做好水文洪水預(yù)報(bào)的幾點(diǎn)思考

韓現(xiàn)明

（濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014）

洪水預(yù)報(bào)的依據(jù)是當(dāng)前發(fā)生的雨情、水情、墑情等信息，信息的準(zhǔn)確程度決定了洪水預(yù)報(bào)的精度。洪水預(yù)報(bào)是防洪非工程措施的重要內(nèi)容之一，直接為防汛搶險(xiǎn)、水資源合理利用與保護(hù)、水利工程建設(shè)和調(diào)度運(yùn)用管理及工農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)服務(wù)。

1 暢通的通訊設(shè)施是做好洪水預(yù)報(bào)的保障

目前山東省的水情信息傳輸網(wǎng)絡(luò)可分為兩大部分，第一部分是各報(bào)汛站與市水情分中心之間，采用信息有線通訊網(wǎng)或移動(dòng)通訊網(wǎng)。這一部分的特點(diǎn)是水情信息由分散到集中的一個(gè)過(guò)程。各報(bào)汛站點(diǎn)測(cè)得的水情信息，只有及時(shí)地傳遞到市水情分中心，才能實(shí)現(xiàn)水情信息的價(jià)值。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的完善，移動(dòng)通訊保障程度越來(lái)越高，現(xiàn)在，可以利用專業(yè)的移動(dòng)通訊信道來(lái)保障測(cè)站與市水情分中心之間的水情信息的傳輸。第二部分是各市水情分中心之間、市水情分中心與省中心之間、省中心與鄰省中心之間、省中心與流域機(jī)構(gòu)中心之間、省中心與國(guó)家防總之間，采用租用專線的方式組成的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)絡(luò)。這一部分是水情信息分發(fā)、傳輸，達(dá)到共享的一個(gè)過(guò)程。相對(duì)來(lái)講，第二部分的可靠程度一般高于第一部分，因?yàn)檫@部分網(wǎng)絡(luò)的重要程度高于前者，且均是大中城市之間的信息傳輸，光纜建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)高于前者。另外，這個(gè)廣域網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)子網(wǎng)均有專業(yè)人員維護(hù)管理，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。

2 準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)方法是做好洪水預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)

2.1 根據(jù)上下游水位關(guān)系先估后算法

將位于同一河道上下游測(cè)站的同期水位或流量過(guò)程線繪在一起，可以看出，當(dāng)兩站間沒(méi)有大量區(qū)間來(lái)水時(shí)，兩站的過(guò)程線是很相應(yīng)的。因?yàn)樗魇菑纳嫌蜗蛳掠蝹鞑サ模韵掠纬霈F(xiàn)的過(guò)程總是比上游的過(guò)程滯后，洪水歷時(shí)延長(zhǎng)，過(guò)程愈向下游愈展平。在為一般河道防洪而作的洪水預(yù)報(bào)中，預(yù)報(bào)出來(lái)的洪峰值其出現(xiàn)時(shí)間已能滿足實(shí)用需要。因此，常在實(shí)測(cè)資料中只摘錄各次洪水相應(yīng)的洪峰數(shù)值，并計(jì)算其傳播時(shí)間，點(diǎn)繪相關(guān)圖，定出相關(guān)曲線，便可成為一種形式簡(jiǎn)單、應(yīng)用方便的洪水預(yù)報(bào)方案。通過(guò)大量的資料找出一定的規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律先估算出一個(gè)大概數(shù)值。如果有時(shí)間再詳細(xì)查算，最后通過(guò)比較，總結(jié)規(guī)律得出結(jié)論。

2.2 經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法

根據(jù)水文現(xiàn)象的成因規(guī)律，建立有關(guān)預(yù)報(bào)要素與其前期水文氣象因素中起主要作用的因素間的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系，上下游相應(yīng)洪峰水位的相關(guān)關(guān)系，流域平均降雨量與產(chǎn)流量的相關(guān)關(guān)系等。這種關(guān)系可以用直線或曲線表示，可以是兩變數(shù)的簡(jiǎn)單相關(guān)也可以是多變數(shù)的復(fù)式相關(guān)。一般用實(shí)測(cè)資料直接點(diǎn)繪的方法得到經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖，也有用經(jīng)驗(yàn)公式的形式表示。因?yàn)槭怯靡欢〝?shù)量的實(shí)測(cè)的歷史資料作為樣本建立的關(guān)系，在形式上雖然只表達(dá)一些主要的影響因素與預(yù)報(bào)要素間的關(guān)系；而實(shí)質(zhì)上確定的與不確定的影響因素都已反映在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中。這類方法的效果取決于樣本的數(shù)量和代表性，以及相關(guān)要素的選擇是否恰當(dāng)。經(jīng)驗(yàn)相關(guān)法一般較簡(jiǎn)單易行，是水文預(yù)報(bào)洪水中應(yīng)用最早且至今仍被廣泛應(yīng)用的方法。

2.3 確定性模型法

將具體流域、河段或其他水體看成是一個(gè)系統(tǒng)。形成水文過(guò)程的某些因素作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)作用產(chǎn)生輸出即預(yù)報(bào)要素，系統(tǒng)所起的轉(zhuǎn)化作用相當(dāng)于流域、河段等對(duì)水文過(guò)程演變所起的作用。將系統(tǒng)的作用加以概化，并用若干數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行模擬，得到水文數(shù)學(xué)模型。這種模型表示為若干函數(shù)關(guān)系，在一定的輸入條件下產(chǎn)生唯一的輸出，又稱確定性模型。例如降雨后流域的下滲現(xiàn)象是十分復(fù)雜的，為了求得產(chǎn)流量，將流域的下墊面看成是一個(gè)系統(tǒng)，將流域的積水下滲隨時(shí)間變化的過(guò)程概化成可以用數(shù)學(xué)方程表示的下滲過(guò)程。當(dāng)以降雨強(qiáng)度過(guò)程輸入時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算就可以得到雨強(qiáng)超過(guò)滲強(qiáng)的部分即產(chǎn)流量。這種以數(shù)學(xué)方程表示的下滲過(guò)程就是一種簡(jiǎn)單的確定性產(chǎn)流模型，是一種對(duì)客觀現(xiàn)象的概化和設(shè)想，模型中有的部分還采用了經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系，有的參數(shù)還要根據(jù)實(shí)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行率定，所以又稱概念性模型。確定性模型可以分為集總型與分散型兩類。前者不考慮輸入與模型參數(shù)的空間變化，例如對(duì)于上述產(chǎn)流模型，只用流域平均降雨作為輸入，整個(gè)流域只用一個(gè)下滲方程計(jì)算；后者則反之。這類模型往往可以解決經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)方法中某些難以解決的問(wèn)題。如降雨在流域上分布不均勻、不同水源的匯流、人類活動(dòng)影響的處理等。因其計(jì)算工作量比經(jīng)驗(yàn)相關(guān)法大得多，有時(shí)在確定性模型中加入了不確定的成分提高精度。

2.4 隨機(jī)性模型法

根據(jù)概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理和方法，從大量歷史水文、氣象資料中尋求預(yù)報(bào)要素演變的隨機(jī)規(guī)律，建立隨機(jī)水文數(shù)學(xué)模型。在水文預(yù)報(bào)中，這種途徑常用的方法有兩大類：一是把預(yù)報(bào)要素做為隨機(jī)變量，運(yùn)用回歸分析、判斷分析等方法對(duì)影響因子進(jìn)行篩選，建立經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)方程進(jìn)行預(yù)測(cè)；二是把預(yù)報(bào)要素作為離散的時(shí)間序列隨機(jī)過(guò)程，用自回歸等方法建立隨機(jī)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，或?qū)r(shí)間序列分解成趨勢(shì)項(xiàng)、周期項(xiàng)、平穩(wěn)項(xiàng)等，分項(xiàng)預(yù)報(bào)然后疊加求得預(yù)報(bào)結(jié)果，這種方法多用于長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)或預(yù)估。

3 高素質(zhì)的預(yù)報(bào)人員是做好洪水預(yù)報(bào)的核心

做好水文預(yù)報(bào)工作，除選擇合適的預(yù)報(bào)方法外，預(yù)報(bào)人員的素質(zhì)也是影響水文預(yù)報(bào)精準(zhǔn)性的重要因素。高水平的預(yù)報(bào)人員，除在思想上要有強(qiáng)烈的責(zé)任感和使命感以外，在專業(yè)上要有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論，在技術(shù)方面掌握計(jì)算機(jī)的有關(guān)知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、開發(fā)工具的使用等，在預(yù)報(bào)過(guò)程中還要加強(qiáng)以下幾個(gè)細(xì)節(jié)工作。

3.1 熟悉流域情況

熟悉流域內(nèi)有無(wú)入滲補(bǔ)給的潛水、含水層中地下水和超滲產(chǎn)流的情況，應(yīng)對(duì)流域上發(fā)生的水文過(guò)程進(jìn)行模擬建成數(shù)學(xué)模型、在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)在解決水文實(shí)際問(wèn)題與進(jìn)行水文規(guī)律研究上起著顯著的作用等等。通過(guò)實(shí)際調(diào)查了解，把洪水預(yù)報(bào)方案上的說(shuō)明、記載，變成預(yù)報(bào)人員腦子里的活知識(shí)，對(duì)每一個(gè)站點(diǎn)做到心中有數(shù)。

3.2 開闊視野，未雨綢繆

天氣系統(tǒng)的演變，是一個(gè)大范圍尺度過(guò)程，要做好本地區(qū)的洪水預(yù)報(bào)，首先應(yīng)緊緊盯住天氣系統(tǒng)的演變情況，范圍大小、路徑方向、速度情況、是否在加強(qiáng)等等。對(duì)氣象部門做出的天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)行適度修正，相應(yīng)地做出洪水估報(bào)，向政府防汛部門提供，預(yù)報(bào)者應(yīng)掌握水文預(yù)報(bào)方法的基本原理，應(yīng)熟悉流域的產(chǎn)匯流基本理論，下滲理論及模型、蓄滿產(chǎn)流模型、超滲產(chǎn)流模型、蒸散發(fā)模型、河道流量演算，作為防洪調(diào)度的參考，爭(zhēng)取提前服務(wù)，把災(zāi)害減少到最低。

3.3 全面掌握雨、水情信息

我國(guó)大部分地區(qū)氣溫起伏大、降水分布非常不均勻，鑒于汛期天氣瞬息萬(wàn)變，經(jīng)常有突發(fā)性的暴雨洪水出現(xiàn)的可能。因此在汛期要求各級(jí)水文部門一定要對(duì)汛期洪水預(yù)報(bào)服務(wù)作出統(tǒng)籌安排、全面部署。針對(duì)汛期水文服務(wù)思想認(rèn)識(shí)、組織機(jī)構(gòu)、技術(shù)裝備、預(yù)報(bào)洪水服務(wù)和應(yīng)急措施等進(jìn)行重點(diǎn)檢查。對(duì)水文部門所管理的大、中、小河道和水庫(kù)的防洪能力，用圖表的形式表現(xiàn)出來(lái)，全面掌握實(shí)時(shí)信息，做到有備無(wú)患。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前，水文預(yù)報(bào)除了要求加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究外，在方法上有了更廣闊的思路和現(xiàn)代化的手段，也開始了水文預(yù)報(bào)與水量調(diào)度，水質(zhì)控制相結(jié)合的途徑。我國(guó)水文預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)展很快，在廣大水文工作者的努力下，新的技術(shù)成果正在層出不窮。多年來(lái)，通過(guò)全國(guó)性的水文預(yù)報(bào)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流和學(xué)術(shù)討論會(huì)，以及各地區(qū)、流域機(jī)構(gòu)、高等院校和科研單位等開展的各種形式的技術(shù)交流活動(dòng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)水文預(yù)報(bào)理論與技術(shù)的普及發(fā)展，也為人們利用先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)做好洪水預(yù)報(bào)工作奠定基礎(chǔ)。