水阳江宣城水文站中长期洪水预报方案的研制与分析

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1、水阳江宣城水文站中长期洪水预报方案的研制与分析　　摘要：模型编制依据的基本资料提供的1951年1月至1999年12月22个因子及1951年1月至1999年12月宣城水文站月平均水位水文因子，共49年同步资料。对宣城水文站的月平均水位，用多元回归法作出预报模型，并进行检验和评定。利用气象水文信息，开展宣城的水文预报，特别是中长期水文预报，以利于防汛抗旱、水资源合理使用及调度。关键词：中长期；洪水预报；预报因子；相关分析；多元回归；预报模型，检验。中图分类号：TV122文献标识码：A一、宣城概况宣城市位于安徽省东南皖南山区

2、与沿江平原结合地带，跨东经117�b58’～119�b40’、北纬29�b57’～31�b19’。区域面积12340平方公里，宣城市辖境在地质分区上位于扬子准地台地区。境内河流主要有青弋江和水阳江两大水系，均属长江流域。宣城水文站位于水阳江中游，控制面积3410km2，洪水主要由暴雨形成。二、资料处理与分析6以宣城水文站月平均水位为本次研制的预报对象，根据需要，选择22个气象因子共同组成参选预报因子。根据各参数物理特性对原始资料及宣城水文站资料进行合理性、一致性分析，数据合理，资料系列完整，无需插补延长，可直接用于计算

3、。由于宣城水文站从1951年起有完整的水文资料，故资料系列取1951年至1993年共43年同步资料进行预报分析及拟合检验；1995年至1999年共5年同步资料进行预报方程预报检验。为方便计算，1951～1999挑选3月、6月、10月年平均水位作为预报对象录入年平均水位，并进行预报因子挑选。单相关系数计算公式式中：r为单相关系数（或线性相关系数）,分别表示和x的多年平均值；即，xt、yt分别表示x和y的实测值，t表示年次n为资料年限（样本数），即t=1，2……n。单相关系数t检验在满足r>rα的基础上，选择相关系数最大的

4、系列为该因子相关月份系列选取；由可信度（α=0.02）及样本数（n=43），查表得最低相关系数rα=0.3539;由可信度（α=0.05）及样本数（n=43），查表得最低相关系数rα=0.301;由于挑出的因子较多，不便于进行多元回归计算；用相关系数法进行因子筛选，以进行多元回归计算，建立多元回归模型。6预报对象y，m个已挑选出的前期预报因子xi(i=1,2……m)。建立它们之间的相关关系得到多元线性回归方程。如下：bi(i=0，1,2……m)为回归系数；根据实测资料确定。t=1,2,……..n.为资料长度。模型检验通

5、过离差分析及复相关系数；剩余标准差；回归效果的F检验；拟合误差检验；预报误差检验。得出检验结果。各月回归方程复相关系数R、剩余标准差Sy、F检验如下：表1通过检验，发现各月效果显著。根据已建立的1～12月的月平均水位预报模型所用的1952年～1994年共43年的实际平均流量对预报模型进行历史拟合检验，发现3月、6月、10月方程合格率在100%。这种现象的出现，是与宣城水文站的流域特性相符的，宣城水文站流域较小，属山区型河流，洪水暴涨暴落，次洪水位变幅大，加上降雨的时空分布不均，导致汛期月平均流量年际变化剧烈，特大值、特

6、小值等极值频繁出现，而非汛期月平均流量主要受流域汛期蓄水量及非汛期降雨影响。表2宣城水文站月平均水位拟合检验合格率分布表6具体拟合情况详见如下图：宣城水文站3月月平均水位多元回归方程拟合图图1宣城水文站6月月平均水位多元回归方程拟合图图2宣城水文站10月月平均水位多元回归方程拟合图图3三、主要结论1.宣城水文站的汛期为5月~10月，年最高洪水多发生于每年的5月～7月，通过用多元回归法得到宣城水文站的3月、6月、10月月平均水位预报模型，3个月的拟合、预报合格率都较高；拟合检验及预报检验的合格率都达到了100%，这是由本

7、流域的流域特性及气象水文特性所决定。2.预报模型中所选用的预报因子前推移期为1～12个月，其中个别因子的前推移期仅为1～3个月，出现预见期短的现象，而月平均水位，特别是非汛期的月平均水位，与汛期流域的降雨量、降雨强度及降雨分布有着密切的联系。63.由于多元回归的因子挑选信度取0.01（Ra=0.3982），相对于中长期预报来说，信度较高，所以得出的相关因子数量减少，导致复相关系数变小；由于多元回归模型在引进因子的过程中，并不分析因子之间的相互关系，而几个相关系数大的因子，未必全是方程单独影响最大的因素，所以这也导致了回

8、归模型的效果下降；而逐步回归模型由于在引进、剔除因子的过程中，进行方差贡献计算，所以能够保证将对方程影响最大的因子引进方程，提高了模型的预报效果。在逐步回归方程中，有部分预报因子的相关系数小，而相关系数大的因子却没有被引进，也说明了这一点。4.在汛期，非汛期预报的这三个月的模拟检验及预报检验合格率效果较好，预报的趋势接近，只是极值