大洋河流域暴雨洪水規(guī)律及預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)研究

大洋河流域暴雨洪水規(guī)律及預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)研究摘要大洋河流域處于我省暴雨洪水的頻發(fā)區(qū)，尤其近幾年，洪澇災(zāi)害連續(xù)發(fā)生，且造成的損失越來越大。為此，本文主要圍繞大洋河流域致災(zāi)暴雨洪水的時(shí)空分布規(guī)律、新的洪水預(yù)報(bào)技術(shù)、流域洪水模擬預(yù)報(bào)研究、防汛特征水位確定等問題開展了一系列研究，并取得如下結(jié)論：大洋河流域暴雨集中在7月下旬，占總暴雨場次的63%；大暴雨集中在7月中旬至8月中旬，占總大暴雨場次的72%。從暴雨日發(fā)生時(shí)間來看，暴雨多發(fā)生在上午和夜間。每年發(fā)生暴雨的天數(shù)平均在5天左右，且近十年呈下降趨勢。最大24小時(shí)降水量大部分在150-350mm之間，最大在350mm以上，由東北向西南遞增分布。暴雨頻率（天/10年）呈由北向東南遞增的分布。大洋河流域內(nèi)最大洪峰模數(shù)在3-4.5立方米/秒·平方公里之間，由東向西遞減，大部分地區(qū)在3.4立方米/秒·平方公里以上，在我省處于次大值區(qū)。大洋河流域最大3日洪量模數(shù)由東南向西北遞減，90%以上地區(qū)在22萬方/平方公里以上，在我省處于最大值區(qū)。為了改善大洋河預(yù)報(bào)手段較為落后，預(yù)報(bào)精度有限，預(yù)見期短的問題。本文建立了感潮河段實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案：龍王廟站水位流量除受上游來水影響外，還受潮汐作用。本研究建立了沙里寨-龍王廟相關(guān)預(yù)報(bào)模型。還研發(fā)出了適用于大洋河流域的拋物線-指數(shù)雙層產(chǎn)流洪水預(yù)報(bào)模型，并對每個(gè)站分別率定各模型的參數(shù)。針對大洋河不同河段，采用不同模型進(jìn)行行洪能力的復(fù)核。對于受洪水控制河段，計(jì)算模型均可采用MIKE11水力學(xué)模型（一維非恒定流數(shù)學(xué)模型）；對于既受洪水控制又受潮汐控制的河口河段，地形和水流條件復(fù)雜，計(jì)算模型采用MIKE21FM水力學(xué)模型（二維非恒定流數(shù)學(xué)模型）。關(guān)鍵詞：大洋河暴雨洪水預(yù)警預(yù)報(bào)

目錄1.前言 11.1.本文研究背景和意義 11.2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3.研究內(nèi)容與技術(shù)路線 32.研究區(qū)概況 52.1.地理地貌 52.2.河流水系 52.3.水文特征 73.致災(zāi)暴雨洪水規(guī)律 103.1.暴雨洪水基礎(chǔ)資料 103.2.暴雨規(guī)律分析 113.3.洪水規(guī)律分析 163.4.暴雨洪水分區(qū) 184.洪水預(yù)報(bào)技術(shù)研究 214.1.洪水預(yù)報(bào)模型 214.2.流域模擬預(yù)報(bào) 395.洪水預(yù)警技術(shù)研究 505.1.大洋河基本情況調(diào)查及河勢演變分析 505.2.現(xiàn)狀河道行洪能力分析 505.3.大洋河洪水預(yù)警指標(biāo)及方法 586.結(jié)論 65參考文獻(xiàn) 66洪水預(yù)報(bào)技術(shù)研究洪水預(yù)報(bào)模型蓄滿產(chǎn)流模型模型原理蓄滿產(chǎn)流：在濕潤及半濕潤地區(qū)，特別是有植被處，表土的下滲能力很強(qiáng)，一般的雨強(qiáng)難以超過，降雨與總產(chǎn)流量的關(guān)系只取決于前期土濕,與雨強(qiáng)、歷時(shí)無關(guān)?？紤]到包氣帶張力水蓄水容量在流域面上分布是不均勻的，采用蓄水容量曲線，其線型為B次方的拋物線。蓄水容量曲線的線型如下：（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s11）參數(shù)為包氣帶張力水容量，張力水蓄水容量曲線的方次。最大張力水容量，張力水蓄水容量，當(dāng)，則，，否則，。應(yīng)用實(shí)例以岫巖站為例進(jìn)行說明。岫巖水文站站址坐標(biāo)東經(jīng)123°17′，北緯40°17′，據(jù)沙里寨水文站72.46km。岫巖水文站的前身是小虎嶺水文站，始建于1957年，控制面積1310km2，1962年遷至岫巖，兩站有一年對比觀測資料。1963年又遷回小虎嶺，1976年再次遷至岫巖（流域面積908km2），有一年對比觀測資料。岫巖站1976年開始有水位、流量資料。2003年岫巖站遷至下游2100m處，集水面積910km2。該站歷史最大洪峰發(fā)生在2012年8月4日，洪峰流量4410m3/s，最高水位77.06m。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)報(bào)方案如下：資料情況采用1966-2012年系列，摘自水文年鑒。流域平均雨量采用石灰窯、王家堡子和岫巖三站算術(shù)平均計(jì)算。徑流深計(jì)算岫巖水文站實(shí)測洪水過程割去基流和前期退水后，進(jìn)行逐時(shí)段流量累計(jì)計(jì)算。流域日蒸散發(fā)能力Em按下表取用：表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s11岫巖站蒸發(fā)月份6789晴天（P<1mm）EmK3.80.9500.9600.9600.965陰天（1<=P<=5mm）EmK2.50.9650.9750.9750.980雨天（P>5mm）EmK1.50.9850.9850.9850.985流域蓄水量根據(jù)分析大洋河流域最大蓄水量采用110毫米，流域蓄水量采用單層計(jì)算的方法，其計(jì)算公式為：,，的計(jì)算日期是從每年的六月一日開始，以五月上旬雨量的三分之一和五月中下旬雨量的三分之二之和做為的起始值。的上限以控制。降水徑流相關(guān)圖的建立流域的蓄水容量曲線采用b次拋物線型。本流域b值采用0.3。計(jì)算徑流深R時(shí)分兩種情況：1）當(dāng)時(shí)，2）當(dāng)時(shí)，從點(diǎn)繪P～～R降水徑流相關(guān)圖上看，模型關(guān)系線與實(shí)際點(diǎn)據(jù)配合較好。用1966～2012年中16次洪水資料進(jìn)行校核，徑流深方案合格率為：81.2%。參數(shù)說明蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)包括流域蓄水容量Im，及參數(shù)b。由前述分析可子，岫巖站參數(shù)為：Im=110mm，b=0.3。表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s12岫巖站降雨徑流關(guān)系特征值統(tǒng)計(jì)表序號洪水編號年份降雨時(shí)間降雨歷時(shí)降雨強(qiáng)度暴雨流域平均雨量流域蓄P+W0徑流深徑流徑流徑流深預(yù)報(bào)備注起止TPi中心減蒸發(fā)量P水量W0R系數(shù)總量W數(shù)值誤差許可是否月日時(shí)月日時(shí)(h)(mm/h)位置(mm)(mm)(mm)(mm)α(108m3)R'ΔR誤差合格16672619667262372711128.5全流域102.595.5198.085.10.831.11588.02.917.0√方案合格率：267729196772927308305.7全流域171.882.9254.7127.50.741.670144.016.520.0√13/16×100%3698211969821148222128.0全流域95.597.2192.791.50.961.19982.8-8.718.3√=81.2%470802197082178311186.4全流域115.0102.5217.5100.60.871.318107.56.920.0√573719197371987208248.1石灰窯194.5108.0302.5194.11.002.543192.5-1.620.0√67573119757311473123917.3王家堡子155.4107.9263.3133.00.861.742152.819.820.0√78172719817271472811217.3石灰窯152.485.2237.6129.40.851.175127.8-1.620.0√8828081982872088232711.3王家堡子304.1107.5411.6259.00.852.352301.542.520.0×9858191985818118202395.1王家堡子198.497.9296.3165.00.831.498185.020.020.0√1087827198782728271199.1石灰窯81.787.400.66558.9#####14.6√119481519948151781614218.1石灰窯170.396.1266.4165.50.971.503156.7-8.820.0√129782019978201182111248.7石灰窯209.374.3283.6121.80.581.106173.751.920.0×131080520108458518372.9石灰窯106.792.0198.771.90.670.65485.213.314.4√1412710201271017117303.3石灰窯98.076.3174.363.80.650.58161.8-2.012.8√15127282012728207297117.5全流域82.3105.2187.52576.3#####20.0×161280420128328414369.4上游338.993.6432.5336.40.993.061316.6#####20.0√圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s11岫巖站降水徑流相關(guān)圖雙層指數(shù)模型模型原理產(chǎn)流計(jì)算包氣帶未達(dá)到飽和時(shí)不產(chǎn)流，達(dá)到飽和后降水全部產(chǎn)流的產(chǎn)流方式叫做飽和產(chǎn)流。在遼寧省東部地區(qū)，整體而言：植被條件較好、土壤表層較為疏松，降水后包氣帶易達(dá)到飽和，呈現(xiàn)飽和產(chǎn)流機(jī)制；但部分地區(qū)植被差、地下水埋藏較深，包氣帶蓄水容量很大，故不易達(dá)到全流域飽和。鑒于此，遼寧飽和產(chǎn)流模型中，蓄水容量曲線采用指數(shù)形式，與其它飽和產(chǎn)流模型蓄水容量曲線線型有所不同。遼寧飽和產(chǎn)流模型的基礎(chǔ)是指數(shù)型流域蓄水容量曲線。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s12流域蓄水容量曲線圖圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s13蓄水量、徑流深示意圖（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s12）其中，F(xiàn)為流域面積，F(xiàn)0為產(chǎn)流面積，a為流域參數(shù)，反映流域蓄水容量分布特征，P為降水量。當(dāng)流域蓄水容量為Pa，則未蓄滿面積上相應(yīng)實(shí)際蓄水量為Pm（REF_Ref10041\h圖4-3），由式（4-2）可得Pa與Pm關(guān)系（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s13）即（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s14）徑流深為（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s15）將式4-4代入式4-5，得遼寧飽和模型產(chǎn)流計(jì)算公式為：（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s16）其中，R為徑流深，P為降雨量，Pa為前期影響雨量，a為流域參數(shù)。大洋河流域?qū)儆跐駶櫟貐^(qū)，植被條件好，下墊面上層為枯枝落葉層，易蓄滿，與上述指數(shù)曲線不完全相符。鑒于此，將下墊面分為兩層，上層按照蓄滿產(chǎn)流計(jì)算，下層按照指數(shù)模型計(jì)算，公式如下：式中：E上為上層蒸發(fā)量，E下為下層蒸發(fā)量，Em為蒸發(fā)能力，S上為上層蓄水容量，S下為下層蓄水容量、a=1/S下為流域參數(shù)，反映流域蓄水容量曲線分布特征、P′為下層進(jìn)量、Pa上為上層前期影響雨量，Pa下為下層前期影響雨量。當(dāng)時(shí)，有：（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s17）（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s18）（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s19）（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s110）（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s111）（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s112）當(dāng)時(shí)，有：(STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s113)(STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s114)(STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s115)(STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s116)(STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s117)匯流計(jì)算匯流時(shí)間：流域各點(diǎn)的凈雨到達(dá)出口斷面所經(jīng)歷的時(shí)間。設(shè)流域上不同地點(diǎn)同一時(shí)刻產(chǎn)生的凈雨能夠在同一時(shí)刻流到流域出口斷面，而這些不同地點(diǎn)形成面積的總和稱為等流時(shí)面積，記為dF(τ)。等流時(shí)面積上t-τ時(shí)刻形成的凈雨i·(t-τ)正好在t時(shí)刻到達(dá)流域出口斷面，在出口斷面形成的流量為：（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s118）流域上不同的等流時(shí)面積上在t時(shí)刻到達(dá)出口斷面的流量之和，表達(dá)式：（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s119）因?yàn)榈攘鲿r(shí)面積dF(τ)是匯流時(shí)間函數(shù)，因此有，帶入上式得：（STYLEREF1\s4-SEQ公式\*ARABIC\s120）上式為卷積公式，i(t-τ)代表產(chǎn)流過程，為流域的匯流曲線。流域出口斷面的流量過程可用匯流曲線推求。應(yīng)用實(shí)例產(chǎn)流參數(shù)參數(shù)包括流域蓄水容量Im，上層蓄水容量Sup，上層系數(shù)b。經(jīng)率定，參數(shù)選為Im=110mm，Sup=30mm，b=0.25匯流參數(shù)共分析了7條單位線，預(yù)報(bào)時(shí)可根據(jù)實(shí)時(shí)情況綜合考慮，選擇適當(dāng)?shù)膯挝痪€進(jìn)行計(jì)算。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s14岫巖站單位線大洋河預(yù)報(bào)方案岫巖站岫巖站預(yù)報(bào)方案包括蓄滿產(chǎn)流模型、雙層指數(shù)模型、三水源新安江模型、TOPMODEL模型。其中，較為常用的為蓄滿產(chǎn)流模型、雙層指數(shù)模型。模型參數(shù)詳見4.1.1～4.1.2節(jié)，這里不再累述。文家街站文家街水文站站址坐標(biāo)為東經(jīng)123°34′，北緯40°14′。文家街水文站的前身是趙家堡子水文站，始建于1958年，1963年改為文家街水文站。文家街站以上流域面積2131km2，1958年開始有水位、流量資料，歷史最大洪峰發(fā)生在1960年8月4日，洪峰流量7090m3/s。文家街站流域平均雨量采用谷家店、黃花甸和文家街三站算術(shù)平均計(jì)算。蒸發(fā)能力同岫巖站。文家街站預(yù)報(bào)方案包括蓄滿產(chǎn)流模型，雙層指數(shù)模型，成果如下。（1）蓄滿產(chǎn)流模型模型參數(shù)包括流域蓄水容量Im，系數(shù)b。經(jīng)參數(shù)率定，Im=110mm，b=0.3。相關(guān)關(guān)系如圖：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s15文家街站降水徑流相關(guān)圖（2）雙層指數(shù)模型參數(shù)包括流域蓄水容量Im，上層蓄水容量Sup，上層系數(shù)b。經(jīng)率定，參數(shù)選為Im=110mm，Sup=30mm，b=0.25蓄滿產(chǎn)流和雙層指數(shù)模型均采用單位線計(jì)算匯流，如下圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s16文家街單位線沙里寨站沙里寨站流域平均雨量選取黃花甸子、谷家店、王家堡子、石灰窯、白家、岫巖、文家街、沙里寨8處雨量站用算術(shù)平均法計(jì)算。蒸發(fā)計(jì)算同岫巖站。沙里寨站預(yù)報(bào)方案包括蓄滿產(chǎn)流模型，雙層指數(shù)模型、三水源新安江模型，成果如下。（1）蓄滿產(chǎn)流模型蓄滿產(chǎn)流模型參數(shù)包括流域蓄水容量Im，系數(shù)b。經(jīng)參數(shù)率定，Im=110mm，b=0.3。相關(guān)關(guān)系如圖：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s17沙里寨站降水徑流相關(guān)圖（2）雙層指數(shù)模型參數(shù)包括流域蓄水容量Im，上層蓄水容量Sup，系數(shù)b。經(jīng)率定，參數(shù)為Im=110mm，Sup=30mm，b=0.25。蓄滿產(chǎn)流和雙層指數(shù)模型均采用單位線計(jì)算匯流，如下圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s18沙里寨站單位線龍王廟站龍王廟站是一汛期水位站，控制面積5457.4km2，位于大洋河下游，隸屬于東港市水利局龍王廟閘站管理，其上游16.34km處為大洋河控制站～沙里寨水文站。汛期大洋河大洪水給丹東的防洪險(xiǎn)區(qū)之一龍王廟鎮(zhèn)帶來很大威脅。1974年后，在大洋河下游東港市境內(nèi)干、支流兩岸相繼修筑了防洪大堤，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，歷史最大洪水發(fā)生在1982年8月8日，最高洪水位8.60m，相應(yīng)流量9600m3/s。龍王廟站水位流量除受上游來水影響外，還受潮汐作用。項(xiàng)目建立了沙里寨-龍王廟相關(guān)預(yù)報(bào)模型。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s19龍王廟站預(yù)報(bào)方案流域模擬預(yù)報(bào)模擬預(yù)報(bào)概念遼寧省是我國洪澇災(zāi)害頻發(fā)的省份，在歷年的防汛決策指揮中，各級防汛部門及領(lǐng)導(dǎo)十分關(guān)注氣象部門發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)，希望及時(shí)得到流域的暴雨洪水模擬預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)超前預(yù)判、超前指揮。邊界條件流域洪水模擬預(yù)報(bào)，涉及降雨量及其時(shí)空分布、下墊面條件（流域蓄水量）、水庫防洪調(diào)度規(guī)程、河道行洪能力等諸多因素，在編制《遼寧省流域洪水模擬預(yù)報(bào)查算圖表》過程中，本著突出重點(diǎn)、方便快捷的總體思路，對這些邊界條件及因素加以概化，分析確定洪水模擬預(yù)報(bào)條件如下：（1）流域蓄水量分飽和、半飽和兩種情況；（2）降雨量設(shè)置為：24h面雨量P=50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm六個(gè)等級。降雨的時(shí)程分布為：24h分8個(gè)時(shí)段，每段雨量所占比例為：14%、20%、20%、14%、8%、8%、8%、8%。雨量時(shí)程分布設(shè)置表見REF_Ref5495\h表4-3。表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s13表雨量時(shí)程分布設(shè)置表降雨(mm)各時(shí)段雨量(mm)(每段3小時(shí))123456785071010744441001420201488881502130302112121212200284040281616161625035505035202020203004260604224242424（3）在水庫入庫洪水模擬預(yù)報(bào)及調(diào)洪中，大型水庫按照汛限水位、死水位與汛限水位平均值2種水位進(jìn)行調(diào)洪；中小型水庫按照汛限水位、死水位2種水位進(jìn)行調(diào)洪。技術(shù)方法預(yù)報(bào)方法主要是兩大類，包括經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型和數(shù)學(xué)預(yù)報(bào)模型。經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型主要有降雨徑流相關(guān)、上下游水位（流量）相關(guān)、河道經(jīng)驗(yàn)演算系數(shù)等方法。數(shù)學(xué)預(yù)報(bào)模型主要有遼寧指數(shù)預(yù)報(bào)模型、大伙房模型、新安江模型、超滲產(chǎn)流模型等。應(yīng)用實(shí)例水文站模擬預(yù)報(bào)成果1）岫巖水文站表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s14岫巖站以上流域半飽和時(shí)段雨量、徑流深計(jì)算成果表降雨(mm)各時(shí)段雨量(mm)(每段3小時(shí))12345678507101074444R（凈雨）1.21.3100142020148888R（凈雨）5.84.01502130302112121212R（凈雨）3.88.313.919.411.611.611.611.62002840402816161616R（凈雨）5.413.632.627.515.515.515.515.52503550503520202020R（凈雨）7.221.749.434.419.419.419.419.43004260604224242424R（凈雨）9.236.559.341.323.323.323.323.3表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s15大洋河流域岫巖水文站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（半飽和Pa=0.5Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300大洋河岫巖站岫巖站以上洪峰（m3/s）76352720115015002050洪量(108m3)0.1060.3890.8341.2811.7282.175峰現(xiàn)時(shí)間(h)181818181818表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s16大洋河流域岫巖水文站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（飽和Pa=Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300大洋河岫巖站岫巖站以上洪峰（m3/s）3476941200159021002500洪量(108m3)0.4540.9081.3621.8162.272.724峰現(xiàn)時(shí)間(h)151515151515圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s110岫巖站模擬預(yù)報(bào)成果2）文家街水文站表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s17文家街站以上流域半飽和時(shí)段雨量、徑流深計(jì)算表降雨(mm)各時(shí)段雨量(mm)(每段3小時(shí))12345678507101074444R（凈雨）1.21.3100142020148888R（凈雨）5.84.01502130302112121212R（凈雨）3.88.313.919.411.611.611.611.62002840402816161616R（凈雨）5.413.632.627.515.515.515.515.52503550503520202020R（凈雨）7.221.749.434.419.419.419.419.43004260604224242424R（凈雨）9.236.559.341.323.323.323.323.3表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s18大洋河流域文家街水文站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（半飽和Pa=0.5Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300哨子河文家街站文家街站以上洪峰（m3/s）1958431690249033204140洪量(108m3)0.2490.9121.9563.0074.0555.104峰現(xiàn)時(shí)間(h)333333303027表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s19大洋河流域文家街水文站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（飽和Pa=Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300哨子河文家街站文家街站以上洪峰（m3/s）85417102560342042405120洪量(108m3)1.0662.1313.1974.2625.3286.393峰現(xiàn)時(shí)間(h)242424242424圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s111文家街模擬預(yù)報(bào)成果（3）沙里寨水文站表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s110大洋河流域沙里寨水文站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（半飽和Pa=0.5Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300大洋河沙里寨站沙里寨站以上洪峰（m3/s）80172040806280846010700峰現(xiàn)時(shí)間(h)333027242421表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s111大洋河流域沙里寨水文站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（飽和Pa=Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300大洋河沙里寨站沙里寨站以上洪峰（m3/s）17703540650086601080013000峰現(xiàn)時(shí)間(h)212121212121圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s112沙里寨站模擬預(yù)報(bào)龍王廟站表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s112大洋河流域龍王廟站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（半飽和Pa=0.5Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300大洋河龍王廟站沙里寨~龍王廟洪峰（m3/s）18.8403957147319842510峰現(xiàn)時(shí)間(h)888999表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s113大洋河流域龍王廟站洪水模擬預(yù)報(bào)成果表（飽和Pa=Im）河流站名預(yù)報(bào)區(qū)間洪水特征不同降雨（mm）P=50P=100P=150P=200P=250P=300大洋河龍王廟站沙里寨~龍王廟洪峰（m3/s）4158301525203125333049峰現(xiàn)時(shí)間(h)888999圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s113龍王廟站洪水模擬預(yù)報(bào)水庫模擬預(yù)報(bào)成果（1）土門子水庫（大型）表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s114土門子大型水庫洪水模擬預(yù)報(bào)成果表序號河名流域蓄水特征值項(xiàng)目不同降雨(mm)P=50P=100P=150P=200P=250P=3001大洋河半飽和(Pa=0.5Im)流域面積（km2）276洪峰流量(m3/s)0120251418568705校核水位(m)64.05峰現(xiàn)時(shí)間(h)03324242424設(shè)計(jì)水位(m)62.69洪量(108m3)00.12750.26630.40430.54230.6803總庫容(108m3)1.9100汛限水位(H=61.60m)起調(diào)最高水位(m)66.6062.5463.3463.96超校核超校核設(shè)計(jì)庫容(108m3)1.72最大蓄水(108m3)1.56961.69711.83591.900超校核超校核Im(mm)115H=55.60m起調(diào)最高水位(m)55.6056.3257.6158.8759.9360.95最大蓄水(108m3)0.80100.92851.06731.20531.34331.4813飽和(Pa=Im)流域面積（km2）276洪峰流量(m3/s)143287430574717860校核水位(m)64.05峰現(xiàn)時(shí)間(h)212121212121設(shè)計(jì)水位(m)62.69洪量(108m3)0.13800.27600.41400.55200.69000.8280總庫容(108m3)1.9100汛限水位(H=61.60m)起調(diào)最高水位(m)62.6163.3864.00超校核超校核超校核設(shè)計(jì)庫容(108m3)1.72最大蓄水(108m3)1.70761.84561.9050超校核超校核超校核Im(mm)115H=55.60m起調(diào)最高水位(m)56.4257.6458.9560.0161.0262.04最大蓄水(108m3)0.93901.07701.21501.35301.49101.6290圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s114土門子降水-入庫洪量關(guān)系圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s115土門子降水-入庫洪峰關(guān)系圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s116土門子水庫模擬預(yù)報(bào)（飽和）圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s117土門子水庫模擬預(yù)報(bào)（半飽和）洪水預(yù)警技術(shù)研究從近年來防洪工作的實(shí)際情況來看，天然河道由于受到自然演變及人類采砂、灘地種植、攔河閘壩建設(shè)等多方面的影響，其行洪能力不斷發(fā)生變化，原本所認(rèn)為的河道防洪體系已基本完備，足夠防御設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下洪水的說法也遭遇了巨大的挑戰(zhàn)。因此對河流基本情況進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)一步對河勢演變進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有防洪工程體系的行洪能力進(jìn)行復(fù)核就顯得尤為必要。本研究對大洋河河段的河勢演變進(jìn)行了分析，對現(xiàn)狀行洪能力進(jìn)行了復(fù)核，在此基礎(chǔ)上，開展了大洋河的防汛特征水位研究及確定工作?，F(xiàn)狀河道行洪能力分析現(xiàn)狀河道行洪能力分析的方法對于受洪水控制河段，計(jì)算模型均可采用MIKE11水力學(xué)模型（一維非恒定流數(shù)學(xué)模型）；對于既受洪水控制又受潮汐控制的河口河段，地形和水流條件復(fù)雜，計(jì)算模型采用MIKE21FM水力學(xué)模型（二維非恒定流數(shù)學(xué)模型）。MIKE11模型MIKE11河流模型，其采用的水動力學(xué)模型（HD模型）。該模型是一個(gè)結(jié)構(gòu)清晰、界面友好、應(yīng)用廣泛的模擬系統(tǒng)。MIKE11計(jì)算參數(shù)包括兩類：①數(shù)值參數(shù)，主要是方程組迭代求解時(shí)的有關(guān)參數(shù)；②物理參數(shù)，主要是河網(wǎng)的阻力系數(shù)。（1）控制方程組MIKE11水動力學(xué)模型的微分方程一維明渠非恒定流方程。方程組的基本假定是：不可壓縮、均質(zhì)流體；基本是一維流態(tài)；坡降小、縱向斷面變化幅度??；靜水壓力分布。圣維南(Saint一Venant)方程組具體形式為：連續(xù)方程(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s11)運(yùn)動方程(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s12)上式中A：河道過水?dāng)嗝婷娣e；Q：斷面流量；Qc：集中旁側(cè)入流；q：均勻旁側(cè)入流；K：流量模數(shù)，由謝才公式計(jì)算；S、t分別代表空間與時(shí)間坐標(biāo)；δ為Diracδ；z：水位水量。（2）方程組的離散利用六點(diǎn)隱式格式離散上述控制方程組，該離散格式在每一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)按順序交替計(jì)算水位和流量，分別稱為h和Q（REF_Ref943\h圖5-1）。圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s11六點(diǎn)隱式格式水位點(diǎn)、流量點(diǎn)交替布置圖MIKE21FM模型計(jì)算采用MIKE21FM軟件中的HD模塊建立模型，該模塊采用垂向平均二維淺水方程，離散方法為有限差分法，計(jì)算方法采用ADI（AlternatingDirectionImplicit）和DS（DoubleSweep）格式，其基本方程如下：垂向平均二維淺水方程(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s13)(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s14)(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s15)質(zhì)量守恒方程(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s16)動量方程(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s17)(STYLEREF1\s5-SEQ公式\*ARABIC\s18)式中：為謝才系數(shù)；為柯氏力參數(shù)，；；為重力加速度；為風(fēng)摩擦系數(shù)；為水深；為水面高程；為方向的單寬流量，其中，，分別為方向上沿水深的平均流速為風(fēng)速及在方向上的分量，；為大氣壓強(qiáng)，；為水的密度，；為源匯項(xiàng)及在方向上的分量；為有效剪切力分量。大洋河現(xiàn)狀河道行洪能力分析成果經(jīng)復(fù)核，大洋河現(xiàn)狀河道行洪能力見REF_Ref1227\h斷面號位置現(xiàn)狀堤頂高程（m）設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)%超高保證流量（m3/s）設(shè)計(jì)流量（m3/s）左岸右岸左岸右岸左岸右岸左岸右岸左岸右岸XD129504050XD2五間房村山腳72.89521.52.0山腳327029504050XD3-1號橡膠壩無堤76.25521.52.0-405029504050XD4-2號橡膠壩77.0079.00521.52.02950405029504050XD5+東洋橋79.1579.17521.52.02950405029504050XD6-3號橡膠壩76.8479.73521.52.01180405029504050XD7丁家堡村上游斷面81.7881.64521.52.02950405029504050XD8+北洋橋83.8884.18521.52.02950405029504050XD9北洋橋上游300m山腳（地面高程約為83m）83.94521.52.0山腳405029504050XD13城市段末端（冷家隈子村上游650m）無堤（地面高程約為83~84m）87.32521.52.0-405029504050表5-1、REF_Ref1299\h表5-2。斷面號位置現(xiàn)狀堤頂高程（m）設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)%超高保證流量（m3/s）設(shè)計(jì)流量（m3/s）左岸右岸左岸右岸左岸右岸左岸右岸左岸右岸XD129504050XD2五間房村山腳72.89521.52.0山腳327029504050XD3-1號橡膠壩無堤76.25521.52.0-405029504050XD4-2號橡膠壩77.0079.00521.52.02950405029504050XD5+東洋橋79.1579.17521.52.02950405029504050XD6-3號橡膠壩76.8479.73521.52.01180405029504050XD7丁家堡村上游斷面81.7881.64521.52.02950405029504050XD8+北洋橋83.8884.18521.52.02950405029504050XD9北洋橋上游300m山腳（地面高程約為83m）83.94521.52.0山腳405029504050XD13城市段末端（冷家隈子村上游650m）無堤（地面高程約為83~84m）87.32521.52.0-405029504050表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s11大洋河干流岫巖縣城段防洪能力基本情況表表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s12大洋河干流丹東段入?？趡洋河閘段防洪能力基本情況表斷面號位置現(xiàn)狀堤頂高程（m）設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)%超高保證流量（m3/s）設(shè)計(jì)流量（m3/s）左岸右岸左岸右岸DD1入?？?-52.210800DD25.585.5052.2--10800DD36.315.1452.28210-10800DD45.705.7052.2--10800DD56.006.0052.2--10800DD66.406.4052.2-1027810800DD77.147.0652.2108001080010800DD8+黃土坎大橋7.486.0152.010800-10800DD9新橋北涵閘下游9.046.6452.010800520010800DD10孫家溝北閘附近9.107.5051.810800590010800DD11+高速路特大橋8.527.1451.810800620010800DD12大洋河與小洋河交匯口下游斷面7.767.6051.85500835010800DD13小洋河匯入口以上8.708.7051.86650910010100DD14+老洋河橋6.738.2151.82520553010100DD15石山子水文站斷面山腳8.5151.8-574610100DD16黃旗閘附近9.589.0751.86506584510100DD17老河身閘附近10.029.1751.88220563510100DD18張家溝10.099.6851.88200667010100DD19東潮溝閘附近10.079.8551.86105697110100DD20紅旗溝村10.4310.0351.86380578010100DD21洋河閘下游10.6011.2051.86470805010100圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s12大洋河特征水位示意圖表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s13大洋河觀測點(diǎn)特征水位成果表序號觀測點(diǎn)行政區(qū)劃代表河段河長（km）警戒水位（m）警戒流量(m3/s)對應(yīng)重現(xiàn)期(年)控制段重現(xiàn)期(年)設(shè)計(jì)流量(m3/s)現(xiàn)狀堤頂（地面/山腳）高程（m）保證水位左岸右岸保證水位（m）保證流量（m3/s）重現(xiàn)期(年)1偏嶺鎮(zhèn)岫巖縣岫巖縣偏嶺鎮(zhèn)至冷家隈子段40.8194145.7<5岫巖縣偏嶺鎮(zhèn)至冷家隈子段10644196.95197.70左岸196.05，右岸196.864410年2北洋河橋岫巖縣大洋河干流岫巖縣城段10.878.81117<5冷家隈子至三號橡膠壩左岸20年一遇、右岸50年一遇左岸2950，右岸405083（山腳）83.94左岸80.77，右岸81.53左岸2950，右岸4050左岸20年、右岸50年3岫巖水文站74.10610<5三號橡膠壩至雅河匯合口上游左岸20年一遇、右岸50年一遇左岸2950，右岸405079.1579.17左岸74.68，右岸76.27左岸1180，右岸3270左岸5年、右岸20年4洋河大橋岫巖縣雅河匯合口~哨子河匯合口段43.4<5雅河匯合口~哨子河匯合口段10202019.76（山腳）19.93（旱田）左岸19.76，右岸19.93202010年5沙里寨水文站鳳城丹東哨子河匯合口~洋河閘段31.9<5哨子河匯合口~三尖泡村20882014.59（山腳）14.84（山腳）左右岸山腳14.52882020年6洋河閘站東港、大孤山經(jīng)濟(jì)區(qū)4.201300<5三尖泡村~洋河閘201010011.2011.2（地面）左岸9.40，右岸山腳9750<20年7石山子水位站東港、大孤山經(jīng)濟(jì)區(qū)洋河閘~黃土坎大橋段26.14.201330<5洋河閘~大洋河與小洋河交匯口下游斷面20101009.2（山腳）8.51左岸4.93，右岸6.41左岸2520，右岸5530左右岸<10年8黃土坎大橋東港、大孤山經(jīng)濟(jì)區(qū)--<5大洋河與小洋河交匯口下游斷面~黃土坎大橋段20108007.486.01左岸4.54，右岸4.52左岸5500，右岸5200左右岸<10年大洋河洪水預(yù)警指標(biāo)及方法警戒水位和保證水位的基本含義警戒水位含義中國水利百科全書中較詳細(xì)地論述了警戒水位的含義，警戒水位是河流湖泊主要堤防險(xiǎn)情可能逐漸增多的水位。在日常的防汛工作中警戒水位可定義為：江河堤防普遍臨水，堤防可能發(fā)生險(xiǎn)情，需要?jiǎng)訂T社會力量進(jìn)行防守的起始水位。保證水位含義保證水位在中國水利百科全書中也有較詳細(xì)地論述，是汛期堤防及其附屬工程能保證安全運(yùn)行的上限水位。在日常的防汛工作中保證水位定義為：保證堤防工程安全運(yùn)行的上限水位。防汛特征水位成果2013年至2015年，大洋河流域主要河流代表斷面的防汛特征水位得到水利部、省防指的先后批復(fù)，具體見REF_Ref2389\h表5-4。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s14防汛特征水位成果表河名控制斷面岸別警戒水位（m）保證水位（m）備注大洋河岫巖水文站左岸74.1074.68右岸74.1076.27沙里寨水文站--8.2514.52觀測斷面成果圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s13偏嶺鎮(zhèn)水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s14偏嶺鎮(zhèn)特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s15北洋河橋水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s16北洋河橋特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s17岫巖水文站水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s18岫巖水文站特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s19洋河大橋水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s110洋河大橋特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s111沙里寨水文站水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s112沙里寨水文站特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s113洋河閘水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s114洋河閘特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s115石山子站水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s116石山子站特征水位示意圖圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s117黃土坎大橋水位流量關(guān)系曲線圖STYLEREF1\s5-SEQ圖\*ARABIC\s118黃土坎大橋特征水位示意圖結(jié)論（1）大洋河流域暴雨集中在7月下旬，占總暴雨場次的63%；大暴雨集中在7月中旬至8月中旬，占總大暴雨場次的72%。從暴雨日發(fā)生時(shí)間來看，暴雨多發(fā)生在14-20時(shí)，大暴雨則主要發(fā)生在08-14時(shí)以及20-02時(shí)，即上午和夜間。每年發(fā)生暴雨的天數(shù)平均在5天左右，并且近十年呈下降趨勢，平均每年減少0.4天。最大24小時(shí)降水量大部分在150-350mm之間，最大在350mm以上，由東北向西南遞增分布。暴雨頻率（天/10年）呈由北向東南遞增的分布，北部支流哨子河文家街以上區(qū)域在17天/10年以下，沙里寨以東區(qū)域在23天/10年以上。（2）遼寧省最大洪峰模數(shù)由東、西部山地向中部平原區(qū)遞減。最大值出現(xiàn)與丹東地區(qū)鴨綠江流域，最小值出現(xiàn)與遼河西部支流，如秀水河流域、柳河流域、繞陽河流域等。岫巖站3d最大洪量模數(shù)最大，支流哨子河文家街站的3d最大洪量模數(shù)最小，并且三個(gè)水文站的3d最大洪量模數(shù)均在20萬方/平方公里以上，在我省屬于最大級別。（3）經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型主要有降雨徑流相關(guān)、上下游水位（流量）相關(guān)、河道經(jīng)驗(yàn)演算系