青峰岭水库水文预报误差分析

［摘要］：本文从青峰岭水库站雨量信息精度入手，经过分析计算，认为日前的资料信息精度与国家规定预报成果标准有很大差距，应该进一步提高信息的精度以満足洪水预报要求。

［关鍵词］：洪水预报，误差，分析

[ Abstract ]: This article from the peak ridge ShuiKu Railway Station rainfall information precision proceed with, through calculation and analysis, think a few days ago the information accuracy and state forecasting achievement standard to have very big difference, should further improve the precision of information to meet requirement of flood forecast.

[ Key words ]: flood forecasting, error, analysis

中图分类号：TV62文献标识码：A文章编号：

影响青峰岭水库洪水预报精度的因素很多，降雨是主要因素之一。青峰岭水库上游的降雨信息正确与否，都对水库洪水预报方案的制定有重要的影响。现对青峰岭水库流域，降雨产流的各个环节进行讨论。对青峰岭水库而言，正确计算流域降雨，是制作高精度水文预报方案的主要环节之一。青峰岭水库流域平均雨量的计算基于4个方面：1.降雨的观测值要正确，2.流域内站网控制性好，3.计算方法正确，4.对流域内的小型水利工程、塘坝、植被、农作物、地形地貌的了解和对洪水预报的经验。实际上上述前3个环节的误差不仅存在，而且存在误差很大，第4个环节只是经验性的，取决于你对水库上游洪水预报的经验水平，它的误差存在着很大的任异性。

流域降雨观测误差：

青峰岭水库流域内,用雨量器观测降水量，由于受观测场环境、气候、仪器性能、安装方式和人为因素等影响，使降水量观测值存在系统误差和随机误差。影响雨量观测误差的因素（ΔP）有：风力误差(空气动力损失)、湿润误差(湿润损失)、蒸发误差(蒸发损失)、溅水误差、动力(雨雪漂溢) 误差、仪器误差、仪器计量误差、测记误差8种。

降水量真值公式：P=Pm+ΔP(1)

降水量观测误差公式：

ΔP=ΔPα+ΔPw+ΔPe-ΔPs-ΔPb±ΔPg±ΔPj±ΔPr (2)

根据《降雨量观测规范》规定，在影响精度的因素中，经过严格技术控制后，雨量观测误差ΔP中尚存在风力误差ΔPα、湿润误差ΔPw、和蒸发误差ΔPe 。

3部分误差总和ΔP1＝ΔPα+ΔPw+ΔPe，最小为3.3%。也就是观测降雨量最高精度为96.7%，至于因仪器失准，观测员误操作所带来的误差尚不记录在内。

(1).风力误差(又称空气动力损失)：在观测场环境合乎降水量观测要求的条件下，风力误差主要因高出地面安装的雨量器，在有风时阻碍空气流动，引起风场变形，在器口形成涡流和上升气流，器口上方风速增大，使降水迹线偏高，导致仪器承接的降水量系统偏小。ΔPα值的大小与风速、器口安装高度成增函数关系，与雨滴大小成减函数关系，降雪ΔPα值大于降雨。

(2). 湿润误差(又称湿润损失)：在干燥情况下，降水开始时，雨量器有关构件要粘滞一些降水，致使降水量系统偏小。ΔPw值的大小与仪器结构、观测操作方法、风速、空气湿度和气温有关。

(3). 蒸发误差(又称蒸发损失)：降水汇集入储水器、雨停后截留在翻斗内的降水量，会因蒸发作用而损失。ΔPe值与风速、气温、空气湿度以及仪器封闭性能有关。

(4). 溅水误差：较大雨滴降落在地面上，可溅起0.3～0.4m高，并形成一层雨雾随风流动降入地面雨量器，正好落在器口边缘的雨滴及降落在防风圈上的雨滴也可能溅入器口。ΔPs与雨滴和风力大小成增函数关系，溅水误差导致降水量偏大。

(5). 动力(又称雨雪漂溢) 误差：我站不做降雪洪水预报，降雪对我站影响不大，只是冬季观测降雪时对ΔPb值有影响。

(6). 仪器误差：来源于仪器调试不合格、器口安装不水平、仪器受碰撞变形等引起的偶然误差，成为系统误差。它属于人为误差，应力求避免，减少ΔPg值。

(7). 测记误差：由于观测人员的视差，错读错记、操作不当和其它事故造成的偶然误差，通过训练，提高操作水平和责任心，减少ΔPr值。

(8). 仪器计量误差：调试合格的仪器测量降水时，也会存在误差，其大小取决于该仪器的测量精度，ΔPj对不同的仪器其计算误差可能是系统误差，也可能是随机误差。

雨量站分布代表性误差：

由于降雨量空间变化大，要想得到降雨的真值，必须把落到地面的雨全部收集，这只有在径流试验场中才能做到，防汛中往往是在流域内，在F面积上，布设N个雨量站，平均每个雨量站控制fi，fi=F/N，当N=∞时，则fi0，流域内的降水量P总=ΣPi(i=1，2，3，…，n)，才是降水量真值，但是，我国雨量站分布较稀疏，平均单站控制面积在200Km2，受经济条件的制约，实际报汛站数更少，我站流域内单站：马站控制面积为239.2Km2，东莞站控制面积为42.3Km2，沙沟站控制面积为128.4Km2，陈家庄站控制面积为300.7Km2，青峰岭水库站控制面积为58.4Km2，流域内控制面积及不均匀，所以对降雨的控制明显不理想。

这相当于在雨量站数总体N中，抽取了容量为N个样本，以此观测值Pi作为流域面积F上的降雨量数学期望值m(t)，由于n

沙沟水库位于沂水县境内西北角55km处, 在青峰岭水库上游，流域面积164km2，共有3个雨量站，分别是辉泉站、悖罗峪站、沙沟水库站，分布相对均匀。

选择1970年～1999年的40场降雨，用算术平均计算次雨的流域平均雨量P，假定每个站都能代表流域平均值，因为该区域面积164 km2,单站控制面积54.7 km2,所以各站的雨量Pi都可作为流域平均雨量P使用，所以各个站与平均雨量间有一相对误差σi(i=1…3),则3个站的平均相对误差为σ=1/3Σσi 。

计算沙沟水库站1970年至1999年的30年间40场降雨后，平均相对误差P2=11.6%。用同样方法，计算青峰岭水库站，流域面积769 km2，雨量站5个，单站控制面积153.8 km2，降雨场次39场，平均相对误差18.5%，从这二站的相对误差来看，雨量站的代表性误差与代表面积呈正比关系，代表面积越大，误差越大，这二个站在一个流域里，代表性比较好，可以反映沭河流域的降雨规律和布设水文站特性，青峰岭水库水文预报选用站的单站代表面积为153.8 km2，查图得平均相对误差P2为14.4%，即由于雨量站的分布不合理，使得到的降雨量最高精度为85.6%。