洪水风险图。
系统中三家店―梁各庄河段采用一维模型，永定河泛区和永定新河则将各分洪区及分洪口门概化为一维河网进行模拟，主要河道及分洪区均采用一维水力学模型，部分没有地形资料的分洪区以零维模型来模拟其洪水调蓄影响。
三、天津地区洪水预报方法的发展前景
虽然天津市部分主要河道水库的洪水预报模型方法已经构建在《中国洪水预报系统》中，但是针对天津市复杂的下垫面环境、河道闸坝泄洪排涝受人为因素影响大、行洪排涝有入海口潮位顶托等情况应进一步完善洪水预报调度的模型方法，升级洪水预报调度软件系统，建设具有普遍适用性的水文水动力学模型二次开发平台。
在现有的《中国洪水预报系统》基础上，将天津市主要河道、蓄滞洪区及所在流域作为研究对象，以地理信息系统技术、实时水情数据库、水文模型预报数据库技术及最新的信息处理技术为支撑，将水文水动力学专业模型进行开发并集成到《中国洪水预报系统》中，搭建水文水动力模型平台，引入水文水动力学运算模块，根据河道断面、闸坝、水文站、潮位、蓄滞洪区等资料，建立各河系天津市境内段从入流节点到入海口的水文水动力学洪水演进预报调度方案。
作为二次软件开发平台，它可以灵活适应天津市河道、闸坝、蓄滞洪区等情况的变化，根据实际需要设置主要河道、闸坝及蓄滞洪区各种边界条件，更精确地模拟、预测在人为控制条件下，洪水在河道中的传播时间，洪峰流量、洪峰水位、人工建筑物对河道行洪、入海口处潮位顶托等各种因素的影响及蓄滞洪区分洪口门的运用、分洪水位、流量、水量等，适用于天津市实时洪水预报调度决策支持、防洪规划、水资源规划、水系规划以及其他各种涉水的相关应用需求，有效提高防御各种洪涝灾害的能力，同时合理利用雨洪资源，对于人与水资源的和谐、可持续发展具有重要意义。
参考文献：
[1]章四龙.中国洪水预报系统设计建设研究[J].水文,2002,(1):16-34.[责任编辑 陈凤雪]
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