水利工程論文-潘家口水庫枯水期月徑流預(yù)報摘要：在分析研究流域氣候特征及枯季徑流來水規(guī)律的基礎(chǔ)上，用水文氣象方法和水文方法分別建立了枯水期月徑流預(yù)報模型。水文氣象方法是先挑選出與預(yù)報對象關(guān)系最好的氣象因子作為預(yù)報因子，據(jù)此建立預(yù)報模型和預(yù)報集成模型。水文方法是利用水文序列資料建立自回歸模型和多元遞推模型。用實(shí)測資料對預(yù)報模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明：預(yù)報精度令人滿意。關(guān)鍵詞：枯水期預(yù)報因子月徑流回歸模型1引言潘家口水庫是引灤工程的源頭，它位于灤河干流，壩址以上集水面積為33700km2，占灤河流域的75.3%。其徑流來源主要有天然降水，冰雪消融和地下水補(bǔ)給。近年來，由于氣候變化和人類活動的影響，導(dǎo)致流域內(nèi)三水轉(zhuǎn)化關(guān)系變化，地表徑流減少，水資源供需矛盾日益突出，特別是2000年龍年大旱，潘家口水庫水位降至死水位以下，顯露出水下長城，對天津、唐山地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展帶來極其嚴(yán)重的影響。開展潘家口水庫中長期水文預(yù)報研究，對區(qū)域內(nèi)水資源統(tǒng)一規(guī)劃管理，水資源合理配置，開源節(jié)流都有著現(xiàn)實(shí)意義。2潘家口水庫枯季徑流基本特征潘家口水庫壩址以上流域內(nèi)主要水系有柳河、白河、興洲河、小灤河、螞蟻虹河、武烈河、老牛河和爆河，各水系的地理位置，地質(zhì)地貌特征和氣象條件各不相同，因此徑流補(bǔ)給也因地而異。流域內(nèi)降水的季節(jié)變化十分明顯，河川徑流變化亦隨季節(jié)而異，汛期徑流主要由同期降水補(bǔ)給，而降水的多寡則直接由氣象因素而定；在枯水期，流域內(nèi)降水量很少，徑流形成主要取決于流域蓄水的消退，影響流域蓄水消退的因素很復(fù)雜，而前期水量的豐、枯對枯季徑流起著重要的影響。不同季節(jié)來水量概率統(tǒng)計(jì)、不同季節(jié)來水量所占比例及概率統(tǒng)計(jì)、枯季月徑流及移動落后月相關(guān)系數(shù)見表1表3。表1不同季節(jié)來水量概率統(tǒng)計(jì)表（19312000年）從表1及表2可見，水庫來水量一個突出的特點(diǎn)是年際間變化大，年內(nèi)分配不均。年內(nèi)的來水量主要集中在79月，一般占全年來水量的40%70%，有的年份高達(dá)80%。據(jù)19312000年資料統(tǒng)計(jì)，水庫壩址以上多年平均徑流量為24.5108m3，枯水期（上年10月次年6月）最枯年份為19992000年，實(shí)測徑流量為2.18108m3，枯水期豐水年為19591960年，實(shí)測徑流量為17.65108m3，兩者相差8.1倍之多。由表3可見，從上年10月次年6月相鄰兩月及移動落后月徑流相關(guān)系數(shù)，相鄰兩月的相關(guān)系數(shù)一般在0.30.8之間，其信度都達(dá)到1%，一定程度上說明相鄰兩月的相關(guān)性還是比較高的；其移動落后相關(guān)隨著間隔月數(shù)的增加而相關(guān)系數(shù)和信度均遞減，說明月徑流間隔時間愈短相關(guān)程度愈好，反之則愈差。3預(yù)報方法根據(jù)研究流域的氣候特征及枯季月徑流來水規(guī)律，采用水文氣象方法和水文方法預(yù)報枯季月徑流。3.1水文氣象方法前期大氣環(huán)流特征對枯季月徑流有著重要的影響，而大氣環(huán)流可以通過500hPa和100hPa等壓面高度場來反映，另外，大氣環(huán)流的維持和變異則直接受到外界能源的影響，特別是海洋溫度的影響。結(jié)合潘家口水庫的水文氣象特征，本研究采用的氣候、氣象預(yù)報因子有：北太平洋海表溫度場；東半球月平均500hPa等壓面高度場；北半球月平均100hPa等壓面高度場；全國100個氣候站的月平均氣溫場。上述資料均來源于中央氣象局公開發(fā)行的氣候監(jiān)測公報，月徑流資料來源于水利部引灤工程局潘家口水庫。其中北太平洋海表溫度場資料地理范圍為00500N，1800E800W，網(wǎng)格距為5050；東半球月平均500hPa等壓面高度場地理范圍為100N500N，50E1800E，網(wǎng)格距為5050；北半球月平均100hPa等壓面高度場地理范圍為100N800N，100E00，網(wǎng)格距為100100。預(yù)報因子和預(yù)報對象的時間為上年10月次年6月；時域?yàn)?965年10月1999年6月（其中1965年10月1995年6月共30年作為歷史擬合期，1995年10月1999年6月共4年作為獨(dú)立樣本試報期）。3.1.1預(yù)報因子優(yōu)選與建模從上年10月開始，到次年6月為止，分別對上述四個水文、氣象要素場中每一個經(jīng)緯點(diǎn)的預(yù)報因子序列與預(yù)報對象系列作單相關(guān)分析，將單相關(guān)系數(shù)超過臨界值的所在的經(jīng)緯點(diǎn)預(yù)報因子系列提取出來作為預(yù)報因子。在計(jì)算過程中，通過調(diào)整相關(guān)系數(shù)臨界值，將初選因子控制在2030個左右，以利于保證計(jì)算精度。根據(jù)初選出來的預(yù)報因子，采用雙重檢驗(yàn)逐步回歸方法建立枯季月徑流預(yù)報方程。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：圖1欠奉4試報結(jié)果及方法評述4.1試報結(jié)果試報結(jié)果見表4、表5（因篇幅所限，僅列出19951999年水文氣象法和水文法試報結(jié)果）。由于對中長期預(yù)報精度國內(nèi)目前尚無統(tǒng)一的評定標(biāo)準(zhǔn)可借鑒，參照短期水文預(yù)報中乙級方案標(biāo)準(zhǔn)，以相對誤差30%作為合格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定，*表示在該標(biāo)準(zhǔn)下不合格。4.2方法評述從表4和表5可見，在試報的36個月中，水文氣象法僅有1個月不合格，而水文方法有6個月不合格，水文氣象方法比水文方法相對精度高。究其原因：一是水文氣象方法采用了能反映環(huán)流特征的氣象因子；二是采用了優(yōu)選因子集成的方法。水文方法是采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)報。一般統(tǒng)計(jì)預(yù)報方法的弱點(diǎn)是預(yù)報結(jié)果總是在預(yù)報對象的平均值上下波動，對于接近平均情況的年份往往預(yù)報效果較好，而對于防洪抗旱，生產(chǎn)調(diào)度有重要意義的極端情況則預(yù)報結(jié)果常常不能令人滿意。5結(jié)語本文根據(jù)潘家口水庫的氣候、氣象特征及枯季月徑流來水規(guī)律，對枯季月徑流預(yù)報進(jìn)行了研究，建立了預(yù)報模型，試報效果較好。研究發(fā)現(xiàn)，