（水利工程专业论文）三峡入库洪水预报水情站网论证及水箱模型的应用研究.pdf

四川大学工程硕士学位论文 三峡入库洪水预报水情站网论证及 水箱模型的应用研究 水利工程领域 硕士研究生：汤戍友指导教师：缪韧官学丈 摘要 实施三峡水库调度，必须充分掌握长江上游的水情信息，并对洪水未来的 变化趋势作出准确的预报。三峡水库蓄水后，在1 3 5 r n 蓄水位入库控制站已移至 清溪场站附近，17 5 m 蓄水位入库站将移至寸滩附近。目前，入库站至坝址的洪 水传播时间缩短到仅2 4 h 左右，不能满足水库调度的需求。冈此，向上拓展水1 清 信息的收集范围，开展三峡水库入库站洪水预报水情站网论证和预报技术研究， 延长预报预见期，提高预报精度，满足二峡水库调度需要，是十分必要且紧迫 的。 三峡入库洪水预报流域面积5 0 多万k m i ，本文介绍了采用抽站法进行水情站 网优化论证的方法。通过计算从6 0 3 个水情站中确定了4 1 3 个水情站，对现有水 情站网进行了优化，为进一步修编三峡入库洪水预报方案、开展洪水预报技术 研究、提高兰峡入唪洪水预报的精度奠定了基础。 水箱模型属于概念性水文模型，足f 本水文学者营原正已于j 0 年代创建， 6 0 年代初正式提出的著名流域水文模型。该模型具有概念简单，计算方便，结 构组合灵活等特点。我国在6 0 年代以来丌展了水箱模璎的应用研究，上世纪8 ( ) 年代，河海大学李纪生等人在黄河、汉江东汀等河流丌：腥了水箱模型的应用研 究，全国其它水义部门也先后丌展了一些水箱模型的适用性研究。但直至目前， 大部分成果属于径流模拟计算和探索性研究，用于河系作业预报的具体成果尚 四川大学工程硕士学位论文 不多。j r 展水箱模型在作业预报中的应用，进一步积累流域水文模型的应用经 验，对生产单位在作业预报中进行多方案比较有直接的现实意义；同时，目前 有关水箱模型的应用研究多是基于中小流域，本课题的研究将为水箱模型在火 尺度流域的应用方面进行有意的尝试。按照河段流量传播时间将寸滩以匕干、 支流划分为若- i 子河段，各子河段按照计算时段长分成若干单元河段，各单元 河段区闻降肉径流预报采用水箱模型， 町道流量演算采用连续马斯京根法。河 系预报模型检验合格率住8 5 以卜，能够满足作业预报的要求。 本文仅对氏江上游寸滩站、武隆站2 4 小时预见期河系洪水预报模型的建 立进行介绍。 关键词：三峡洪水预报水箱模型连续预报水情站网 优化 四川大学工程硕士学位论文 o p t i m i z a t i o no fh y d r o l o g i cs t a t i o nn e t w o r kf o ri n p u tf l o o df o r e c a s to f t h r e eg o r g er e s e r v o i ra n ds t u d yo nt h ea p p l i c a t i o no ft a n km o d e l f i e l d ：w a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t m s c a n d i d a t e ：t a n gc h e n g - y o u s u p e r v i s o r ：m i a or e n g u a nx u e w e l l a b s t r a c t i ti sv e r yi m p o r t a n tf o rr e s e r v o i ro p e r a t i o no ft h r e eg o r g e st og r a s p h y d r o l o g i ci n f o r m a ti o no ft h eu p p e ry a n g t z er i v e ra n dh a v ea t e x a c tf l o o d f o r e c a s tr e s ult a f t e rs t o r a g e dw a t e rf o rt h r e eg o r g e s ， 3 5 ms t o r a g e l e v e lh a sb e e nn e a rq in g x i c h a n g ，a n d1 7 5 ms t o r a g el e v e lw i 儿b en e a r c u n t a n n o w ，t h es p r e a dti m eo ffl o wf o ri n p u ts t a ri o nt od a mh a ss h o r t e n e d a b o u t2 4 h i tc a n ts a t i s f yr e s e r v o i ro p e r a t i o n s o ，i ti sn e c e s s a r yl o e x t e n dt h er a n go fh y d r o l o g i ci n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n ，s t u d yo nt e c h n o l o g y o ff l o o df o r e c a s t o p t i m i z eo fh y d r o l o g i cs t a r i o nn e t w o t kf o ri n p u tf l o o d f o r e c a s to ft h r e e ( o r g e sr e s e r v o i f ，l e n g t h e nf o r e c a s tp e r i o da n di m p r o v e t h ef o r e c a s tp r e c i s i o n t h ef o r e c a s tb a sinf o rt h r e eg o r g e sism o r et h a nf v eh u n d r e dt h o u s a n d s q u a r ek i o m e t e r s t h i sp a p e r in t r o d u c e st h em e t h o do fo p t i m i z a t i o no f h y d r o o g i cs t a t i o nn e t w o t k 4 1 3h y d r o l o g i cs t a r i o n sh a v eb e e ns e l e c t e d f o r m6 0 3s t a t i o n sa c c o r d i n gt ot h ec o m p u t e dr e s u l t ，s oi th a so p t i m i z a t e d t h ee x is t i n gn e t w o r k hm s t a b l i s h e sh a s i sf o rm o d i f y i n gt h ef o r e c a s t s c h e m e ，s t u d y i n g o nt h ef l o o df o r e c a s tt e c h n o l o g ya n di m p r o vi n g t h e f o r e c a s tp r e c i s i o n t a n km o d e li sac o n c e p t i v eh y d r o l o g i cm o d e ii n v e n t e db ym s u g a w a r a f r o mj a p a n int h e1 9 5 0 sa n ditisaf a m o u sb a s i nm o d e lu s e df r o mt h e 1 9 6 0 s t h ec h a r a c t e r so ft a n km o d e la r es i m p l ec o n c e p t i o n ，c o m p u t i n g 四川大学工程硕士学位论文 c 0 1 3 v e n i e nc l y a n ds t r u c t u r e c o m p o s e df e x i b l y i nc h j n a ，a l o to f r e s e a r c h e sh a v eb e e l 3 o u t p u t a b o u tt a n km o d e l i nt h e1 9 8 0 s ，【i j 卜s h e n g ，w h o w a sap r o f e s s o rf r o mh o h a iu n i v e r s i t y ，m a d ea f e wr e s e a r c h e s a b o u tt a n km o d e li ny e li o wr i v e ra n d d o n g j i a n gr i v e t m a n y o t h e r d e p a r t m e n t so fh y d r o o g yh a v em a d em a n ya d a p t a b l es t u d yo nt a n km o d e l ，t o o b u tu pt on o w ，m o s tr e s u l t sa r ea b o u ts i m u a ti 0 1 3o fr u no f fo fe x p l o r i n g r e s e a r c h e s s t u d y f n gi nr e a l t i m ef f o o df o r e c a s ti sv e r yaf e w s t u d y i n g o na p p l y i n gt a n km o d e lt ot e a l t i m ef l o o df o r e c a s ta n da c c u m u l a t i n g e x p e r i e n c eo fa p p l i c a l f o no fb a s i nh y d r o l o g i cm o d e la r ev e r yn e c e s s a r y f o rd e p a r t m e n to fh y d r o l o g yf o r e c a s t 1 t o w e v e r ，m a n yr e s e a r c h e so nt a n k m o d e la r ea b o ulm i d d l eo rl j t t l eh a s i n t h e r e f o r et h i sr e s e a r c hi sa u s e f u la t t e m p tf o rt a n km o d e ia p p i y i n gt o1 a r g eb a s i n m a i nr i v e ra n d b r a n c hriv e ra b o v ec u t 3t a na r es e p a r a t e dm a n yr e a c h e sa c c o r d i n gt ot h e s p r e a dt i m e o ff l o w ，a n d e v e r yr e a c h i s s e p a r a t e dm a n y m r i tr e a c h e s a c c o r d i n gt ot h ec a l c u l a t i 0 1 3 ti m el e n g t h t h ei o c a li n f l o wine v e r yu n it r e a c hisc o m p u t e dw i t ht a n km o d e l a n dt h ef l o wo fs t r e a mi sc o m p u t e dw i t h t h em e t h o do fc o n t i n o u sh u s k i n g u m t h ep r e c is i o no ft h er i v e ts y s t e mf l o o d f o r e c a s tm o d e li 8a b o v e8 5 a n dt h er e s u l t0 fp e a lc i m ef l o o df o r e c a s t i ss a t i s f a c t o r y t h isp a p e rh a so n l yi n t r o d u c e dt h em e t h o do fm a k i n gr i v e rs y s t e mf l o o d f o r e c a s tm o d e ld u r i n g2 4 hf o r e c a s tp e r i o df o rc u nt a na n dw u1 0 n go nu p p e r y a n g t z er i v e t k e y w o r d s ：t h r e eg o r g e s ：f l o o df o r e c a s t ：t a n km o d e l ：c o n t i l 3 0 u sf o r e c a s t h y d r o l o g i cs t a t t o nn e t w o r k ：o p t i m i z a t f o n 四川大学工程硕士学位论文 1 综述 1 1 研究的目的、意义 实施三峡水库调度，必须充分掌握长江上游的水情信息，并对洪水未来的 变化趋势作出准确的预报。三峡水库蓄水后，在1 3 5 m 蓄水位入库控制站已移至 清溪场站附近，1 7 5 m 蓄水位入库站将移至寸滩附近。目前，入库站至坝址的洪 水传播时间缩短到仅2 4 h 左右，不能满足水库调度的需求。 为了三峡梯级枢纽高质量的电能消纳，减少不合格电量及水库弃水，准确 作出三峡入库流量预报足三峡梯级根纽的出力计划编制的基础，一般情况下， 每天必须作出第二天的出力计划( 预见期4 0 i j , 时) ，周末必须作出未来三天的 出力计划( 预见期8 8 d , 时) ，法定假f 1 、特殊时期( 如水库蓄、放水) 则需要 作出更长预见期的入库流量预报。另外，在泄洪闸门及机组检修计划编制、航 道冲沙等水库调度工作对预报预见期及精度都有较高的要求。 长江上游水文预报中心从上世纪9 0 年代丌始为葛洲坝电厂提供寸滩、武隆 洪水预报服务，如今三峡工程的修建，j r 滩、武隆以上的洪水来量是三峡入库 洪水的主体部分，寸滩、武隆站作为三蛱水库入库站的预报就越来越显得重要。 本课题的研究为以后建设三峡水库入库洪水预报及会商系统提供基础，为三峡 防洪信息共享、实现重庆、武汉、宜昌洪水预报i 地会商提供一定基础，有利 于与水利防汛部门的技术协作和防洪调度中的信息沟通，便于提出较合理的防 洪决策建议。 因此，向上拓展水情信息的收集范围，开展三峡水库入库站洪水预报水情 站网论证和预报技术研究，延长预报预见期，提高预报精度，满足三峡水库调 度需要，是十分必要且紧迫的。 1 2 流域概况。2 1 长江发源于青藏高原唐古拉l 叫e 麓，各拉月东雪山群的西南侧。流域位于 北纬2 4 2 77 ：j j 54 ，东经9 0 3 37 1 2 2 1 9 之间。江源为沱沱河，干流流经 青海、西藏、云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、 ：海十一 省( 市、区) ，在，卜海汇入东海，全k 6 3 0 0 余k m ，流域面积1 8 0 力- k m 。 四川大学工程硕士学位论文 江r 流自源头至湖北省曲：吕f j 为上游，长度为4 5 0 4 k m ，流域而积约1 0 0 力 k m 二。i 峡水库大坝位于兰峡河峡下段三斗坪处，基本控制了长江上游的来水。 现已蓄水至1 3 5 m ，2 0 0 9 年将蓄至l 7 5 m 。1 3 5 m 蓄水位时，水库回水至清溪场附近； 1 7 5 m 蓄水位时，水库回水至寸滩附近。三峡水库的入库洪水主要来自长江干流 寸滩以上( 集水面积8 6 6 5 5 9 k m ! ) 和支流乌江( 其控制站为武隆，集水面积 8 3 0 3 5 k m 气占入库径流总量的9 0 以卜。 长江流域内5 j j k m 二以h 流域面积的支流有9 条，其中三峡水库上游占5 条 其中以岷江的年水量最大，嘉陵江集水面积最人，稚砻江的河道最长。见表】1 。 表11三峡水库上游流域面积5 万k m 2 支流情况统计表 流域面积多年平均流河道长度天然落差 序号所在水系支流名称 ( k m 2 )量( 3 s )( k m ) 缸) l雅砻i l ： 雅砻江1 2 8 ，4 4 4l ，9 1 4l ，6 3 74 4 2 0 2岷江 岷江 1 3 5 ，8 6 82 ，8 5 0 7 3 5 3 ，5 6 0 3岷江 人渡河7 7 ，4 0 0l ，5 7 01 ，0 6 2 4 17 7 4 嘉陵江嘉陵江 1 6 0 ，0 0 02 1 2 0 1 1 2 0 2 ，3 0 0 鸟江 鸟江 8 72 4 1 i 。6 5 01 ，0 3 7 2 1 2 4 长江流域降水量丰沛，全流域多年平均雨量为l ，l o o m m ，降水量的年内分配 与季风活动有关。每年3 、4 月涮北方冷空气丌始北撤，东南季风开始入侵本流 域，长江中下游南岸的洞庭湖、鄱阳湖水系最早进入雨季。随着海洋气流加强， 极峰活动逐步向西向北推进，5 、6 月间两湖水系阴雨连绵，同时雨带扩展到南 岸支流乌江和长江中下干流附近。6 、7 月问雨带发展剑全流域大部分地区，7 、 8 月i j 岷江、沱江、嘉陵江及汉江j i 游形成多雨地带。至9 月间极峰南旋，在汉江 上游和川黔山区，极峰有时是半静止状态，9 、j o b | - h j 可能产生强度不大而历时 较长的秋季降水。 长江流域除上游地区e 温较低外，大多数地区年平均气温为1 6 1 8 ， 流域内m 力分布情况不很均匀，上游高原和中下游平原地区风力较大，四川笳 地风速较小，年平均风速一般为1 o i 5 m s 。长江流域以四川盆地为多雾区， 年平均雾同在5 0 天以上，上游高原地区一般年平均在1 0 天左右。长江上游比中 游多，f 游多在2 0 天以上，中游多在i o 天以上。 四川i 大学工程硕士学位论文 长江上游总集水面积约1 0 0 ) j k m 二，但西部为高原，受环流形势和水汽条件 的限制，约有4 0 多万k m 二范围的地区无较大暴雨产生，所以长江上游洪水主要来 源于金沙江以下的区间5 0 多万k m j 的【i | 区盆地的暴阿区。 长江上游多年平均全年同降水量大? 5 0 r a m 的暴阿天数一般3 j 天，经常 f “现暴雨中心的川西笳地边缘最多可达7 天。最大一| = i 暴陌，一般都在2 0 0 r a m 左 右；最大三h 暴雨，一股都在3 0 0 r a m 左右，川西衙地最大一同可达5 6 6 m m ，最大 三同可达8 6 2 m m 。 长江洪水由暴雨形成，因此洪水发生时间和地区分布与暴雨一毁。暴雨出 现时问一般中下游早于上游，中下游江南早于汀北。长江上游洪水主要出现时 间为：乌江为6 8 月；金沙江下段和四j i 篙地各水系为7 9 月 从暴雨特性分析可知，长江上游的洪水，其暴雨主要来源可分为岷江区、 嘉陵江区、屏i b 至寸滩区，寸滩至宜昌区问等地区。金沙江以上来水比较稳定， 是上游洪水的基础部分。据资料分析，宜昌洪水总量平均有三分之一来自金沙 江，三分之二以上来自宜宾至宜昌之f i j s o 万k 群的暴雨区。据各时段多年平均洪 量统计，会沙江屏山站洪水平均约占宜昌的2 7 3 2 ，岷江高场站约占1 7 1 9 ， 嘉陵江北碚站约占1 9 2 5 ，沱江富顺( 李家湾) 站只占4 5 ，屏山至寸滩区 间和寸潍至宜昌区间分别占8 9 和8 1 0 ，乌江武隆站约占9 1 0 。 根据宜昌洪水平均组成和若f 典型年组成的分析，会沙江流域面积大，占 了跃江上游集水面积的一半，是组成宜昌洪水的基础。嘉陵江流域呈崩形，汇 流迅速，洪水涨势猛，并常与寸宜区问洪水遭遇，对宜昌洪峰形成作用大。 寸宜区间来水量仅占宜昌总水量8 l 0 ，但该区位于j i i 东暴雨中心范围内， 汇流迅速，往往产生较大的洪峰流量，直接威胁三峡工程的安全。 1 3 国内外水箱模型研究及应用的情况“。“” 水箱模型是闩本防灾研究中心营原正己( s u g a wa r a ) 博= = 于2 0 世纪6 0 年代 初提i 出的一种流域水文模型，是具台代表性的流域水文模型之一。该模型具有 概念简单，计算方便，结构组合灵活等特点。通过水箱的串、并联可以构成多 层并列t a n k 模型，可以模拟多种水源，对于水源组成较复杂的流域可能获得较 好的模拟预报精度。它的问世，立即引起了困际水文学界的重视，各国相继丌 四川大学工程硕士学位论文 长江e 游总集水面积约i o o ) 3 n r ，傍西部为葡原，受环流彤势和水汽条件 的限制约有4 0 多力k m 范围的地区无较大暴砥产生，所以长江上游洪水主要柬 源于金沙江以下的区问5 0 多万k m j 的山区靠地的暴雨区。 长， l 游多年平均全年同降水量犬于5 0 m m 的暴阿天数，一般3 5 天，经常 出现暴雨中心的j j i 西简地边缘最多可达7 天。最大一 ；_ 1 暴附，一般都在2 0 0 m l 左 右：最大三f = f 暴阿，一般都在3 0 0 m m 左右，i i 曲盆地最大一h 可达5 6 6 m m ，最人 三f f 可达8 6 2 m l 。 长江洪水由暴雨形成，因此洪水发生时间和地区分布与暴雨一毁。暴雨出 现叫问一般中下游早于上游，中下游江南早于江北。长江上游洪水幸要出现时 间为：乌江为6 8 月；金沙江下段和四i 盒地拜水系为7 9 月 扶暴雨特性分析可知，长江 游的洪水，其暴雨主要来源可分为岷江区、 嘉陵江区、屏山至寸滩区，寸滩至宜昌区间等地区。金沙江以上来水比较稳定， 是上游洪水的基础部分。据资料分析，直昌洪水总量平均有二分之一来自余沙 江，三分之二以上来自宜宾至宜昌之f u j s o ) 3 k m ! 的暴阿区。据各时段多年平均洪 量统计，金沙江屏山站洪水平均约占宜昌的2 7 3 2 s ，岷江高场站约占17 t 9 ， 嘉陵江北碚站约占1 9 2 5 ，沱江富顺( 李家湾) 站只占4 5 ，屏山至寸滩区 间和寸滩至宜昌区间分别占8 9 和8 ，1 0 ，乌江武隆站约占9 1 0 。 根据宜昌洪水平均组成和若于典型年组成的分析，金沙江流域面积大，占 了k 江上游集水面秘的一半，是组成宜昌洪水的基础。嘉陵江流域呈扇形，汇 流迅速，洪水涨势猛，并常与寸宜区州洪水遭遇，对宜昌洪峰形成作用大。 寸宜区剧来水量仅占宜昌总水量8 l ( 】，但该区位于j i l 东暴雨中心范围内， 汇流迅速，往往产生较大的洪峰流量，直接威胁三峡工程的安全。 1 3 国内外水箱模型研究及应用的情况“4 1 ”。” 水箱模型是闩本防灾研究中心菅原币己( s u g a wa r a ) 博士t 2 0 世纪6 0 年代 初提出的一种流域水文模型，是其有代表性的流域水文模型之一，。酶模型具有 概念简单，计算方便，结构组合灵活等特点。通过水箱的串、并联可以构成多 层并9 q t a n k 模型，町以模拟多种水源，列r 水源组成较复杂的流域可能获得较 好的模拟预报精度。它的问1 i i - ，立即引起了国际水文学界的通视，备国相继丌 好的模拟预报精度。它的问世，立即引起了崮际水文学羿的重视，各国相继丌 四川大学工程硕士学位论文 展了它的适用性研究。，水箱模型最秽j 是用下f 奉本士水文规律研究，由于h 本 气候湿润，水 f 众多，模型的应用取得了巨大成功，通过各国水文工作者的研 究，应用面积由几f 平方公罩扩大到 。几万平方公罩，由湿润地区扩大到干旱 半干旱地区。随着应用范围的扩大，原有的模型结构也得到了充实和改进。 ( 1 )流域降雨分布不均匀的处理：采用分散的模型结构，肘所研究的流 域进行分区，分别设计产流模块。 ( 2 ) 土壤含水量在区域分布卜的差异而促使j “流面积不均一的问题处理： 国内外提出了非湿润流域考虑产流面祝发展的并联水箱模型结构，并加以推荐。 ( 3 ) 在较大流域洪水演进过程中对洪水波变形的考虑，甚至在演进中河 岸调节及河床渗漏损失的问题处理：对这一问题的处理，般以增设简单的调 蓄型水箱来解决。这样，可得到儿乎与马斯京干法同样甚至更为全面的效果。 ( 4 ) 对土壤水分影响产流的问题处理：原来的水箱模型对土壤水分影响 产流的问题基本末予考虑。结果不管流域下挚面情况和降雨前期的气候情况如 何，每次降阿一丌始，模型就会立即产生自由水，甚至出流，这显然是不合理 的。为此，在原来上层水箱的下部，补充土壤水的微结构，试图以此来模拟解 决土壤水分运动时产流的影响问题。 我国在6 0 年代和7 0 年代也丌鼹了流域水文模型魄研究和应用工作。除了提 出著名的新安江流域水文模型外，我国水文学界也开展了水箱模型的应用研究。 上世纪8 0 年代，河海大学李纪生等人在黄河、汉江东江等河流丌展了水措模型 的应用研究。但人部分成果属于径流模拟计算和探索性研究，用于作业预报的 具体成果尚不多。全国其它水文部门也先后，| ：展了些水箱模硝的适用性研究， 但卣至目前，直接将水箱模型用于洪水作业预报的成果则不多见。丌展水箱模 型在作业预报中的应用，进一步秘祟流域水文模型的应用经验，特别是在三峡 入库流量预报巾的经验，对生产单位在方案比较和筛选工作中有直接的现实意 义。 直至今天，水文科学工作者们在不断研究新的模型，不断探索模型的应用。 例如当前水文科学最热门的研究前沿：分布式流域水文模型的研究和应用正在 世界范围内蓬勃发展。尽管如此，流域水文模型的应用，特别是在水文预报领 域的应用仍有许多有待解决的问题，例如，埘同流域不同模型的适用性研究； 同一模型对小同尺度的流域径流模拟预报效果的研究等等都是值得探索的课 四川大学工程硕士学位论文 题。三峡入库洪水预报方案覆盖面积超过4 0 万k 酊，本漂题的研究，将为水箱模 型在大尺度下的应用提供一定的实际经验。 1 4 三峡入库洪水预报简介 长江匕游水文预报中心从5 0 年代丌始布设长江上游水情报汛站网，并着手 丌展艮江上游主要控制站的短期洪水预报工作。随着长江上游经济建设和长江 流域防洪对艮江上游洪水预报的需要，长期以来长江上游水文预报中心对长 江上游水情站网进行不断的补充完善，最后在长江上游5 3 个河段的洪水预报中 形成了3 6 2 个水情报汛站网，其中水文( 位) 雨量站5 3 个，阿量站3 0 9 个。应该 讲长江上游这3 6 2 个水情报汛站网凝聚了长江上游水文预报中心几代预报员的 心血，是预报员在洪水作业预报中不断总结、分析长江， = 游洪水、暴雨规律和 特性的基础上获得的，并经历了长江上游几十年大中小不同洪水的检验，在著 名的长江上游“8 1 7 ”和乌江下游“9 9 6 ”特大洪水的预报中也得到检验。由于社会 经济的快速发展，流域自然地理、人类活动、水利工程都有较大变化，为满足 三峡调度需要，有必要对长江委水文局现布设的长江上游水情报汛站网和流域 内的其它水情站网进行详细调查并对原有水情报汛站网进行调整，并通过站 网优化论证，提出满足不同预见期预报要求的水情报汛站网。 四川大学工程硕士学位论文 2 水情站网普查 本次站嘲普查是在云南省水文局、四川省水文局、贵州省水文局、重庆市 水文局等单位的配合下完成的。云南省水文局共提供站刚普鲞站点7 8 个：四川 省水文局其提供站网普查站点3 6 8 个；贵州省水文局共提供站网普查站点7 1 个： 重庆市水文局共提供站网普查站点5 9 个。长江委水文局站网普查站z 2 4 个。 2 1 水文( 位) 站站网 2 1 1 站网现状 据初步调查统计，三峡水库入库洪水预报流域现何水文、水位观测站2 9 7 个。 其中，长江委水文局有水文( 位) 观测站2 4 个，使用的报汛站有2 3 个：云南省 有5 3 个水文( 位) 规测站，都没有使用到：四川省有水文( 位) 观测站1 5 1 个， 使用的报汛站有3 1 个：贵4 , i ，省有水文( 位) 观测站5 7 个，使用的报汛站有8 个： 重庆市有观测站1 2 个，使用的报汛站有3 个。详见表2 1 。 表2 1三峡水库入库预报流域内现有水文( 位) 观测站统计表 k 江委 区间项目云南省四川省贵州i 省重庆市备注 水文局 肼山寸滩及观测站2 45 3l j l5 71 2 云南、贵卅i 含水 乌江渡武隆 库站丝个。 撤汛站 2 30：83 龙街屏山 报汛站 4不含屏山站 另外，成都勘测设汁院有水位站】个；瀑布沟电站有水位站1 个：龚咀电站 有水文站1 个；江口电站有水位站1 个：彭水电站有水位站1 个。 2 1 2 预报控制水文( 位) 站调查 三峡水库入库洪水预报控制站点为龙街、华弹、屏山、李庄、0 州、朱沱、 r 滩、横江、赤水、五衍、高场、富顺、小河坝、武胜、罗渡溪、北碚、思南、 四川大学工程硕士学位论文 彭水、武隆等1 9 个水文( 位) 站，f 嘶对r 支流控制站的基本情况进行介绍。 2 1 2 1 屏山水文站 ( 1 ) 测站基本情况 屏山水文站位f 四川省屏山县锦屏乡高石梯( 东经1 0 4 。1 07 ，北纬2 8 。3 8 。) ， 于1 9 3 7 年8 月设站，属艮江委水文局管理。测验项目有水位、水温、流量、降水、 蒸发、泥沙、水质分析，控制集水而积为4 8 5 0 9 9 k m j ，为会沙江出口控制站，警 戒水位为3 0 0 o o m ，保证水位为3 0 3 o o m ，水位使用吴淞基面( 冻结) 。有关水文特 征值统计见表2 2 。 表22屏山水文站特征值统计表 实测最高值实洲最低值多年平均值 项目水位流苗时水僦水伉流量降雨鼙蒸发苗 时间 ( m )( m s )间( m )( m )( m 。s ) ( r a m ) ( m i l l ) 实测值 1 9 6 63 0 3 1 42 9 0 0 019 6 02 7 8 1 92 8 3 0 44 6 2 09 5 5 87 9 1 2 历史调资 1 9 2 4 3 0 7 ：3 03 6 9 0 0 屏山水文站测验河段为”s ”型，断面呈“v ”型，左浅右深，两岸河床均为乱 石覆沙和岩石组成，右岸较稳定，左岸覆沙有冲淤变化，下游会仪滩和下游2 0 0 0 m 长的狭窄河段为低水控制，再下游6 0 0 0 m 处有一大急弯为高水控制。屏山水文站 测验河段见图2 1 。 北 图21屏山水文站测验河段示意图 7 四川大学工程硕士学位论文 2 l0 0 0 2 0 5 0 0 2 0 00 0 冒1 9 5 0 0 翻 1 9 0 0 0 1 8 5 0 0 1 8 0 o o 1 7 50 0 0 r i 0 0 01 0 0 0 0 15 0 0 0 2 0 0 0 02 5 0 0 0 3 0 0 0 03 5 0 0 0 4 0 0 0 04 5 0 0 05 0 0 0 0 流量( m 3 j s ) 图2 2 0 北碚水文站水位流量关系线圈 2 1 ，2 1 l 寸津水文站 ( 1 ) 测站基本情况 寸滩水文站位于重庆市江北区三家滩( 东经1 0 6 03 67 、北纬2 9 03 7 ) ，在长 江干流与嘉陵江汇合口以下7 5 k m ，于1 9 3 9 年2 月设立，属长江委水文局管理。 测验项目有水位、水温、流量、降水、卵推、泥沙、水质分析，为长江与嘉陵 江汇合后的控制站，也是三峡水库的入库控制站，集水面积为8 6 6 5 5 9 k 0 。寸滩 水文站警戒水位为1 8 0 5 0 m ，保证水位为1 8 3 5 0m ，水位使用吴淞基面( 冻结) 。 有关水文特征值统计见表2 1 l 。 裹2 1 1寸蘸水文站特征值统计表 实测最高值实测最低值多年平均值 项目水位流蛩时水位水位流量降雨鲑 蒸发鼙 时闻 ( m )( m 。s )间 ( m )( m ) ( m 3 s ) ( h m )( 皿n ) 实测值1 9 8 11 9 1 4 1 8 5 7 0 01 9 8 71 5 8 0 81 6 3 9 5 1 l o o o1 0 4 4 历史调轰 1 8 7 01 9 6 2 5 寸滩水文站测验河段位于长江与嘉陵江汇合口下游约7 5 0 0 m 处，河段较顺 四川大学工程硕士学位论文 直，高水有九条石梁横在断面附近左岸上游5 5 0 m 处有沙帽石梁起挑水作用 中泓偏向左岸，断而下游急转弯处有猪脑滩为低水控制，再下游8 0 0 0 m 青铜锣峡 起高水控制，河床为倒坡，断面基本稳定。寸滩水文站测验河段见图2 2 l 。 图22 1寸滩水文站测验河段示意图 ( 2 ) 测验情况 水位：有人下观测和自记两种方式。人工观测校核自记仪器。低水部分使 用直立水尺，中高水部分使用倾斜水尺。自i d 水位采用超声波自记( 固态存储) 。 水温：采用专用水温计每f 18 时定时观测。 降水：有人工观测和自记两种方式，以自记为主，人丁备份。人工观测采 用口径2 0 c m 的j q l 0 普通人工观测雨量计，自记雨量采用口径2 0 c m 的$ j 1 型雨量自 记。 水温：采用专用水温计每同8 时定时观测。 泥沙：测验项目有悬移质输沙率及悬移质泥沙颗粒分析，测验仪器采用横 式采样器，以控制断面含沙量变化过程安排测次。 卵推：采用y 6 4 型采样器施测，以控制断面推移质变化过程安排测次。 水质分析：每月定时取样分析，分析项目有3 0 多个。 报汛；为基本报汛站，报汛站号6 ( ) 2 5 ，目前采用卫星和p s t n 方式进行自动 报汛。 四川大学工程硕士学位论文 流量：为常年施测流量站。基本水尺断面兼测流断面，测流采用吊船缆道 铅鱼、流速仪常测法，流量测验以过程和时间控制安排测次。由于控制条件较 好，水位流量关系较稳定，可定为综合单一曲线( 见图2 2 2 ) 。 i7 8 0 0 一 蓦1 7 3 0 0 * l6 8 0 0 t6 3 0 0 l5 8 0 0 0 0 0 02 0 0 0 03 0 0 0 04 0 0 0 05 0 0 0 06 0 0 0 07 0 0 0 0 流量( m 3 s ) 图22 2寸滩水文站水位流量关系线图 2 1 2 1 2 武隆水文站 ( 1 ) 测站基本情况 武隆水文站位于重庆市武隆县建设中路l 号( 东经1 0 7 0 4 3 ，北纬2 9 01 7 ) ， 距长江汇合口7 1 k m ，该站于1 9 5 1 年6 月设立，属长江委水文局管理。测验项目有 水位、流量、水温、降水、卵推、泥沙、水质分析，是乌江出口控制站，也是 三峡电站的入库控制站。集水面积为8 3 0 3 5 k m ! 。武隆水文站警戒水位为1 9 0 o o m ， 保证水位为1 9 3 o o m ，水位使用吴淞基面( 冻结) 。有关水文特征值统计见表2 1 2 。 表2 12武隆水文站特征值统计表 i 项目 实测最高值实测最低值多年平均值 水位流昔 时水位水位流量降雨量蒸发量 时间 ( m ) ( m 3 s )间 ( 1 1 1 )( m )( m s )( 砌)( m ) i实测值 1 9 9 92 0 4 6 32 2 8 0 0 1 9 9 91 6 8 1 91 7 2 7 81 5 9 09 6 2 3 l 历史调奇1 8 3 02 1 2 8 1 四川大学工程硕士学位论文 报汛l 为基本报汛站，报汛站号6 3 4 6 9 ，目前采用卫星和p s t n 方式进行自动 报汛。 流量：为常年施测流量站。基本水尺与测流断面重合，该站低水部分的水 位流量关系为单一线，在中高水部分因受涨落率和长江回水顶托影响，水位流 量关系呈绳套，但绳套幅度不大，可定为综合单一曲线( 见图2 2 4 ) 。 2 l5 o o 2l 0 0 0 2 0 5 ，0 0 2 0 00 0 一1 9 , 5 0 0 赳1 9 0 0 0 * 18 5 0 0 1 8 0 ，0 0 1 7 5 0 0 l7 00 0 1 6 50 0 5 0 0 01 0 0 0 0l5 0 0 02 0 0 0 02 5 0 0 03 0 0 0 0 3 5 0 0 0 流量( m 3 s ) 2 。2 雨量站网普查 图2 2 4 武隆水文站水位流量关系线圈 本次雨量站普查，主要是对三峡水库入库洪水预报流域内的6 0 3 个雨量观测 站进行普查( 包括水文、位观测雨量站不包括龙街屏山区渊水情站) 。目 前长江委水文局使用的水情报汛站3 6 2 个，其中，长江委水文局有雨量观测站2 4 个，使用的报汛站有2 3 个；云南省有7 8 个雨量观测站，使用的报汛站有5 5 个； 四川省有雨量观测站3 7 0 个，使用的报汛站有2 1 3 个；贵州省有雨量观测站7 1 个， 使用的报汛站有2 0 个；重庆市有观测站5 卟，使用的报汛站有2 1 个。其它气象、 水利工程等单位有雨量报汛站3 0 个。详见表2 2 0 。 。 其中，龙街屏山共有5 3 个雨量站( 包括3 个水文( 位) 站) ；乌江渡彭 水共有3 9 个委托报汛雨量站( 包括1 3 个水文( 位) 站) ，这些站点在其他相应 的课题中作了论证。 1 0 四川大学工程硕士学位论文 表22 0三峡水库入库洪水预报流域内现有雨量观测、报汛站统计表 区间项目 观测站 雨量报汛 艮江委水文局水文( 侮1 2 01 9 水文( 位) 3 34 云南省水库 1 6o 雨鞋 2 22 2 水文( 位) 5 l3 l 四”i 省 雨量 2 0 0 1 6 3 水艾( 能) 4 98 贵州省水库 8o 雨鞋 1 41 2 屏山寸滩硐i重庆市 水文( 化) 1 33 乌江渡武隆 雨琏4 71 8 成勘院水文( 位) 1 1 云南气象局雨量 ：3 贵州气象局 雨靖99 重庆气象局雨甜 44 湖北水文局雨量 77 瀑布沟电立占 水文( 竹) ll 陕p 水文局雨姑 ll 茺咀电站水文( 伉) 22 彭水电站水文( 伉) 11 江口电站水文( 位、 11 小计 6 0 3： j 0 江委水文局水文( 忙) 44 龙街屏山云南省雨颦 2 9 2 9 四j i 省雨鞋 1 91 9 合计 6 5 5 3 6 2 由于受自然环境的限制及不同建站目的的局限，区域内原有站网分布不平 衡，大部分站点集中在经济相对较发达的地区、河谷区，丽在山地特别是海拔 较高的地区，站点相对稀少，有些甚至处于空白状态：支流上游水库流域站点 分布较密，而支流中下游地区站点相对较稀。 四川大学工程硕士学位论文 3 水情站网分析论证。1 2 3 1 站网论证目标 根据三峡水库入库站( 寸滩、武隆) 流量预报精度和预见期的要求，对控 制密度低、预报精度低以及水情站网布设不合理的区域进行必要的水情站网调 整，补充具备报汛条件的水情站网。在原有站网的基础上新增加的有报汛能力 的站点为新增站，新增加的而没有报汛能力的站点为新设站。 水情站网布设应满足三峡水库入库站( 寸滩、武隆) 流量预报2 4 7 2 小时 预见期和精度的需要，满足该流域的水文气象特性的控制需求。 3 2 站网论证原则 总体原则：( 1 ) 相对出口控制站寸滩站、武隆站预见期越短，站点密度越 大；( 2 ) 暴阿区站点密度相对较大；( 3 ) 径流影响较小，站点密度相对较小；( 4 ) 对雨餐站数量较多，但站网分布不均、不合理的要适当调整。 3 3 站网论证范围 由于溪洛渡电站、构皮滩电站、彭水电站的建设，龙衡屏山、乌江渡 彭水这两段流域的站网由于工程需要已经经过论证，所以本次的站网分析论证 重点在屏山：r 潍、彭水武隆，分为屏寸、岷江、沱江、涪江、嘉陵江、渠 江、乌江七犬块进行，龙街屏【i l 流域的站网采用已经沦证的站网，其中乌江 渡彭水区阳j 暂用水文、气象部门的委托报汛站网。 3 4 技术路线 依据水文站网规划技术导则( s l 3 4 - - 9 2 ) ( 以下简称导则) ，对 于具有足够稠密站网资料的地区，采用抽站法进行站网优化分析；对于具有。 般站网密度的地区，可用平均相关系数法、水文模型法等方法进行分析。 水情站网中的水文( 位) 站网，主要根据三峡水库入库站( 寸滩、武隆) 流量预报和水文要素控制需要确定，阿量站网采用抽站法论证确定。抽站法分 四川大学工程硕士学位论文 析的对象为各预报子流域阿量站，分析项日以汛期5 1 0 月各月降雨量和总降雨 量，各控制流域面雨量计算方法采用算术平均法，站网论证按各子流域分别进 行。 采用抽站法确定的常规雨量报汛站网，其子流域面雨量的精度按三峡水库 入库站( 寸滩、武隆) 流量预报不同预见期进行控制，其中2 4 小时预报所需的 阿量站网的面阿量精度控制在9 0 以上( 即相对误羞在1 0 以内) ，2 4 4 8 小 时预报所需的雨量站网的面雨量精度控制在8 5 以上( 相对误差在1 5 以内) 。 4 8 7 2 小时预报所需的雨量站网的面陶量精度控制在8 0 以上( 相对误差在2 0 以内) 。 3 5 站网分析论证。”5 7 为了能开展三峡水库入库站( 寸滩、武隆) 7 2 小时流量预报工作，长江寸 滩以上的方案编制从会沙江龙街站丌始，乌江武隆以上的方案编制从乌江渡( 乌 江渡外延t 5 d 时) 开始。由于会沙江流域梯级水电根纽工程对会沙江流域的站 网进行过论证，所以对金沙江龙街屏l u 区间的站网不再重复论证。另外，构 皮滩电站、彭水电站建设前也做过站网论证，对乌江乌江渡彭水区间的站网 也不再重复论证