做好水文洪水預報的幾點思考

韓現(xiàn)明

（濟南市水文局，山東 濟南 250014）

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

1 暢通的通訊設施是做好洪水預報的保障

目前山東省的水情信息傳輸網(wǎng)絡可分為兩大部分，第一部分是各報汛站與市水情分中心之間，采用信息有線通訊網(wǎng)或移動通訊網(wǎng)。這一部分的特點是水情信息由分散到集中的一個過程。各報汛站點測得的水情信息，只有及時地傳遞到市水情分中心，才能實現(xiàn)水情信息的價值。隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，設備的完善，移動通訊保障程度越來越高，現(xiàn)在，可以利用專業(yè)的移動通訊信道來保障測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、省中心與流域機構(gòu)中心之間、省中心與國家防總之間，采用租用專線的方式組成的計算機廣域網(wǎng)絡。這一部分是水情信息分發(fā)、傳輸，達到共享的一個過程。相對來講，第二部分的可靠程度一般高于第一部分，因為這部分網(wǎng)絡的重要程度高于前者，且均是大中城市之間的信息傳輸，光纜建設的標準高于前者。另外，這個廣域網(wǎng)絡的每一個子網(wǎng)均有專業(yè)人員維護管理，能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

2 準確的預報方法是做好洪水預報的基礎

2.1 根據(jù)上下游水位關系先估后算法

將位于同一河道上下游測站的同期水位或流量過程線繪在一起，可以看出，當兩站間沒有大量區(qū)間來水時，兩站的過程線是很相應的。因為水流是從上游向下游傳播的，所以下游出現(xiàn)的過程總是比上游的過程滯后，洪水歷時延長，過程愈向下游愈展平。在為一般河道防洪而作的洪水預報中，預報出來的洪峰值其出現(xiàn)時間已能滿足實用需要。因此，常在實測資料中只摘錄各次洪水相應的洪峰數(shù)值，并計算其傳播時間，點繪相關圖，定出相關曲線，便可成為一種形式簡單、應用方便的洪水預報方案。通過大量的資料找出一定的規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律先估算出一個大概數(shù)值。如果有時間再詳細查算，最后通過比較，總結(jié)規(guī)律得出結(jié)論。

2.2 經(jīng)驗和半經(jīng)驗法

根據(jù)水文現(xiàn)象的成因規(guī)律，建立有關預報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)驗相關關系，上下游相應洪峰水位的相關關系，流域平均降雨量與產(chǎn)流量的相關關系等。這種關系可以用直線或曲線表示，可以是兩變數(shù)的簡單相關也可以是多變數(shù)的復式相關。一般用實測資料直接點繪的方法得到經(jīng)驗相關圖，也有用經(jīng)驗公式的形式表示。因為是用一定數(shù)量的實測的歷史資料作為樣本建立的關系，在形式上雖然只表達一些主要的影響因素與預報要素間的關系；而實質(zhì)上確定的與不確定的影響因素都已反映在實測數(shù)據(jù)中。這類方法的效果取決于樣本的數(shù)量和代表性，以及相關要素的選擇是否恰當。經(jīng)驗相關法一般較簡單易行，是水文預報洪水中應用最早且至今仍被廣泛應用的方法。

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系統(tǒng)。形成水文過程的某些因素作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過系統(tǒng)作用產(chǎn)生輸出即預報要素，系統(tǒng)所起的轉(zhuǎn)化作用相當于流域、河段等對水文過程演變所起的作用。將系統(tǒng)的作用加以概化，并用若干數(shù)學表達式進行模擬，得到水文數(shù)學模型。這種模型表示為若干函數(shù)關系，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)象是十分復雜的，為了求得產(chǎn)流量，將流域的下墊面看成是一個系統(tǒng)，將流域的積水下滲隨時間變化的過程概化成可以用數(shù)學方程表示的下滲過程。當以降雨強度過程輸入時，經(jīng)過計算就可以得到雨強超過滲強的部分即產(chǎn)流量。這種以數(shù)學方程表示的下滲過程就是一種簡單的確定性產(chǎn)流模型，是一種對客觀現(xiàn)象的概化和設想，模型中有的部分還采用了經(jīng)驗相關關系，有的參數(shù)還要根據(jù)實測的歷史數(shù)據(jù)進行率定，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，例如對于上述產(chǎn)流模型，只用流域平均降雨作為輸入，整個流域只用一個下滲方程計算；后者則反之。這類模型往往可以解決經(jīng)驗、半經(jīng)驗方法中某些難以解決的問題。如降雨在流域上分布不均勻、不同水源的匯流、人類活動影響的處理等。因其計算工作量比經(jīng)驗相關法大得多，有時在確定性模型中加入了不確定的成分提高精度。

2.4 隨機性模型法

根據(jù)概率論和數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法，從大量歷史水文、氣象資料中尋求預報要素演變的隨機規(guī)律，建立隨機水文數(shù)學模型。在水文預報中，這種途徑常用的方法有兩大類：一是把預報要素做為隨機變量，運用回歸分析、判斷分析等方法對影響因子進行篩選，建立經(jīng)驗的預報方程進行預測；二是把預報要素作為離散的時間序列隨機過程，用自回歸等方法建立隨機模型進行預測，或?qū)r間序列分解成趨勢項、周期項、平穩(wěn)項等，分項預報然后疊加求得預報結(jié)果，這種方法多用于長期水文預報或預估。

3 高素質(zhì)的預報人員是做好洪水預報的核心

做好水文預報工作，除選擇合適的預報方法外，預報人員的素質(zhì)也是影響水文預報精準性的重要因素。高水平的預報人員，除在思想上要有強烈的責任感和使命感以外，在專業(yè)上要有堅實的基礎理論，在技術(shù)方面掌握計算機的有關知識、網(wǎng)絡環(huán)境、數(shù)據(jù)庫存儲、開發(fā)工具的使用等，在預報過程中還要加強以下幾個細節(jié)工作。

3.1 熟悉流域情況

熟悉流域內(nèi)有無入滲補給的潛水、含水層中地下水和超滲產(chǎn)流的情況，應對流域上發(fā)生的水文過程進行模擬建成數(shù)學模型、在計算機上實現(xiàn)。這種技術(shù)在解決水文實際問題與進行水文規(guī)律研究上起著顯著的作用等等。通過實際調(diào)查了解，把洪水預報方案上的說明、記載，變成預報人員腦子里的活知識，對每一個站點做到心中有數(shù)。

3.2 開闊視野，未雨綢繆

天氣系統(tǒng)的演變，是一個大范圍尺度過程，要做好本地區(qū)的洪水預報，首先應緊緊盯住天氣系統(tǒng)的演變情況，范圍大小、路徑方向、速度情況、是否在加強等等。對氣象部門做出的天氣預報，進行適度修正，相應地做出洪水估報，向政府防汛部門提供，預報者應掌握水文預報方法的基本原理，應熟悉流域的產(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，爭取提前服務，把災害減少到最低。

3.3 全面掌握雨、水情信息

我國大部分地區(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水文部門一定要對汛期洪水預報服務作出統(tǒng)籌安排、全面部署。針對汛期水文服務思想認識、組織機構(gòu)、技術(shù)裝備、預報洪水服務和應急措施等進行重點檢查。對水文部門所管理的大、中、小河道和水庫的防洪能力，用圖表的形式表現(xiàn)出來，全面掌握實時信息，做到有備無患。

4 結(jié) 語

目前，水文預報除了要求加強基礎理論的研究外，在方法上有了更廣闊的思路和現(xiàn)代化的手段，也開始了水文預報與水量調(diào)度，水質(zhì)控制相結(jié)合的途徑。我國水文預報技術(shù)進展很快，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，通過全國性的水文預報技術(shù)經(jīng)驗交流和學術(shù)討論會，以及各地區(qū)、流域機構(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，有力地促進了我國水文預報理論與技術(shù)的普及發(fā)展，也為人們利用先進經(jīng)驗和技術(shù)做好洪水預報工作奠定基礎。