流域开河日期预报实例分析

胡艳娇 黄琦

摘  要：我省北方河流封冻期较长，河流解冻预测分析对防凌汛、水利工程安全运行、国防等工作至关重要。文章以线性回归方程拟合法为例，根据河流解冻影响因素，选择实例数据，对具体河段开河日期做了尝试性预测分析，结果满足精度要求。针对预报方法的使用条件，结合当前工作实际提出了使用中须注意的特殊情况。

关键词：河流解冻;开河日期预报;影响因素分析;方程拟合;预报精度

中图分类号：P338 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）05-0065-02

1 概述

河流开河（解冻）日期预报属于河流冰情预报范畴，与洪水预报具有同样的重要性，在防凌汛、交通、水利、国防建设方面都具有重要作用。分析河流解冻情况涉及到河流冰情融化的热力和动力因素以及河道形态特征;人为和封冻前径流情况等。影响河流解冻因素较多加之物理成因复杂，当前还没有确切数学公式来计算河流开河日期，工作中仍然以相关图法、线性回归法和模型法为主。各方法都是利用冰情影响要素与开河日期来建立关系。本文采用线性回归法，建立预报要素与影响因素之间的函数关系，对实例流域开河日期进行分析探讨。

2 预报要素分析

河流开河（解冻）在水文测验上是指河流结束连续封冻时的冰清现象，具体预报的开河时间是指河流结束封冻并且无流冰时的日期。

河流随着春季气温升高，封冻水体会在阳光、水流和风力等因素综合影响由封冻转变至流冰现象，一段时间后流冰会逐渐消失。开河日期在物理成因上与下列因素有关：气温、水温、流量、水位、流速、冰厚、阳光辐射值、风速、风向、槽蓄水量、地表径流量、河道形态、上游开河情况、下游开河情况。上述影响因素综合影响着开河日期，主导因素不固定，多数时气温是主要影响因素，有时气温一定时降雨、河流特殊水情等因素也可成为开河主要影响因素。目前理论上开河日期与影响因素仍无具体稳定的数学关系。本文限于资料限制，采用气温、流量、冰厚、冰上雪深、水位等因素建立关系进行相关分析。建立关系式F=f（T、Q、h1、h2、H）。式中F为预报值（实例资料历年开河日期均在4月1日以后，样本值开河日期用4月1日至实际开河日期的天数代替）;T为预报日至实际开河日期的累积气温（系列资料拟合阶段有实测资料，实际预报时要使用气象预报数据）;Q为历年河流3月平均流量;h1和h2为冰厚与冰上雪深（体现冰盖情况）;H为预报发布当日的水位（代表水文条件）。上述参数是在已有观测资料条件下优选各开河影响因素而采纳的。

3 回归方程拟合分析

选择汤旺河流域某站资料，该站历年开河日期在4月13日至29日之间，预报开始日选在4月1日。累积正气温T值在数据拟合时采用观测值进行累计，缺测气温值按插补法求出。流量Q采用上个月份流量;冰厚h1和冰上雪深h2采用预报前最后一次观测值;水位H采用发布日8时实测水位。根据以上参数，建立回归方程为：

F=X1T+X2Q+X3h+X4h+X5H+C

上式中X1～～X5为参数系数，C为常数项。由历史资料借助参数率定软件（以最小二乘法为误差控制标准）求出预报方程为：F=0.348Ta-3.342Qi-0.08hb-4.137hx-4.286Hi+1236.4。对实例站1957至2010各年开河日期进行拟合分析，以預见期最长15天，预报误差小于5天为精度标准，合格率达到79.6%，符合乙级预报精度标准，详见表1。

4 结束语

综上分析所述，回归方程拟合法在冰清预报工作中有一定的使用价值。该方法能够在不确定的影响因素之间以数理统计相关假定为前提，为使用者找出预报值与影响因素之间在数量上的关系，从而得出一定的规律来进行冰情预测。在使用回归方程拟合法时要注意资料代表性和预报因子与预报值的物理关联性。

回归方程样本拟合数据主要以历史数据为基础，拟合精度和实际预报精度偶尔会存在较大误差，拟合精度属于长系列平均情况，所以实际使用时还要参考其他预报方法，避免偶然性过强引起较大的偏差，回归方程还要及时补充历史数据进行参数更新，以便于对方程参数进行完善。

参考文献：

[1]水利部.水文情报预报规范 SL250-2000[M].北京：中国水利水电出版社，2000.

[2]程根伟，舒栋材.水文预报的理论与数学模型[M].北京：中国水利水电出版社，2006.