新安江三水源模型在柘林水库洪水预报中的应用

摘要：新安江模型是分散性模型，它把全流域分成许多单元小流域块，对每个单元流域单独进行产汇流计算，主要用以考虑降雨在空间上分布不均匀的问题。柘林水库流域降水量充沛、植被条件良好，采用具有我国特色的新安江模型比较适宜，因而应用新安江模型作洪水预报比较合适且精度较高。

关键词：新安江三水源模型；柘林水库；洪水预报；水利工程；水电站 文献标识码：A

中图分类号：TV697 文章编号：1009-2374（2017）05-0061-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.029

1 流域和水库特征

柘林水利枢纽工程位于赣西北修水干流中游。修水是鄱阳湖水系五大河流之一，发源于湘鄂边境幕阜山脉的黄龙山，自西向东流经修水、武宁、永修等县于吴城注入鄱阳湖。全流域面积14700平方公里，柘林枢纽控制9340平方公里，占全流域的63.5%，干流总长304公里。修水流域属亚洲东南季风区，为江西五大暴雨中心之一，多年平均年降水量1579毫米，其中一半降水集中在4～6月，暴雨大多发生在5～7月，以6月发生次数最多。

枢纽是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养殖等综合效益的水利工程。枢纽主要建筑物有主坝、付坝两座、溢洪道两座、泄洪洞、发电引水系统及厂房、灌溉取水建筑物、通航建筑物等。水电站现共装有6台机组，其中原设计4台机组单机容量4.5万kW，后扩建增加了2台机组单机容量12万kW，电站总装机为42万kW。多年平均年发电量6.9亿kW·h，柘林水库正常高水位为65.0米，汛期限制水位64.0米，死水位50.0米，极限死水位47.0米，设计洪水位70.13米，最高洪水73.01米，水库总库容79.2亿立方米，其中兴利库容34.47亿立方米，防洪库容32.00亿立方米，死库容15.7亿立方米，库容系数42.7%，径流利用系数93.4%，为多年调节水库。

2 模型运用

新安江模型是分散型结构，它把流域分成许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程，再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程。把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出流过程。

模型输入为实测雨量P，实测水面蒸发EM；输出为流域出口流量Q，流域蒸散发E。模型结构及计算方法可分为以下四大部分：

2.1 蒸散發计算

用三个土层的模型，其参数为深层蒸散发系数C，蒸散发折算系数K，包气带张力水容量WM，分上层WUM、下层WLM、深层WDM。

2.2 产流量计算

按蓄满产流概念，参数为包气带张力水容量WM、张力水蓄水容量曲线的方次B、不透水面积比值IM。

2.3 分水源计算

分三种水源，即地面径流RS、地下径流RG和壤中流RSS。参数为表层土自由水蓄水容量SM、表层自由水蓄水容量曲线的方次EX、表层自由水蓄水量对地下水的出流系数KG及壤中流的出流系数KSS。

2.4 汇流计算

地下径流用线性水库模拟，其消退系数为KKG，出流进入河网。壤中流的深层自由水也用线性水库模拟，其消退系数为KKSS。地面径流的坡地汇流不计，直接进入河网。

3 模型参数率定和调式

模型参数的率定方法，则在微机上使用人工与机器优选相结合，并对待定参数变化范围给予可行性约束的方法。对柘林流域内上述三大块用最新10年连续时段遥测资料（段长为6小时）进行模型参数的调试计算。

4 成果分析

在预报方案中，柘林水库坝上断面20场洪水预报中有18场次预报的洪峰误差控制在20%以内，其中最大正误差为24.77%，最大负误差为-18.33%，平均相对误差为9.59%；在洪量误差方面，柘林水库坝上断面20场洪水预报中有18场次预报的洪量误差控制在20%以内，其中最大正误差为26.38%，最大负误差为-23.45%，平均相对误差为12.66%；柘林水库坝上断面20场洪水预报的洪峰误差均控制在预报根据时间至实测洪峰出现时间之间时距的30%以内，其中最大正误差为3个时段，最大负误差为1个时段，平均误差为0.85个时段；柘林水库坝上断面20场洪水预报的确定性系数最小为0.32，最大为0.97，预报的平均确定性系数达到0.64。综上所述，柘林水库坝上断面20场洪水预报中，有17场次洪水预报达到合格要求，预报合格率为85%。

在对柘林水库20场洪水过程进行预报的合格率为90%，新安江模型是适合柘林流域的洪水预报模型。

5 结语

第一，新安江模型是适合柘林流域的洪水预报模型。在柘林水库坝上断面20场洪水预报中，预报合格率为90%，达到了部颁甲级标准。

第二，对部分场次的洪水过程模拟精度仍然不够理想，分析主要有以下两点原因：（1）降雨时空分布不均匀，局部暴雨对流域内洪水产生影响很大，而流域内雨量站点设置较少，其位置布置也并不均匀，因此对流域面雨量的把握有所欠缺，这个问题需要通过规划设置雨量及水文站点来对模型参数率定进行完善；（2）人类活动对流域洪水的影响。柘林水库上游仍存在较多小水库，而这些小水库的调度和出流资料是难以及时准确得到的，这些水库的调节作用严重影响了洪水的产生和传播，从而影响了模型的预报效果。

总体来看，柘林水库坝上断面新安江模型预报方案整体达到了甲级以上预报水平，对实际洪水的检验模拟效果也较好，因此认为新安江模型是适合柘林流域的洪水预报模型。

作者简介：张飞峰（1970-），男，浙江龙游人，供职于国网江西省电力公司柘林水电厂，研究方向：水库调度、水工建筑物。

（责任编辑：蒋建华）