十堰市南水北調(diào)水文氣象服務(wù)

■ 尹恒 夏金 胡永光 杜興無 劉志勇 文強(qiáng) 周勇

十堰市水文水電氣象服務(wù)近年來已經(jīng)形成一套較完整的水文氣象監(jiān)測、預(yù)報(bào)、預(yù)警、服務(wù)體系，重點(diǎn)服務(wù)丹江口水庫調(diào)水、輻射已建在建大中型水電企業(yè)，并將服務(wù)向小水電站延伸。

水文氣象學(xué)是研究地表和低層大氣間水分和能量交換的氣象和水文科學(xué)規(guī)律的交叉學(xué)科，趙琳娜等指出定量降水估測與預(yù)報(bào)、流域水文模型、水文氣象耦合預(yù)報(bào)是水文氣象領(lǐng)域的主要研究方向。根據(jù)世界氣象組織提供的數(shù)據(jù)，1971—2010 年有記錄的水文氣象災(zāi)害幾乎增長了5倍，同一時(shí)期累積經(jīng)濟(jì)損失的增長也超過5倍，反映出水文氣象服務(wù)所具有的巨大經(jīng)濟(jì)意義。水文氣象服務(wù)的一個(gè)特征就是具有流域性，畢碩本等分析探討了淮河流域氣象服務(wù)現(xiàn)狀。而水利工程相關(guān)的氣象服務(wù)，是水文氣象服務(wù)的另一個(gè)重要特征。南水北調(diào)中線工程，從長江最大支流漢江上游的丹江口水庫東岸引水，一路北上，自流進(jìn)入北京頤和園團(tuán)城湖，惠及河南、河北、北京、天津4個(gè)省（市），是一項(xiàng)宏偉的世紀(jì)工程，南水北調(diào)氣象服務(wù)是一項(xiàng)不可或缺又極其重要的工作。十堰市水文水電氣象服務(wù)經(jīng)過多年的發(fā)展，由粗放型區(qū)域服務(wù)方式，逐步向集約化、精細(xì)化模式發(fā)展，近年來已經(jīng)形成一套較完整的水文氣象監(jiān)測、預(yù)報(bào)、預(yù)警、服務(wù)體系，在重點(diǎn)服務(wù)丹江口水庫調(diào)水、輻射已建在建大中型水電企業(yè)，并將服務(wù)向小水電站延伸，取得了顯著的服務(wù)效益。

1 水文氣象服務(wù)精細(xì)化技術(shù)開發(fā)

1.1 組建科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)

目前水文氣象預(yù)報(bào)精度無法滿足生活和生產(chǎn)要求，仍需要加大科研力量及設(shè)備投入和支持，技術(shù)人員應(yīng)該在目前的科學(xué)技術(shù)水平下，積極利用已有成果和歷史情況，積累經(jīng)驗(yàn)，努力提高預(yù)報(bào)制作水平。2008年十堰市氣象局與武漢暴雨研究所協(xié)作，組織技術(shù)人員開展?jié)h水丹江口流域水文、氣象數(shù)據(jù)調(diào)查，流域暴雨洪水特征分析，以及流域水文預(yù)報(bào)試驗(yàn)評(píng)估的工作。以十堰市氣象臺(tái)和十堰市氣象服務(wù)中心為基礎(chǔ)組建了“南水北調(diào)水文氣象服務(wù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)”，團(tuán)隊(duì)研究工作圍繞南水北調(diào)水文氣象服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵問題展開，走訪漢江集團(tuán)等丹江口水庫水源區(qū)重點(diǎn)單位和企業(yè)，尋找水文氣象服務(wù)解決的優(yōu)化對(duì)策和方案，同時(shí)根據(jù)研發(fā)需要，聯(lián)合武漢暴雨研究所、武漢區(qū)域氣候中心、武漢中心氣象臺(tái)等單位，借鑒豐富的專業(yè)專項(xiàng)氣象服務(wù)研究經(jīng)驗(yàn)，合作開展水文氣象水電技術(shù)服務(wù)攻關(guān)。近年來完成了“漢江上游下段（暨十堰市）面雨量估算與預(yù)警研究”“漢水上游面雨量預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”等水文氣象、水電服務(wù)基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)研究。

1.2 攻克關(guān)鍵技術(shù)

為了適應(yīng)流域水資源合理利用和科學(xué)調(diào)度的需要，不斷加強(qiáng)運(yùn)行管理、應(yīng)急聯(lián)防、科研合作等方面的機(jī)制建設(shè)，逐步建立并完善了水文氣象業(yè)務(wù)服務(wù)體系，體系建設(shè)的核心關(guān)鍵是預(yù)報(bào)服務(wù)能力。在發(fā)達(dá)國家，數(shù)值模式不論是在天氣預(yù)報(bào)還是在洪水預(yù)報(bào)中都起到核心和基礎(chǔ)的作用，發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)以數(shù)值模式輸出指導(dǎo)產(chǎn)品為主，預(yù)報(bào)員憑經(jīng)驗(yàn)的干預(yù)成分在20%以下，郭生練等建立了基于MM5氣象預(yù)報(bào)模式漢江流域洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)。建立具有針對(duì)性的南水北調(diào)水文氣象服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)以客觀產(chǎn)品作為基礎(chǔ)，丹江口水庫以上的漢水流域位于“華西秋雨”區(qū)的北緣，漢水歷史上幾次大洪水均發(fā)生在秋汛期，近年來，在湖北省氣象局支持下，開展了“十堰市秋汛期大降水天氣氣候特征研究”“十堰市秋汛期精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究”等項(xiàng)目的研究工作，并自主開展了“漢江上游（丹江口庫區(qū)）5—10月降水預(yù)報(bào)的研究”，同時(shí)對(duì)于盛夏十堰市境內(nèi)強(qiáng)降水天氣預(yù)報(bào)技術(shù)加強(qiáng)研究，如“鄂西北夏秋暴雨分析和預(yù)報(bào)”“十堰市盛夏短期天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的研究應(yīng)用”“十堰市局地暴雨（砣子雨）監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)研究”等，這些科研項(xiàng)目的完成既給南水北調(diào)中線工程提供技術(shù)支持，也為流域內(nèi)黃龍灘、潘口水電站等水電企業(yè)調(diào)峰發(fā)電給予科技支撐。

2 針對(duì)性產(chǎn)品服務(wù)及聯(lián)動(dòng)機(jī)制

2.1 提供針對(duì)性產(chǎn)品

氣象與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有密切而廣泛的內(nèi)在聯(lián)系，氣象服務(wù)產(chǎn)品的生產(chǎn)、分配、交換和消費(fèi)，以及氣象服務(wù)的成本、價(jià)值與效益等問題均需要應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)基本理論開展深入研究，以便提升氣象服務(wù)的價(jià)值創(chuàng)造過程。

南水北調(diào)水文氣象服務(wù)的社會(huì)影響力大、涉及面廣，中線工程調(diào)水核心區(qū)十堰市境內(nèi)河流縱橫，漢水橫貫東西，其支流堵河、金錢河等12個(gè)流域分布在南北兩岸，年平均徑流量達(dá)100億 m3，年過境客水達(dá)280億 m3，約占丹江口水庫來水的七成。水能蘊(yùn)藏量高達(dá)500萬 kW，可供開發(fā)利用量有340萬 kW。十堰境里各型水電站達(dá)40座，其中50萬 kW以上有3座，丹江口水利樞紐、黃龍灘電廠、潘口電站，這些中小水庫下泄水匯入丹江口水庫成為庫容組成部分，它們既影響著調(diào)水水源區(qū)的來水量，也會(huì)給水源區(qū)水質(zhì)產(chǎn)生影響，因此需要在重點(diǎn)做好丹江口水利樞紐水文氣象服務(wù)的同時(shí)，積極做好中小河流各型水庫的水文、氣象調(diào)查，流域暴雨洪水特征分析，開展針對(duì)性氣象服務(wù)，將科研成果應(yīng)用于水文、水利、水電各部門。

2.2 建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制

丹江口水庫的水有70%來自于十堰市界外，隨著現(xiàn)代水電業(yè)迅速發(fā)展，漢水上游水電、航運(yùn)等梯級(jí)開發(fā)日新月異，南水北調(diào)水文氣象服務(wù)不可僅限于庫區(qū)周邊，近年依托鄂豫陜渝氣象協(xié)作區(qū)機(jī)制，建立起跨省域的氣象服務(wù)會(huì)商聯(lián)動(dòng)制度，加強(qiáng)多邊溝通與聯(lián)系，把部門資源、技術(shù)優(yōu)勢和服務(wù)優(yōu)勢結(jié)合起來。加強(qiáng)水利、水文和氣象的聯(lián)合會(huì)商，開展氣象和水電部門的溝通合作，注重總結(jié)研討部門之間的合作經(jīng)驗(yàn)、存在問題，還重視視野拓展，利于氣象更好地服務(wù)社會(huì)，是全面深化“供給側(cè)”氣象服務(wù)改革的客觀需求所在，聯(lián)合聯(lián)動(dòng)體現(xiàn)在跨區(qū)域、上下級(jí)、行業(yè)間、全流域等不同方面和專業(yè)協(xié)同中。

2017年漢江上游遭遇歷史罕見的特大汛情，水文氣象服務(wù)在強(qiáng)降水過程預(yù)報(bào)、預(yù)警基礎(chǔ)上，開展了雨情、水情、災(zāi)情評(píng)估工作，把水文氣象服務(wù)工作推向一個(gè)新的階段，確保面臨超歷史降水時(shí)，科學(xué)利用了雨水資源，保障了南水北調(diào)調(diào)水工程科學(xué)、有序進(jìn)行，2015—2017年中線工程累計(jì)向北方供水達(dá)108.578億 m3，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。

2017年8月28日—10月18日十堰市降水日數(shù)達(dá)37 d，全市平均雨量達(dá)528 mm，是歷史同期的3.2倍，降雨持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)度大、范圍廣。強(qiáng)秋汛致使全市60多萬人受災(zāi)，發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及險(xiǎn)情1000余起，丹江口水庫連續(xù)26天泄洪，農(nóng)業(yè)和各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施受到嚴(yán)重影響。十堰市氣象局積極主動(dòng)開展氣象服務(wù)，報(bào)送《重大氣象信息專報(bào)》7期，發(fā)布預(yù)警信號(hào)15期、專題服務(wù)信息25期，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)和把握了秋汛及其災(zāi)害影響的發(fā)展和演變，提前預(yù)報(bào)了各次強(qiáng)降雨過程，為全市防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)贏得了主動(dòng)，由于預(yù)報(bào)預(yù)警準(zhǔn)確及時(shí)，全市共成功避免群眾傷亡391人，有效保障了群眾生命安全，減少了財(cái)產(chǎn)損失，發(fā)揮了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

3 水文氣象服務(wù)思考

南水北調(diào)中線工程水文氣象服務(wù)涵蓋長中短期及短時(shí)預(yù)報(bào)等信息，氣象服務(wù)要在全覆蓋方面下功夫，主要體現(xiàn)在以下方面：1）對(duì)大壩以上控制流域內(nèi)全年降水量的預(yù)報(bào)，對(duì)水庫調(diào)蓄、調(diào)水制定來年計(jì)劃有一個(gè)基本參考；2）對(duì)大壩以上控制流域內(nèi)汛期（5—10月）降水量預(yù)報(bào)，主汛期（6—8月）降水量預(yù)報(bào)，秋汛期（9—10月）降水量預(yù)報(bào)，這是一個(gè)關(guān)鍵服務(wù)信息，因?yàn)檠雌谑撬畮煨钏闹匾P(guān)鍵時(shí)期；3）對(duì)大壩以上控制流域內(nèi)中期（3～10 d）主要降水過程，降水量范圍預(yù)報(bào)，這個(gè)預(yù)報(bào)尤為關(guān)鍵，對(duì)水庫攔蓄水至關(guān)重要；4）大壩及以上重大降水過程的跟蹤預(yù)報(bào)服務(wù)，進(jìn)行過程和階段性雨情評(píng)估；5）壩以上控制流域面雨量48 h（08—第三日08時(shí)）預(yù)報(bào)，包括預(yù)報(bào)范圍和推薦值，在產(chǎn)品提供方式上，預(yù)報(bào)結(jié)論易圖文結(jié)合，做到直觀展示和細(xì)致描述相結(jié)合。另外，作為氣象服務(wù)的必要補(bǔ)充，及時(shí)對(duì)流域的前期氣候、雨情水情總結(jié)，包括全年、汛期、主汛期、秋汛期等階段總結(jié)，對(duì)于提高水文氣象服務(wù)水平十分有益。

深入閱讀

畢碩本, 李廉水, 成芳, 等, 2010. 淮河流域氣象服務(wù)現(xiàn)狀分析與建議. 科技管理研究, (11): 106-109.

郭生練, 張俊, 郭靖, 等, 2009. 基于氣象模式的漢江流域洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng). 水利水電科技進(jìn)展, 29(3): 1-5.

黃秋菊, 高學(xué)浩, 張慧君, 等, 2017. 氣象服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估方法研究. 天津商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 37(3): 21-32．

裴哲義, 紀(jì)昌明, 2011. 中國水庫優(yōu)化調(diào)度的成就與展望. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測, 35(2): 5-7.

王仁喬, 李才媛, 王麗, 等, 2003. 六大流域強(qiáng)降水面雨量氣候特征分析. 氣象, 29(7): 38-42.

除多, 2012. 美國水文氣象科研業(yè)務(wù)考察紀(jì)實(shí). 高原山地氣象研究,32(1): 91-96.

尹恒, 杜良敏, 胡永光, 等, 2017. 細(xì)網(wǎng)格數(shù)值模式產(chǎn)品在水文氣象服務(wù)中的應(yīng)用. 氣象科技進(jìn)展, 7(1): 155-158.

趙琳娜, 包紅軍, 田付友, 等, 2012. 水文氣象研究進(jìn)展. 氣象,38(2): 147-154.

WMO, 2014. Atlas of Mortality and Economic Losses from Weather,Climate and Water Extremes (1970-2012). WMO, No. 1123.