| 词条 | 洪水预报 |
| 释义 | § 简介 根据场次暴雨资料及有关水文气象信息，对暴雨形成的洪水过程进行预报称暴雨洪水预报。它包括流域内一次暴雨径流量(称降雨产流预报)及其径流过程(流域汇流预报)。预报项目一般包括洪峰水位或洪峰流量及其出现时间、洪水涨落过程及洪水总量。洪水预报方法多是在产流、汇流理论基础上经验性方法。目前，卫星遥感技术及测雨雷达与水文预报模型结合应用，进一步提高了预报的预见性和准确性。[1] § 沿革 洪水预报 中国早在1027年就将水情分为12类。 16世纪70年代 在黄河流域已有比较正常的报汛方式。当时在黄河设有驿站，由驿吏乘马飞速向下游逐站接力传报水情。同时，还发现“凡黄水消长必有先兆，如水先泡则方盛，泡先水则将衰”的规律。大意是当黄河大量出现水泡时，表示水势正盛涨，若水泡消失,表示水势趋于衰落，据此来预估黄河洪水的涨落趋势。 1910年 奥地利林茨和维也纳的省水文局，首次安装水位自动遥测和洪水警报电话装置，发展了洪水预报方法。1932年L.R.K.谢尔曼提出单位过程线， 1933年 R.E.霍顿建立下渗公式，1935年G.T.麦卡锡等人提出马斯京根法原理，为根据降雨过程计算流量过程和河道洪水演进提供了方法。这些成果至今仍在洪水预报中广泛应用，且在不断地深化研究和改进。第二次世界大战期间，美国H.U.斯韦尔德鲁普和W.H.蒙克提出了根据风的要素预报海浪要素的半经验半理论方法。中国1949年以后,全面规划布设了水文站网,制订了统一的报汛办法，加强了对洪水的监测工作，洪水预报业务技术得到迅速发展提高。 1954年 长江、淮河特大洪水,1958年黄河特大洪水和1963年8月海河特大洪水，1981年长江上游、1983年汉江上游特大洪水，都由于洪水预报准确及时，为正确作出防汛决策提供了科学依据。与此同时,中国洪水预报技术在大量实践经验基础上,不论是理论或方法都有创新和发展，并在国际水文学术活动中广为交流。如对马斯京根法的物理概念及其使用条件进行了研究论证，发展了多河段连续演算的方法；对经验单位线的基本假定与客观实际情况不符所带来的问题，提出了有效的处理方法；结合中国的自然地理条件，提出了湿润地区的饱和产流模型和干旱地区的非饱和产流模型；提出了适合各种不同运用条件下中小型水库的简易预报方法；在成因分析的基础上进行中长期预报方法的研究等。为统一技术标准，严格工作程序，提高水文情报预报质量，水利电力部还组织编制了《水文情报预报规范》，于1985年正式颁发实施。 50年代以来 洪水预报技术提高很快。随着电子计算技术的发展，多学科的互相渗透和综合研究，不仅对水文现象的物理机制给予较充分的揭示，加强了经验性预报方法的理论基础，而且大大加速了信息的传递与处理，并使以往用人工无法实现的分析计算，能用电子计算机快速完成，同时还提出了一些新方法。60年代以后迅速发展的各种流域水文模型（包括中国的新安江模型、美国的萨克拉门托模型、日本的水箱模型等），日益得到广泛应用，并在不断研究改进和完善。又如采用卡尔曼滤波递推估算水文系统状态；用系统识别建立误差模型和参数估计作补充描述；或用人机对话进行实时跟踪校正，把卫星遥感技术和测雨雷达与水文预报模型结合应用，以提高洪水预报精度。此外，欧美不少国家正在发展多种实时联机洪水预报系统。如美国国家气象局建立了全国的河流预报系统，苏联国家水文气象及自然环境监督委员会，建立了全国实时水资料接收和预报系统。它们的特点是：功能齐全,适应性强，自动化程度高,通用性好，运算速度快。中国水利部水文水利调度中心初步形成了一个包括 6个子系统的适合于不同流域、不同地区的预报系统，进一步提高了洪水预报的预见性和准确性。 § 分类 洪水预报按预见期的长短，可分为短、中、长期预报。通常把预见期在2d（天）以内的称为短期预报;预见期在3～10d以内的称为中期预报；预见期在10d以上一年以内的称为长期预报。对径流预报而言，预见期超过流域最大汇流时间即作为中长期预报。按洪水成因要素可分为暴雨洪水预报、融雪洪水预报、冰凌洪水预报、海岸洪水预报等。预报项目则包括洪峰水位（流量）、洪峰出现时间、洪水涨落过程(或洪水总量)。 世界上绝大多数河流的洪水是暴雨产生的,并造成灾害,故暴雨洪水预报是洪水预报的一个主要课题。它包括①产流量预报，即预报流域内一次暴雨将产生多少洪水径流量。②汇流预报，即预报产流后，径流如何汇集河道再进行洪水演进，得出河道各代表断面的洪水过程。 § 方法 洪水预报系统图 大气环流、海洋潮汐、各种地球物理因子和下垫面产流汇流条件，对洪水形成及演变都可发生影响，情况十分复杂，故短期洪水预报方法多系基于一定物理成因分析基础上的经验方法。至于中长期预报，则更与天气气候、气象预报紧密关联。而影响长期天气过程变化的因子尤为复杂，故其预报方法尚处于研究探索阶段。 暴雨洪水预报 目前常用基于一定理论基础的经验性预报方法。如产流量预报中的降雨径流相关图是在分析暴雨径流形成机制基础上，利用统计相关的一种图解分析法；汇流预报则是应用汇流理论为基础的汇流曲线，用单位线法或瞬时单位线等法对洪水汇流过程进行预报；河道相应水位预报和河道洪水演算是根据河道洪水波自上游向下游传播的运动原理，分析洪水波在传播过程中的变化规律及其引起的涨落变化寻求其经验统计关系，或者对某些条件加以简化求解等。近年来实时联机降雨径流预报系统的建立和发展，电子计算机的应用，以及暴雨洪水产流和汇流理论研究的进展，不仅从信息的获得、数据的处理到预报的发布，费时很短（一般只需几分钟），而且既能争取到最大有效预见期，又具有实时追踪修正预报的功能，从而提高了暴雨洪水预报的准确度。 融雪洪水预报 主要根据热力学原理，在分析大气与雪层的热量交换以及雪层与水体内部的热量交换基础上,并考虑雪层特性(如雪的密度、导热性、透热性、反射率、雪层结构等),以及下垫面情况（如冻土影响、产水面积等），选定有关气象、水文等因子建立经验公式或相关图预报融雪出水量、融雪径流总量、融雪洪峰流量及其出现时间等。80年代以来，概念性模型也得到广泛应用。 冰凌洪水预报 可分为以热量平衡原理为基础的分析计算法和应用冰情、水文、气象观测资料为主的经验统计法两大类，以经验统计法较为简便。它选用有关气象、水文、动力、河道特征等因子建立经验公式或相关图，预报冰流量、冰塞或冰坝壅水高度、解冻最高水位及其出现时间等。目前冰凌洪水预报尚缺乏完善的理论和可靠的预报方法。除要加强冰情监测和深入研究冰的生消过程物理机制外,还需要提高气象预报的可靠性,加强热量平衡计算法的研究和建立冰情预报模型。 风暴潮预报 一般先用调和分析法、最小二乘法和月龄法等计算出天文潮正常水位，然后进行风暴潮的增水预报。常用的预报方法有两种。①经验统计法：即根据历史资料建立经验公式或预报模拟图。如建立风、气压和给定地点风暴潮位之间的经验关系进行预报。②动力数值计算法：即应用动力学原理，求解运动方程、连续方程，或建立各类动力模型作过程预报。这种方法理论基础比较严密，并可直接应用电子计算机。因此，国内外都在进一步研究发展中。（见海岸洪水预报） 水文气象法预报 为了增长洪水预报的预见期，有时采用水文气象法作预报。即从分析形成各类洪水的天气气候要素及前期大气环流形势和有关因素入手，预报出暴雨、气温、台风、气旋等的演变发展，再据以预报洪水的变化。这种方法在很大程度上取决于气象预报的精度。因此，要密切注视预见期内及其前后的天气气候变化，及时进行修正预报，对水库调度运用及研究防洪措施决策能起到一定的参考作用。 § 雨洪特性 洪水预报示意图 暴雨特性 清江流域属副热带季风气候，暖湿多雨。雨季自4月份开始，9月底结束。年雨量主要集中在5～9月，约占年雨量的70%，其中7月份的雨量最大,约占年雨量的16%；8月份的雨量次之，约占年雨量的12%。由于地形影响，9月份常有大雨或暴雨发生，因而，9月雨量仍占年雨量的12%。10月以后雨量逐渐减少，冬季1月最少，仅占年雨量的2%。 清江上游西、北、东三面地势较高，南面较低，有利于西南气流的输入。恩施站以上流域多年平均降雨量1476毫米，为清江流域多雨地区。由于地形的抬升作用，齐岳山站多年平均雨量在1700毫米以上，为上游年雨量的高值区；利川盆地雨量较小，利川站多年平均雨量1317毫米，为上游年雨量低值区。随着流域地势增高，雨量也加大，流域上游滴水岩、见天坝一线形成一条多雨带，其中，车坝河见天坝为多雨中心，多年平均雨量达1711毫米。带水河西流水站多年平均雨量达1965毫米，为年雨量最高值。流域上游年雨量的地区分布与地形、地势的高程变化相一致，地势愈高，雨量愈大。 洪水特性 清江流域上游属山溪性河流，坡度较大，河道调蓄能力小，洪水涨落较快。一次洪水过程总历时在3天左右。由于暴雨中心走向与洪水流向大体一致，且受流域地形及干、支流等下垫面因素的影响，洪峰形状大多为单峰。 清江上游洪水季节的变化与暴雨时程分布基本一致。每年从4月开始便有洪水发生，据恩施水文站资料统计，年最大洪峰出现在4月份的占3%，出现在7月份的占46%，出现在9月份的占9%，5、6、8各月机会各占14%。表明主汛期在5～9月。 1989年7月洪水是恩施水文站实测纪录中的第一位洪水，最大洪峰流量4300立方米每秒。大龙潭电站以上河段各雨量站实测到的最大24小时雨量均发生在7月10日，经过流域汇流后，洪峰流量到达恩施站的时间是7月11日，此时，支流带水河7月11日同时发生洪水，估算的最大24小时洪量占恩施站的12.7%，干、支流洪水发生遭遇，致使州城河段发生接近百年一遇的特大洪水。 1980年8月洪水，位列恩施水文站实测系列第二位，最大洪峰流量3850立方米每秒。1980年8月，带水河发生特大暴雨，西流水站8月3日实测最大24小时暴雨326.9毫米，初步估算，它所产生的最大24小时洪水总量为0.82亿方，占恩施站同次洪水24小时洪水总量的40%，因此，带水河的特大暴雨是发生该年洪水的重要原因。 1969年7月洪水，位列恩施站实测系列第三位，洪峰流量3760立方米每秒。该次洪水主要来自大龙潭电站以上干、支流，大龙潭至州城区间为一般洪水。根据雨量估算，大龙潭电站以上干、支流最大24小时洪量占恩施站相应时段洪量的87%以上，而区间仅占13%。 清江州城河段产生特大或较大洪水的原因是：①大龙潭以上干、支流发生较大洪水和大龙潭至州城区间洪水遭遇；②区间发生特大或较大暴雨洪水与上游干、支流来水遭遇。前者如1969年7月洪水、1989年7月洪水，后者如1980年8月洪水；③全流域发生较大或特大洪水。 [2] § 预报手段 洪水预报 在洪水作业预报中，由于黄河暴雨洪水的复杂性和特殊性，需要利用多种预报手段进行作业预报，并对各种预报结果进行综合分析、对比和优选。现在黄河流域洪水预报手段主要有： （1）纸质版的《黄河流域实用水文预报方案》。该汇编选用的预报方案达168个，这些方案在历年洪水预报中发挥了重要作用，至今仍在广泛使用。 （2）多个预报软件系统，这些预报系统利用先进的计算机技术将应用在黄河流域的一个或几个预报模型方法集成起来，与实时水情数据库连接，具备信息查询、数据处理、模型率定和洪水预报功能，并有灵活简单的操作界面，提供各式输出。是目前黄河洪水预报的主要手段。 预报系统建设情况： 目前，黄河上已建成在使用的洪水预报系统有：黄河洪水预报系统；龙门、潼关、华县站洪水预报系统；小花间分布式水文模型预报系统；黄河下游水位预报系统。渭河分布式水文模型预报系统；基于人工神经网络的黄河下游洪水智能预报系统。其中黄河洪水预报系统是黄河最主要和最常用的洪水预报手段。它的洪水预报覆盖范围为黄河中下游干支流重点河段，实现了黄河潼关～三门峡入库、黄河下游花园口以下河道洪水演进及三花区间降雨径流预报。在建的洪水预报系统有：美国可视化河流预报系统（VisualRFS），欧洲水文气象EFFORTS洪水预报系统。待建的洪水预报系统有：黄河中游小流域水沙作业预报系统。 § 存在的问题 洪水预报会议 人类活动改变了洪水的天然流态，增加了预报的复杂性 由于在清江干支流上修建大小水利工程、河道整治工程、景观工程等，在一定程度上缩窄了河道，降低了河道槽蓄能力，抬高了水位，改变了通过各种水文要素的观测探求到的水文自然规律，破坏了原有水文资料的一致性和代表性，使水文现象发生变化。洪水预报是运用历史水文资料应用水文学等原理对江河及水利工程控制断面的洪水要素—洪峰流量、水位、洪峰出现时间和洪水过程进行科学的分析和历史经验的总结而形成的。洪水预报的可靠性取决于预报方案编制中使用的水文资料的质量和代表性，人类活动破坏了原有水文资料的一致性和代表性，必然对预报结果产生一定影响。 大龙潭水库调度影响 州城上游有大龙潭和车坝两座中型水库。车坝水库基本控制了整条车坝河的洪水，该水库总库容6200万方，其下泄洪水进入大龙潭水库。大龙潭水库距恩施城区11公里，控制流域面积2396平方公里，总库容5200万方，调洪库容2700万方。在某种程度上说，州城洪水已不是严格意义上的天然洪水，洪水来临时，水库调度信息的准确与否，对州城洪水预报的成果将产生直接的影响。据恩施站水文监测资料分析显示，大龙潭水库每下泄300立方米每秒的流量,恩施站水位上涨约1米。 对2007年7月24日至7月30日所做的3次洪水预报进行分析，大龙潭水库泄洪流量的准确与否，直接影响州城洪水预报成果。在7月24日、29日、30日三次洪水预报中，假如带水河、区间均无流量汇入，大龙潭水库的出库流量较恩施站的实测流量值也偏大15%—20%。由此可见，造成洪水预报不准的主要原因是大龙潭水库上报的下泄流量与实际下泄流量出入较大。 支流带水河的影响 支流带水河的洪水也是影响州城洪水预报的一个主要因子。带水河流域面积508平方公里，占恩施站以上流域面积的17.3%。带水河上游西流水是一个暴雨中心，只有一个雨量站提供雨情信息，没有实测的水位、流量信息，给州城水文预报工作带来难度，给科学调度大龙潭水库也出了难题，因不知道带水河准确的洪峰时间，使大龙潭水库与带水河的错峰调度不十分科学。 [2] § 现状 由于流域内有腾龙洞地下水库调节,利川水文站与恩施水文站之间的区间面积太大,所以州城洪水直接根据降水来预报洪水，通称降雨径流预报。降雨径流预报是研究流域内一次降雨将产生多少径流量，以及这些径流量如何形成出口断面的径流过程。现在使用的水文预报方案就是采用降雨径流方法编制而成。 州城洪水的预报步骤为：①预报大龙潭水库入流过程；②预报大龙潭水库出流过程（水库调度）；③预报带水河入流过程（即带水河洪水汇入清江的洪水过程）；④由②③两个过程同时叠加后用面积比放大计算出恩施站断面洪水过程。 § 与洪水警报 当预报即将发生严重洪水灾害时，为动员可能受淹区群众迅速进行应变行动所发布的警报叫做洪水警报。通过发布洪水警报，可使洪水受淹区的居民及时撤离，并尽可能地将财产、设备和牲畜等转移至安全地区，从而减少淹没区的生命财产损失。 [1] |
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