母猪河是文登市第一大河，干流总长65km，流域面积1115km2，占文登市总面积的63%。图3-2-1山东省文登市母猪河流域位置图水文气象特征。由此可见，TVGM在米山水库入库流量参数率定期具有较高的模拟精度，尤其是在水量平衡和洪峰误差的模拟方面。表3-2-1TVGM在米山水库洪水预报率定期效果统计表图3-2-4TVGM在米山水库洪水预报率定期效果对比成果1（注：图中实测流量......
2023-06-25
山东省雪野水库TVGM洪水预报应用探析
【摘要】：陡峻的地理形势，及多灾的暴雨天气系统，导致雪野水库洪水频繁，严重威胁到下游莱芜市区及周围灌区的安全。因此急需精度高、可靠性强的洪水预报方法，为雪野水库防洪、灌溉、发电及供水等调度提供科学的技术支撑和保障。2012年7月8日，雪野水库上游受连续降雨的影响，发生了一场大洪水。图3-2-7TVGM模型的流水预报应用
雪野水库位于莱芜市雪野旅游区大冬暖村北，大汶河支流瀛汶河上。水库集水面积约为444km2，主要特征参数包括有：兴利水位231.3m，设计洪水位232.54m，校核洪水位235.53m，死库容为2.8×108m3，兴利库容为1.12×109m3（对应兴利水位231.3m），总库容为2.21×109m3。雪野水库以防洪为主要目标，同时肩负灌溉、发电、工农业及生活供水、旅游等功能，是山东省莱芜市唯一一座大型综合水库。雪野水库的防洪对象主要为下游莱芜市区及周边多个乡镇，防护范围超过186×104亩，其中包括耕地11.2×104亩，人口9.2×104人，交通要道100km；此外，水库控制灌溉面积30.5×104亩，对莱芜市的发展具有举足轻重的作用（张承明，2010）。
水库上游控制流域内山峰林立，内有华山、马鞍山两个国营林场，水土保持良好，整个流域向南倾斜，形状呈扇形，干流平均坡度为8.15m/km。雪野水库所在的大汶河流域属暖温带季风区，四季界限分明，温差变化较大。据实测资料统计，月平均最高气温（7月）32.1℃，极端最高气温39.2℃，极端最低气温-21.8℃，最大冻土深0.50m。多年平均最大风速13.5m/s。
据建库后1963—2011年实测降水资料统计，雪野水库流域多年平均降水量为736.9mm。降水量年际之间变化较大，年降水量最大的1964年为1391.4mm，最小的1989年仅为398.8mm，丰枯比为3.49。降雨量年内分配也不均匀，主要集中在6—9月，多年平均值为561.8mm，占多年平均年降水量的76.2%。2003—2005年为连续丰水年，年降雨量均在1000mm以上。2003—2011年多年平均降雨量为832.8mm，为多年平均值的1.13倍。
雪野水库流域现设有水文站1处，设立于1962年6月，具有1964年以后的长系列实测流量、降雨、水位、水库蓄水量等资料。另水库上游控制流域内设有峪门、茶叶口、上游、石匣等4处雨量站。峪门站设立于1963年6月，茶叶口站设立于1964年月，上游站设立于1960年6月，石匣站设立于1967年5月，以上各站均具有自建站至今长系列雨量观测资料，系列长度超过30年。各站具体情况见表3-2-3。
表3-2-3 雪野水库流域水文站及雨量站基本情况统计表
受黄淮气旋、台风、南北切变、冷锋等暴雨天气系统的影响，流域洪水频发。区内长历时降水多由维系时间较长的切变线或低压气旋连续发生所造成，受台风天气系统影响，有时亦可造成较大暴雨，但维持时间一般较短。流域内暴雨多发生在7—9月，其季节特征十分明显。
雪野水库流域为纯山丘地区，山高坡陡，汇流历时较短，有些大洪水往往峰高量小，洪水过程线形状比较尖瘦。根据雪野水库实测洪水资料分析，1964年9月10日洪水洪峰流量为3591m3/s，为实测资料中最大值，而72h洪量仅为4530万m3，最大1h洪量约占72h洪量的28.6%。根据雪野水库历年运用资料记录，雪野水库最高洪水位发生在2011年9月15日，最高洪水位为232.54m；水库最大泄量为1964年的378m3/s。陡峻的地理形势，及多灾的暴雨天气系统，导致雪野水库洪水频繁，严重威胁到下游莱芜市区及周围灌区的安全。因此急需精度高、可靠性强的洪水预报方法，为雪野水库防洪、灌溉、发电及供水等调度提供科学的技术支撑和保障。将考虑降雨径流之间非线性特性的TVGM应用于雪野水库入库洪水预报，具体情况如下：
1994年共发生两次连续大洪水，洪水起涨时间分别为6月29日和7月8日。虽然两场洪水前后间隔时间较短，但第一场洪水除小部分退水过程尚未完成外，其余主体洪水均在第二场集中降雨之前发生，因此对这两场洪水予以区分。对于第一场洪水过程，降雨量主要集中于1994年6月29日5时至11时，降雨总量为132.3mm，实测洪峰流量为1959.3m3/s，峰现时间出现在6月29日9时，TVGM预报洪峰流量为2176m3/s，峰现时间为6月29日9时，具有准确的洪峰预报能力，从图3-2-7（a）可知，TVGM预报过程与实际入库流量相近。1994年第二场大洪水过程，由1994年6月29日15时至20时之间的降雨造成，总降雨量43.9mm，虽然总降雨量不大，但由于前期已经受长时间降雨的影响，土壤饱和度高，此次降雨的一半以上均参与产流；此外，此次降雨高度集中，最大1小时降雨量出现在6月29日18时，降雨量为26.2mm，约占此次降雨的60%。因此，这场降雨造成的洪水过程洪峰流量为607m3/s，仅发生在最大降雨点出现后1小时内。TVGM模型简单，参数少，运算速度快，在最大降雨出现后立马做出相应预报，预报洪峰流量为692m3/s，峰现时间为6月29日19时，为水库防洪调度争取了宝贵的时间见图3-2-7（b）。
2012年7月8日，雪野水库上游受连续降雨的影响，发生了一场大洪水。这场降雨总量为267mm，主要集中于2012年7月8日3时到11时，平均每小时下22.5mm雨量，给水库的运行带来了巨大的压力，水库实测洪峰流量为1663m3/s，洪水总量为3194×104m3，TVGM预报洪峰流量为1593m3/s，洪水总量为3726×104m3，相对误差为16%，符合规划精度要求，见图3-2-7（c）。
从总的预报情况来看，TVGM效果都较为理想，预报洪峰流量、峰现时间和洪水过程与实际洪水过程相近，这为雪野水库防洪、灌溉和发电调度提供了有力的支撑和保障。
图3-2-7 TVGM模型的流水预报应用
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