清河水库洪水预报误差来源分析及解决方法
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摘要 分析清河水库流域实时洪水预报中出现的误差，结合实际工作，提出相应解决方法，以期提高洪水预报的精度。
关键词 洪水预报；误差来源；解决方法；清河水库
中图分类号 TV122 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0214-02
1 洪水预报常见的误差来源分析
（1）水利工程、农田蓄放水误差。流域中，常有许多中小型水利工程，遇洪水，先拦蓄洪水，若长期洪水拦蓄不下，又大量放水泄洪，遇干旱、农业需水季节，放水灌溉，泄空库容。如此常给洪水预报带来大的误差，其大小取决于流域内中小型水利工程的多少。
（2）设备故障，导致不合理的观测数据或资料缺测。有许多雨量站和水位站，在水文遥测系统的运行过程中，常遇到各种故障，给实时洪水预报带来误差。
（3）水文规律简化误差，即模型结构误差。如农业活动作用的忽略、降雪作为降雨处理及产流机理简化为蓄满产流、超渗产流等，都属于模型结构误差，当与实际出入大时，就会带来大的误差。
（4）流域水文规律的变化。流域水文规律受气候条件和下垫面条件的改变而改变。如北方高寒地区融雪径流形成的洪水与暴雨型洪水的差异，雷暴雨、台风雨引起的洪水特征与锋面雨引起的洪水特征差异等，及人类活动如森林的大面积砍伐、开挖人工河渠、修建大型水库、水土保持影响等，都会给水文规律带来大的影响，也会给实时洪水预报带来一定的误差。
（5）水文资料观测误差和雨量资料代表性误差。
2 预报模型的误差
清河水库洪水预报包括产流预报和汇流预报两部分。清河水库的产流预报现有4种模型：即水箱模型、新安江模型、大伙房模型、蓄满产流模型进行洪水预报，经多年实践经验，蓄满产流模型预报精度比较高，达到84%左右，新安江预报精度为83%，接近蓄满产流模型，大伙房、水箱模型预报精度相对较低，为75%左右；蓄满产流模型适合本流域的特点，是清河水库产流预报一直采用的模型，其他模型预报起到参考、对比的作用。汇流预报主要应用单位线法，包括雨强单位线和检验单位线两部分[1]。
3 蓄满产流模型原理
清河水库流域蓄水量每年从5月1日开始计算，5月1日起土壤上下层初始含水量分别为Pa上=0 mm，Pa下=50 mm，上、下层最大土壤含水量分别为Pam上=45 mm、Pam下=85 mm，最大土壤含水总量130 mm。
P′=P+Pa上-45-E
R=P′-（85-Pa下）×（1-e-0.012×P）
其中，R─净雨（mm）；P─流域平均降雨（mm）；Pam上─上层土壤最大含水量（mm）；Pam下─下层土壤最大含水量（mm）；Pa上─降雨起始日上层土壤含水量（mm）；Pa下─降雨起始日下层土壤含水量（mm）；E─雨期蒸发量（mm）。
4 蓄满产流模型误差的解决方法
流域平均降雨量的误差，直接影响洪水预报的精度，清河水库面雨量是一种“以点代面”特殊方法计算得出的经推算值，并不是真正意义的实测值。采用泰森多边形法（垂直平分法）来计算流域平均降雨量，各雨量站点多少、控制面积的权重，也就是雨量站点布设密度，直接影响流域平均降雨量的精度，雨量站点少，必然会降低计算面雨量的精度；雨量站点多，计算出的面雨量值代表性好，精度高，使流域平均降雨量更接近真值，提高洪水预报的精度[2]。
净雨的误差，清河水库产流预报采用蓄满产流模型，在清河水库洪水预报中，土壤含水量（Pa）分为上层土壤含水量（Pa上）和下层土壤含水量（Pa下）。每年4月末有大的降雨，则从这场降雨开始计算Pa，否则从每年5月1日开始连续计算，降雨开始日Pa上起始值设为0 mm，Pa下起始值设为50 mm，汛后就不再计算，Pa计算的不连续性，可带来一定的误差，Pa初始值的设定直接影响净雨的准确性，而每年的春汛来水量不同，选用固定的Pa初始值显然不合理，尤其在春汛偏枯、久旱无雨年份的情况下，计算出本流域产生净雨的误差较大，适当降低Pa的初始值，使产生净雨趋近于合理值，提高洪水预报的精度[3]。
清河水库汇流预报主要应用单位线法，包括雨强单位线和检验单位线两部分，雨强单位线只有“降雨均匀和中下游”与“降雨在上游”2种分类。当暴雨中心在下游、库区附近时，预报精度低，尤其是暴雨强度大时，预报误差很大，不能满足要求，如2010年7月21日洪水，针对降雨不均匀、库区降雨大的特点，采用以下方法提高预报精度：一是尝试了用单站产流做汇流计算的方法，效果很好，使汇流预报精度有很大提高；二是汇流预报不单纯依靠预报软件，灵活应用电子表格做汇流过程，解决了产流预报净雨的实时修正，从而达到每时段的汇流过程可灵活削减，更贴近实际过程；三是有效利用历史洪水，在汇流预报过程中，对多个预报峰值、峰现时间的选判，参考类似的历史洪水数据进行对比分析[4]。
经验单位线只有“降雨在中下游”“先小后大，先均匀后下游”“降雨在中游均匀”3类。一是经验单位线数量少，二是极端天气下，非典型降雨过程越来越多，水库已有的单位线不可能满足汇流预报的要求，影响预报的整体精度。经验单位线数量、类型的多少，直接影响洪水预报的精度，本流域内选择典型的历史洪水，分析推求出各种类型的经验单位线，汇流预报时有可供选择的相似单位线；若经验单位线不能满足雨型的要求，可选取已有类似单位线，在不改变单位线整体形状的前提下，按比例将峰提前或滞后、扩大或缩小，该方法能使峰现时间、洪峰流量的预报结果更接近真值，进行汇流预报，从而提高洪水预报的精度[5]。
5 结语
实时洪水预报中产生误差的原因极其复杂，为了能够提供足够准确的洪水预报方案，必须对实时洪水预报中可能出现的误差加以考虑。针对清河水库流域的实时洪水预报问题，提出上述保证预报精度的方法和措施，将误差尽量减到最小，从而提高清河水库洪水预报的精度。
6 参考文献
[1] 姜凤海.浅析如何提高清河水库洪水预报精度[J].内蒙古水利，2015（3）：133-134.
[2] 胡环.清河水库洪水预报误差评定及解决办法[J].内蒙古水利，2015（1）：129-130.
[3] 姜玉婷.误差相似性综合修正技术在洪水预报中的应用[J].东北水利水电，2013（4）：30-31.
[4] 张艳平，王国利，彭勇，等.考虑洪水预报误差的水库汛限水位动态控制风险分析[J].中国科学：技术科学，2011，41（9）：1256-1261.
[5] 赵海龙，王金忠.清河水库洪水预报误差分析及其解决办法[J].科技创新导报，2010（3）：137.