白杨河流域洪水特性分析与预报

白杨河流域洪水特性分析与预报

王芳

昌吉水文勘测中心 新疆昌吉 831100

摘要：本文深入探讨了白杨河流域的洪水特性，通过综合分析流域的地理、气候及水文条件，揭示了该区域洪水的主要类型、发生频率及洪水过程线的特征。同时，结合流域实际情况，提出了针对性的洪水预报方案。该方案旨在提高洪水预报的精确度和时效性，为白杨河流域的防洪减灾工作提供科学决策支持，从而有效保障流域内人民群众的生命财产安全。

关键词：洪水特性；分析预报；洪水预测

引言：洪水作为一种极具破坏性的自然灾害，在全球范围内频繁发生，给人类社会造成了巨大的经济损失和人员伤亡。白杨河流域的洪水不仅受到降雨、融雪等自然因素的影响，还与流域内的地形地貌、植被覆盖等地理条件密切相关。因此，深入分析白杨河流域洪水特性、探索有效的预报方法和技术，对于提升流域防洪减灾能力、保障人民生命财产安全具有重要意义。

1流域洪水特性

白杨河发源于博格达峰东北阔克括力冰川，其源头由东西两支组成，河道全长60km，是典型的冰雪消融补给型河流。实测多年平均年径流量为0.6825×108m3，最大年径流量为2016年的0.9672×108m3，最小年径流量为1984年的0.4320×108m3。流域地处欧亚大陆腹地，气候干燥少雨，属中温带大陆性半荒漠干旱性气候。流域地势西南高、东北低。降水量时空分布极不均匀，主要集中在山区，垂直地带性规律显著。此外，季节变化较大，夏季降水量大，降水量年际间变差校大，年内分配不均匀，5～8月四个月降水量约占多年平均降水量的51.4%。白杨河洪水最早出现在6月份，其峰量较小，8月份受降水影响，也有洪水发生，但量级较大的洪水一般出现在6～7月；一般年份多呈单峰出现，丰水年份洪水一般为多峰型，历时较长。白杨河流域的洪水特性显著，主要包括冰雪融水型、暴雨型和混合型洪水。其中，冰雪融水型洪水多发生在春夏季，随着气温上升，高山积雪和冰川融化，导致河流径流量剧增，进而引发洪水；暴雨型洪水则主要在夏季出现，其特点为降雨强度大、历时短，易形成山洪；而混合型洪水则是冰雪融水和暴雨共同作用的结果。这些洪水类型的发生频率受气候、地形地貌等多种因素影响，使得白杨河流域洪水频发，尤其是突发性强、历时短、强度高的暴雨型洪水，给防洪工作带来了巨大挑战。洪水过程线通常呈现出暴涨暴落的特点，初期由于融水或降雨迅速汇集，河流径流量急剧增加形成洪峰，随后随着融水或降雨减少，河流径流量逐渐下降，洪水过程线趋于平缓。

2 洪水预报

2.1基数资料选择

本预报方案中采用的资料为白杨河流域某水文站。该水文站为国家基本水文站点，资料收集、整编和刊印严格按国家行业规范要求执行，资料质量可靠，完全能够满足水文分析计算精度要求。该水文站以上不存在区间引洪、分洪现象，人类活动影响相对较小；多年来，该水文站迁移距离较近，区间集水面积变化不大，可认为迁移前后其洪水形成条件未发生明显变异，因此我们认为白杨河洪水资料系列的一致性较好。本预报方案最终分析采用的资料系列长度为1976-2021年共46年，单项资料样本个数均大于30个。

2.2洪水系列代表性分析

为分析白杨河年最大洪峰流量的多年变化规律及不同系列长度统计参数的稳定性，需对白杨河1976—2021年46年的最大洪峰流量资料进行系列代表性分析。

（1）不同长度径流系列统计参数误差分析。依据白杨河1976-2021年46年实测洪峰流量资料，自2021年逆时序向前推，根据矩法计算的不同系列长度统计参数对比，随着系列长度的增加，统计参数变动幅度逐渐减小，当系列长度达到42年以上时，其均值相对偏差的绝对值小于5%；当系列长度达到30年以上时，Cv值相对偏差绝对值小于5%。综上所述，系列长度达到42年以上时系列统计参数基本趋于稳定。

（2）洪峰流量模比系数累积平均值过程线分析。绘制白杨河年洪峰流量模比系数累积平均值曲线图，累积曲线随时间的增长，变幅越来越小，年最大洪峰流量系列在30年以上时，模比系数累积曲线稳定趋近于1，可见系列均值有较好的代表性。

（3）洪峰流量模比系数差积曲线分析。将白杨河年最大洪峰系列，以每10年分为一个时段，分别计算各时段的平均流量与46年平均流量的比值，可以得出，1976-1980年、1981-1990年为偏枯段，1991-2000年为偏丰段，其余年份为平水偏丰。

2.3预报模型与方法选择

洪水预报以自治区水文局旦木仁加甫开发的中长期水文预报VB6.0系统及非平稳序列VB6.0系统应用模型为基础，通过5种预报方法对白杨河洪水进行预报分析。预报方法及预报因子选取依据如下：周期均值叠加方法采用不同信度不同周期组合方式分别预报，周期数量不超过三个；一元线性回归分析方法采用与预报对象关联性较紧密的洪峰流量前一日河道平均流量、前十日平均气温、前三日平均气温、前十日降水、前三日降水分别作为预报因子进行预报；多元线性回归分析预报因子同样采用与预报对象关联性较紧密的洪峰流量前一日河道平均流量、前十日平均气温、前三日平均气温、前十日降水、前三日降水作为预报因子；逐步回归分析预报因子同多元线性回归分析，以期从多个因子中分析出最相关的一个或几个预报因子并进行预报；非平稳时间序列VB6.0系统应用模型中耦合了多种预报方法组合，以分步预报成果相关性作为判断依据，分别组合预报方法并预报；其它方法主要分析预报对象自身系列的规律性。

3洪水预报模型的评定和检验

按照以上预报对象采用方法，对各自模型精度进行检验，以2021年和2022年洪峰流量为预报对象分别进行试报检验。

通过2021年验证：适合白杨河的预报方法为逐步回归分析法、非平稳序列逐步回归周期分析法和非平稳时间序列VB6.0系统应用模型法。其中逐步回归分析法、非平稳序列逐步回归周期分析法作为借鉴使用，洪水预报精度还需通过进一步历史洪水规律研究后不断提高。推荐非平稳时间序列VB6.0系统应用模型法。

通过2022年验证：适合白杨河的预报方法为周期均值叠加法、一元线性回归分法、逐步回归分析法、非平稳序列逐步回归周期分析法和非平稳时间序列VB6.0系统应用模型法（逐步回归周期分析法置信度0.001）5种方法。其中非平稳序列逐步回归周期分析法作为借鉴使用，洪水预报精度还需通过进一步历史洪水规律研究后不断提高。推荐非平稳时间序列VB6.0系统应用模型法

对2024年最大洪水进行预测，预报成果见表1。根据预测，白杨河2024年最大洪峰流量介于24.6～29.9m3/s之间。综合2021、2022年洪水试报检验情况来看，目前适合白杨河的洪水预报方法为非平稳时间序列VB6.0系统应用模型，此种方法预测得到的2024年最大洪峰流量为24.6m3/s。

表1白杨河洪水预报2024年预报成果表

结束语

白杨河流域洪水特性分析与预报的研究是一项长期而艰巨的任务。我们将继续致力于这一领域的研究和探索，为流域内的防洪减灾工作提供更加科学、准确和有效的技术支持和决策依据。同时，我们也呼吁社会各界共同关注和支持洪水预报研究，共同推动流域内的可持续发展和生态文明建设。

参考文献

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[2]蒋林杰.基于BP神经网络和HEC-HMS的洪水模拟及预报研究[D].2022.

[3]李慧珑. 水文预报 [M].中国水利水电出版社,1993.