横山水库洪水预报方案技术报告（江苏省水文水资源勘测局无锡分局盛龙寿）1.基本情况 (1)1.1流域概况 (1)1.2工程概况 (1)1.3水文站点 (2)2.产流计算 (3)2.1产流模型 (3)2.2产流计算 (4)3.汇流计算 (4)3.1单位线率定 (4)3.2汇流计算 (6)4.方案精度 (7)5.预报软件 (7)5.1运行环境 (7)5.2资料录入 (7)5.3水库调洪 (8)5.4输出成果 (9)5.5调洪程序 (10)附件：单位线率定图表 (11)1.基本情况1.1 流域概况自然地理：横山水库位于江苏省宜兴市，是厔溪河水系的拦蓄工程。

水库集水面积154.8km2，上游山高岭陡，南部主要为太华山区，最高海拔500m以上，地势由南向北减缓，平均高程300m以上，流域内有100多条纵横交错的涧水由南向北呈扇形汇合而下，主要来水有两处：一是来自宜兴的太华山、襄王岭、分介岭、唐盘山等；二是来自溧阳的金牛岭、同官岭、松岭等。

两处水源约占横山水库总来水的60%和40%。

流域干流全长13km，河道坡降6.58‰，水库周围为建德群火山岩、茅山群灰白、紫红、黄色砂岩，石质坚硬，渗水性小。

流域内植被达98％以上，山上生长成片竹林及各种用材林，浓郁成荫。

山地占80％，可耕地约占10％。

流域气象：平均年降雨量为1310mm，平均雨日135.6日，平均年水面蒸发约870mm，平均相对湿度为80.1%，平均风速3.0m/s，年平均气温15.7℃左右，属湿润的亚热带季风气候区。

全年降水的50～60％集中于6～9月份，6、7月份冷暖气团在上空遭遇，常产生锋面低压和静止锋，形成连续阴雨的梅雨天气，7至9月多受热带风暴影响，易形成来势迅猛的特大暴雨。

1.2 工程概况横山水库是无锡地区唯一的一座大（Ⅱ）型水库，也是江苏省六大水库之一。

水库于1958年动工兴建，1969年9月基本竣工。

经省水利厅、太湖局立项批复，横山水库除险加固工程于2001年10月开工建设，总投资9938万元，按100年一遇设计，2000年一遇校核。

水库原设计以防洪、灌溉为主，兼顾水力发电、水产养殖等综合经营，现发展为防洪、供水为主，结合发电、水产养殖。

横山水库总库容1.12亿m3，2000年一遇校核洪水位40.36 m(镇江吴淞基面，下同)，100年一遇设计洪水位38.75 m，兴利水位35.0 m，汛限水位34 m，死水位24.0 m。

枢纽工程有主坝一座，副坝两座，均为均质土坝，总坝长4090 m。

坝顶高程均为42.1m，坝顶宽8.1m。

主、副坝挡浪墙顶高程均为42.9 m。

新建三孔泄洪闸一座，液压弧形钢闸门，启闭方式分现场手动和计算机远程控制两种；每孔净宽4.6m，堰顶高程32.0m；设计流量557m3/s。

下有台阶式消力池，1983年泄洪闸消能设施进行了扩建加固，一级消力池加长8 m，消力槛顶抬高至高程15.3 m，消力池内增设了四道隔水墙（消力齿墙），消力槛顶两侧增设了小齿墙；二级消力池池底降至高程11 m，池长15 m。

溢洪河道最大过水能力130 m3/s；东、西输水涵洞两座，钢筋砼管涵，内径1.3 m，内衬钢管内径1.13 m，合计设计流量10 m3/s。

横山水库除按照规范要求防洪外，还承担下游防洪任务。

通过水库的拦洪、错峰，可有效地减轻下游的洪涝灾害。

受其保护的有下游西渚镇、鲸塘镇、芳庄镇、徐舍镇、宜丰镇、新街镇和宜城镇等乡镇的约30万亩耕地、25万人口。

根据实际运行情况，横山水库在汛期下泄50 m3/s～100 m3/s时对下游基本没有影响；水库在正常运用条件下控制最大下泄流量100-130 m3/s，将对下游产生一定影响，但还可以采取临时措施应对；超过130 m3/s将对下游造成较大防汛压力。

1.3 水文站点流域内原有横山、桥涯、深溪岕、桥亭、大涧、李家园、横涧七个雨量站，目前仍使用的有横山、深溪岕、桥亭、大涧、横涧五个站。

还有一个遥测水位站，资料相对全面，有近43年的历史资料。

同时，1998年建设完成的自动测报系统目前运行正常，由1998年至今有15年的实测雨量和水位资料。

横山水库无入库流量站，水库的入库水量根据实际出库水量反推计算而求得。

泄洪流量资料：2005年以来有详细的资料。

考虑到数据库内水库泄洪资料、水位资料、自来水厂供水等具体情况，洪水分析数据采用2005年以来的数据（有泄洪流量）。

降雨量的计算，利用横山、深溪岕、桥亭、大涧、横涧五个站实测降雨资料，用泰泰森多边形法求出流域平均降雨量。

流域蒸发资料采用周边地区平均蒸发数据。

横山水库流域示意图如下图1所示。

图1 横山水库流域示意图2. 产流计算2.1 产流模型考虑到横山水库只有出库流量控制断面，无入库流量控制断面。

反推出的入库流量过程精度较差，无法分析基流及退水曲线，无法准确计算场次降雨径流深，根据现有资料无法率定产流模型。

本方案产流模型直接采用江苏省水文水资源勘测局旱地产流研究成果，本方案认定的场次降雨是指降雨间隔小于等于3h 的连续降雨。

R =333I P A C C P P +-+）（-I C 式中R 为径流深，P 为面平均次雨量，A P 为前期雨量，均以mm 计。

计算P A 用P A （T+1）=K·（P A （T ）+P （T ）），本方案P A 起算日期比降雨之日前推一个月时间，P A起算值设为47.5。

当P A>流域最大初损值IMAX时，取P A=IMAX。

计算时使用的参数、系数CP、CI、K、IMAX取值见表1。

表1 旱地产流计算参数表2.2 产流计算雨量站控制范围按泰森多边形法确定，将全流域按雨量站控制范围分为横山、横涧、大涧、深溪岕、桥亭5个计算分区，与1小时汇流单位线对应，计算各分区降雨过程中每小时P、P A和R，如计算出的R大于P，取R=P。

降雨过程中流域某小时总径流深（净雨）按下式计算：∑=⨯=51ii iR KR式中R为降雨过程中流域某小时径流深，R i为分区某小时径流深，均以mm计；K i为分区面积权重，具体情况见表2。

表2 横山水库产流计算分区权重表由于计算工作量较大，采用编程运算，雨量资料直接读取遥测原始数据库计算统计。

3.汇流计算3.1 单位线率定根据历史水位、流量资料和库容曲线反推入库流量过程，根据计算出的净雨过程和反推出的入库流量过程率定单位线。

本方案采用瞬时单位线法推求汇流单位线，再转换为时段单位线。

瞬时单位线是纳须（J.E.Nash）于1957年提出来的。

所谓瞬时单位线是指流域上分布均匀，历时趋于无穷小，强度趋于无穷大，总量为一个单位的地面净雨在流域出口断面形成的地面径流过程线。

瞬时单位线参数n、K采取独立编程计算，计算步骤如下：（1）选取流域上分布均匀，强度达到暴雨形成的单峰洪水过程线作为分析对象。

（2）计算本次暴雨产生的净雨量和相应的地面径流量，两者应相等。

（3）计算净雨过程和地面径流过程的一阶和二阶原点距，并推算n、K。

根据瞬时单位线参数n、K，利用EXCEL的γ分布函数GAMMADIST求得瞬时单位线，取代了传统的人工S曲线查算法，更有利于编程推算汇流过程。

计算公式为：q=GAMMADIST(h，n，K，FALSE)式中h为时段，无因子；n、K为纳须参数，无因子；q为相应时段的瞬时流量，单位以m3/s计；FALSE表示返回的是符合S曲线的概率密度函数。

根据横山水库实际情况，我们率定出了时段为1h（小时）、净雨量为10mm 的汇流单位线。

相应的时段单位线计算公式为：Q=10×F×q/3.6式中F为流域面积，单位均以Km2计；q为相应时段的瞬时流量，单位以m3/s计；Q为横山水库相应时段的瞬时入库流量，单位以m3/s计。

不同雨强率定出的汇流时段单位线有所不同，三条典型时段单位线情况见图2：图2 横山水库汇流单位线图单位线1根据2012年8月8日降雨过程率定，单位线2根据2009年8月9日降雨过程率定，单位线3根据2013年10月6日降雨过程率定。

单位线节点表见附件。

3.2 汇流计算汇流计算时，程序根据雨强自动挑选汇流单位线，根据每小时净雨过程，叠加演算出入库流量过程。

根据入库流量过程和库容曲线，计算出水位变化过程。

4.方案精度总体评价：在遥测系统运行正常的条件下，水位预报质量能达到GB/T 22482-2008规定要求。

由于横山水库实际调洪工作中对最高水位出现时间要求不高，故对最高水位出现时间预报精度没作评价。

表3 横山水库预报方案精度评价洪号20140727预报水位偏低的原因可能是遥测雨量偏小，7月27日横山水库遥测日雨量50.4mm，人工74.8mm。

由此看出，要提高预报精度，首先必须加强遥测系统管理，保证其正常运行。

5.预报软件5.1 运行环境本方案软件在win7+visual studio 2012+oracle10g环境下开发，运行时除安装预报软件外，还需能接入江苏水利系统内网，并安装oracle客户端，使软件运行时能自动连接到无锡遥测原始数据库。

5.2 资料录入图3 横山水库洪水预报资料录入界面资料录入实际上是设置场次降雨水雨情信息，需要输入暴雨起止时间和校核水位时间及水位。

校核水位时间应该大于或等于暴雨结束时间，用来修正预报水位过程，提高水位预报精度。

接着可以直接点击【洪水预报】，进行水位预报。

这样得到的成果是没有经过水库调洪情况下的水位变化过程。

5.3 水库调洪横山水库有泄洪闸和东西涵洞可以调度运行，东西涵流量用于宜兴、张渚自来水厂制水，流量一般稳定在2.2～3.0m3/s，可以根据预报时实际情况录入。

点击【泄洪闸流量过程】，可以录入设计调洪过程，具体情况如下：图4 横山水库洪水调度信息录入界面最后一个流量录完后，一定要按确认键（回车键），表示全部资料录入完成。

5.4 输出成果输出成果有三项。

一是屏幕直接输出横山水库预报水位过程表，二是屏幕直接输出横山水库预报水位过程线图，三是在C:\下输出excel成果表。

图5 横山水库预报水位过程线图图6 横山水库预报水位过程表5.5 调洪程序（1）预报最高水位大于兴利水位35.00m根据场次降雨起止时间和预报时校核水位，预测泄洪闸不泄洪情况下的水位变化过程。

根据预报的水位过程线，决定是否开启泄洪闸泄洪。

当预报的最高水位大于兴利水位时，必须开启泄洪闸泄洪，以确保水库自身安全和减少库区淹没损失。

可根据试算法确定泄洪流量过程。

假定一个泄洪过程，使用预报软件预报水位过程线。

当预报的最高水位符合设计要求时，按假定泄洪过程实施泄洪。

当预报的最高水位不符合设计要求时，可调整假定泄洪过程，直到预报的最高水位符合设计要求为止。

（2）当预报最高水位小于等于兴利水位35.00m如预报后期无大雨，为充分利用雨洪资源，一般可不泄洪。