摘要：山西省东庄水文站控制流域地处半湿润半干旱地区，流域分南、北两支，流域洪水多为暴雨引发，但暴雨的分布不均匀，不同地区降水强度相差很大，径流形成机制较为复杂。文章收集了东庄水文站控制流域场次暴雨洪水资料，采用划分单元节点与双超模型相结合的预报方法，初步建立了控制流域洪水预报系统，并采用近年洪水进行了洪峰、洪量、峰现时间精度评定，取得了较好的效果。
关键词：半干旱;半湿润;单元;节点;双超模型
中图分类号：S914文献标志码：B
1流域概况
东庄水文站位于古县岳阳镇东庄村洪安涧河上，属黄河流域汾河水系，地理坐标为东经111°52′23″，北纬36°13′34″。该站集水面积987km2，断面以上主河道长度35km，主河道平均坡度11.6‰，主要支流有古县河和石壁河等，流域形状系数0.806。
该控制流域水文下垫面产流地类型共有7种，分别为变质岩灌丛山地18.8km2，占集水面积的1.9%;变质岩森林山地56.3km2，占集水面积的5.7%;黄土丘陵阶地282.3km2，占集水面积的28.6%;灰岩灌丛山地13.8km2，占集水面积的1.4%;灰岩森林山地156.9km2，占集水面积的15.9%;砂页岩灌丛山地356.3km2，占集水面积的36.1%;砂页岩森林山地102.6km2，占集水面积的10.4%。
东庄水文站控制流域内现有北节底、金堆、朱家窑和三合4处河道水位站，均为山洪站。流域内有25个雨量站，其中基本雨量站8个，中小河流雨量站5个，山洪雨量站12个。
2暴雨洪水特性
东庄水文站控制流域内降水受地形的影响很大，流域内平川少，山区多，7月～9月降雨量约占全年降雨量的60%左右，且多为暴雨。洪水主要由连续或短时强降雨诱发，且多为暴雨所致，多发生在7～8月份的主汛期。古县境内山洪灾害发生频次较高，是本县的主要自然灾害之一。历史上及建国后发生过多次大的山洪灾害。
3预报系统编制方法
洪水预报系统的编制是根据已经发生或者可能发生的降雨、上游来水、土壤墒情等水文信息，采用适合该流域的模型或方法，对未来的水文要素進行预报，以便尽早采取可能措施，减少洪水灾害的一项工作。东庄水文站控制流域地处半湿润半干旱地区，流域分南、北两支，流域洪水多为暴雨引发，但暴雨的分布不均匀，不同地区降水强度相差很大。为了充分考虑暴雨分布不均以及不同地区产流条件的不同，该系统的建立采用分单元进行产汇流计算，节点之间流量进行河道演算，进而汇聚成东庄水文站出流过程的方法，使用东庄出口断面的洪水过程进行参数的率定。产流计算采用适用于半湿润半干旱地区的双超模型，由于各单元无实测水文资料，汇流计算采用综合瞬时单位线，河道演算采用SWAI 1模型。
在收集量算东庄流域土地利用、产汇流地类、河长比降及沿程断面特征的基础上，采用《山西省水文计算手册》计算双超模型、综合瞬时单位线、SWAI 1模型参数初值。通过实地调查走访流域植被、河道平整情况等，对参数初值进行适当的修正。
3.1资料情况
该预报系统所选用的资料，严格遵守《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）的要求，对选用的水文站点及雨量站点资料均经过审核，具有较高的可靠性。
该次收集的资料如下：
（1）东庄水文站建站至今的洪水要素摘录表，逐日平均流量表;
（2）永乐、高城、北平、金堆、凌云、多沟、下冶、东庄8处基本雨量站建站至今的降水量日表、降水量摘录表;
（3）中小河流雨量站、山洪雨量站建站的雨量资料;
（4）由于东庄水文站不观测蒸发，收集了赵城水文站建站至今的蒸发观测资料;
（4）东庄水文站所在流域1∶5万地形图，高精度DEM数据;
（5）东庄水文站所在流域小流域划分及土地利用成果。
3.2单元划分、节点选定
结合东庄流域1∶5万地形图、小流域划分成果、高精度DEM数据，综合考虑小流域特性相近、水系完整、暴雨特性差异不大的区域划分单元。充分运用流域内现有的水文雨量站网资料，通过水文比拟、暴雨面积加权等方法，尽可能地使每个单元都有代表性雨量资料。在北节底、金堆、朱家窑和三合4处河道水位站均划分了单元，方便结合水位站洪水数据对单元参数的进行修正;对于部分没有雨量站的单元选择临近有代表性的雨量站进行借用，该系统在东庄以上流域共划分17个单元。
为了反映流域的连通性，分析流域洪水来源，更好地方防洪减灾提供服务，在单元划分的基础上，进一步划分出14个结点，用以在预报系统编制中显示各结点的洪水信息。各单元划分情况见表1，图1;各单元地类情况见表2。
3.3预报系统说明
东庄水文站洪水预报系统中共有17个单元和14个节点，第1单元产汇流结果作为1001节点的流量过程;第2单元的产汇流结果作为1002节点的流量过程;1001节点流量通过河道演算与第3单元的产汇流结果叠加作为1003节点的流量过程;1002节点的流量通过河道演算与第4单元的产汇流结果叠加结果作为1004节点的流量过程;1003节点流量通过河道演算和1004节点流量叠加作为1005节点的流量过程;1005节点流量通过河道演算、第5单元的产汇流结果与第6单元的产汇流结果叠加作为1006节点的流量过程;1006节点流量通过河道演算与第7单元的产汇流结果叠加作为1007节点的流量过程;1007节点流量通过河道演算、第16单元的产汇流结果与第17单元的产汇流结果叠加1014节点的流量过程;第8单元的产汇流结果和第9单元的产汇流结果叠加作为1008节点流量过程;1008节点流量与第10单元的产汇流结果叠加作为1009节点的流量;第12单元的产汇流结果作为1010节点的流量过程。1010节点的流量通过河道演算与第13单元的产汇流结果叠加作为1011节点的流量过程。1009节点流量通过河道演算、1011节点流量与第11单元的产汇流结果叠加作为1012节点的流量过程。1012节点流量通过河道演算与第14单元的产汇流结果叠加作为1013节点的流量过程。1014节点流量通过河道演算、1013节点流量与第15单元的产汇流结果叠加作为出口断面的流量过程，即为东庄水文站流量过程。系统流程图见图2。
4参数率定与精度评定
预报系统的参数率定通过实地调查，根据各个参数的物理意义与取值范围，不断修正参数，模拟东庄出口断面的出流过程，与东庄出口断面的实测洪水过程相比较，直至二者较为接近，则参数为选用值。由于近年来煤矿开发、小流域治理、河道整治、城镇化建设等人类活动的影响，东庄所在流域下垫面发生了较大改变，早期的暴雨洪水资料很难较好的代表现状流域特性。同时，由于早期雨量资料观测段制较长，用于率定参数误差较大。
根据《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）的规定，洪水预报系统中要有足够代表性的场次洪水资料，湿润地区不少于50次，干旱地区不少于25次，当资料不足时，应使用所有的洪水资料。该次数据选取2000年之后的所有的洪水资料进行了参数的率定与精度评定。
4.1参数率定
以各模型参数的计算值作为初值，经过对各组参数反复调试，对比模拟洪水过程与实测过程，选取了一组较为适合各场次洪水预报的产汇流参数，作为东庄以上流域预报参数。由于洪水场次较少，需要在今后的实践中不断地修订。各场次洪水模拟对照图见图3～图6，产汇流参数见表3，河道演算参数见表4。
4.2精度评定
预报系统精度评定按《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）进行。利用2000年之后的4场洪水进行对洪峰、洪量及峰现时间进行了精度评定。其中，洪峰许可误差为实测洪峰的20%;洪量以实测值的20%作为许可误差;峰现时间以预报时间至实测洪峰出现时间的时距的30%作为许可误差，当许可误差小于3h，以3hrs作为许可误差。经统计，东庄水文站洪峰合格率为100%，洪量合格率为50%，峰现时间合格率为100%。东庄水文站洪峰、洪量精度评定见表5，峰现时间精度评定见表6。
由于东庄水文站可用于精度评定的洪水场次较少，率定的参数合理性需在以后不断的验证。待用于精度评定的场次洪水较多，统计预报方案的合格率及确定性系数，达到《水文情报预报规范》规定的等级标准时，方可进行作业预报。
5结语
5.1东庄水文站控制流域地处半湿润半干旱地区，流域分南、北两支，暴雨的分布不均勻，不同地区降水强度相差很大。采用分单元进行产汇流计算，节点之间流量进行河道演算，进而汇聚成东庄水文站出流过程的方法，充分考虑暴雨分布不均以及不同地区产流条件的不同，较为适合东庄水文站流域。
5.2由于可用于洪水预报系统参数率定及精度评定的场次洪水较少，系统参数的合理性需要今后不断的验证。
参考文献：（略）
Application of double hypermodel in flood prediction system of Dongzhuang Hydrological Station
Fei Xiaoxuan
（Linfen Hydrology and Water Resources Survey Station， Linfen 041000， Shanxi China）
Keywords：semi-arid;Half wet;Unit;Node;Double super model