中小河流“預測—預警—預報”模式探討
——以郁江支流鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站為例

吳立愿，黃建波，滕培宋

（廣西壯族自治區(qū)水文水資源局，南寧 530023）

中小河流“預測—預警—預報”模式探討
——以郁江支流鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站為例

吳立愿，黃建波，滕培宋

（廣西壯族自治區(qū)水文水資源局，南寧 530023）

分析了郁江支流鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站“2015.10”暴雨洪水過程，總結了這次洪水“預測—預警—預報”服務模式的經驗，探討了該模式在鎮(zhèn)龍站這次洪水預報應用中存在的問題，并提出預測方面需要強化氣象知識的學習及應用，預警方面需要滾動分析預測，及時發(fā)布預警，預報方面需要對中小河流盡快建立降雨～水位（漲幅）預估方案并掌握三角形入流等傳統(tǒng)方法的建議。

中小河流；洪水預測；洪水預警；洪水預報；鎮(zhèn)龍江

1 引言

2012年之前，廣西開展的洪水預報范圍較小，一般只注重大江大河、重要防洪地區(qū)的洪水預報，中小河流、非重點防洪區(qū)的洪水預報很少關注。近年來，隨著大江大河得到進一步的治理，大江大河洪澇災害財產損失、死亡人數逐步減少。而中小河流、非重點防洪區(qū)洪水災害所造成的損失所占比重日益增大、防洪任務日益繁重。

2013年，為推動和規(guī)范水情預警發(fā)布工作，國家防汛抗旱指揮部于2月1日出臺《水情預警發(fā)布管理辦法（試行）》（國汛〔2013〕1號）并執(zhí)行，廣西主要江河根據此辦法開展了水情預警工作。

2014年，為推動和規(guī)范廣西的水情預警發(fā)布工作，自治區(qū)防汛抗旱指揮部于1月5日印發(fā)《廣西水情預警發(fā)布管理辦法（試行）》（桂防指〔2014〕1號）并執(zhí)行，標志著廣西水情預警工作在服務社會公眾方面進入規(guī)范化管理的新階段，各市防汛部門也依據此辦法出臺了轄區(qū)的水情預警發(fā)布管理辦法。水文部門通過加強對氣象預警信息的全程跟蹤、及時預測，按照先預警后預報的要求，從傳統(tǒng)的預報模式向“預測—預警—預報”水情服務工作新模式轉變。由于中小河流暴漲暴落的洪水特性，在實際應用過程中，有時會出現預測工作沒做足導致發(fā)布預警時間把握不到位，沒有及時關注雨水情發(fā)展變化導致跳級發(fā)布水情預警，超警洪水時不發(fā)預警直接發(fā)預報等問題，下面就針對這些問題選取鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站“2015.10”暴雨洪水進行“預測—預警—預報”服務模式的探討。

2 鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站“2015.10”暴雨洪水

2.1 流域概況

鎮(zhèn)龍江，又名鱷江、云表江，郁江左岸一級支流。發(fā)源于廣西壯族自治區(qū)賓陽縣黎明鄉(xiāng)歐陽村，在橫縣云表鎮(zhèn)站圩村匯入郁江。流域橫跨廣西賓陽縣、橫縣和貴港市港北區(qū)，地理位置東經109°09′～109°28′，北緯22°48′～23°08′。

流域面積614 km2，干流長83 km，平均坡降3.04‰，有向陽河、云表河2條支流，干、支流總長137.2 km，河網密度0.224 km/km2。

流域內山脈連綿，山體陡峭，峰高谷深，一般在500～1 140 m之間。鎮(zhèn)龍江屬典型的山溪性河流，一般每年的10月到次年的4月份，徑流量極小，日平均流量多在0.1 m3/s以下，甚至近乎干涸。主汛期（5～8月）洪水主要受鋒面、西南低渦、臺風、切變線及低壓槽等天氣系統(tǒng)綜合影響或迭加影響造成，尤其是局部暴雨，往往會造成突發(fā)性洪水。同時，由于主河床坡降大，洪水暴漲暴落，宣泄極快，最高水位與最大流量同時出現，洪峰持續(xù)時間大多只有20 min左右。

流域內有六蘭、云表、甘道3座中型水庫，控制面積279.2km2，總庫容1.47億m3，有效庫容9670萬m3。六蘭水庫位于鎮(zhèn)龍江干流上（橫縣校椅鎮(zhèn)境內），云表、甘道兩水庫均位于鎮(zhèn)龍江左岸支流云表江上，分別地處貴港市港北區(qū)三里鄉(xiāng)和橫縣云表鄉(xiāng)境內；流域內還有5座小型水庫和站周水壩等引水工程。

流域上游設有鎮(zhèn)龍水文站，1980年建站，該站集水面積108 km2，實測最大流量為665 m3/s（1981年），最小流量為0.02 m3/s（2006年），多年平均徑流量0.667億m3。鎮(zhèn)龍水文站上游轄有干江、那歪、那六、古樓4個雨量站。鎮(zhèn)龍江流域圖見圖1。

圖1 鎮(zhèn)龍江流域示意圖

2.2 “2015.10”暴雨洪水

2015年第22號臺風“彩虹”于10月2日生成，之后一直沿著西偏北方向前進，于4日18時進入廣西，受其影響，10月4～6日，桂東南、桂中、桂東一帶普降大到暴雨，鎮(zhèn)龍站于4日14時開始降雨，至14日22時，雨勢加大，4日22時至5日2時4小時累計雨量126.9 mm，2時后雨勢明顯減弱，每小時雨量小于10 mm，上游那歪站4日13時23時累計雨量90.5 mm，23時后未報有雨量數據，上游干江、古樓、那六3個雨量站雨峰期間亦未有雨量信息，故本次分析選取了臨近雨量站橫梨站一起進行分析。各站10月4日8時至5日8時逐時雨量見表1。

表1 10月4日8時至5日8時逐時雨量表

續(xù)表1 10月4日8時至5日8時逐時雨量表 mm

橫縣鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站于10月4日20時起漲，起漲水位126.02 m，相應流量1.85 m3/s，于5日4時25分出現129.85 m的洪峰水位（超警0.85 m），相應流量600 m3/s，是1980年建站以來第二大洪水，洪水量級接近10年一遇，漲洪歷時6小時25分，漲幅3.83 m。水位流量過程圖見圖2。

圖2 鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站水位流量過程線圖

2.3 鎮(zhèn)龍水站預警水位級

根據《南寧市水情預警發(fā)布管理辦法（試行）》的規(guī)定，鎮(zhèn)龍水文站的預警水位級見表2：

表2 鎮(zhèn)龍水文站預警水位級表 m

3 預測預警預報模式

3.1 預測

預測的思路是數值預報將有強降雨天氣過程發(fā)生，依據數值預報預估降雨覆蓋區(qū)域內江河水情趨勢概況，可以通過構建降雨與水位（漲幅）的關系來實現，鎮(zhèn)龍水文站未建有預估及預報方案，本文利用1981～2014年的洪水、降雨摘錄資料，摘錄出11場鎮(zhèn)龍站洪峰水位大于127.50 m的洪峰及相應的時段累計雨量，建立該站簡易的降雨～洪峰相關圖（見圖3）。

圖3 鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站降雨～洪峰相關圖

根據10月4日14時的降雨數值預報，該區(qū)域未來24 h降雨量達200 mm。查降雨～洪峰相關圖，200 mm的降雨相對應的鎮(zhèn)龍站洪峰水位為130.5 m左右，屬于發(fā)黃色預警水位的范疇。

3.2 預警

當分析水文站所在流域上游已經發(fā)生了較強降雨，依據已經出現的降雨量情況對江河水情進行分析預測。10月4日14時開始，鎮(zhèn)龍水文站流域普降小雨，至18時雨勢逐漸加強（降雨情況見表1），由于受臺風等影響，流域上5個報汛站點報汛數據出現部分缺報，此次分析選用報汛較好的鎮(zhèn)龍、那歪、橫梨3站進行雨量的分析，鎮(zhèn)龍站缺報的3小時引用那歪站數據，那歪站23時后的數據引用鎮(zhèn)龍站數據。

從表中可以看出，當5日0時的雨量數據到達后，3站的平均雨量已達104.8 mm，查相關圖，對應的洪峰水位已經接近128 m，此時距離藍色預警水位只相差0.5 m，且當時的雨勢仍有加大的趨勢，在5日0時依據已發(fā)生的強降雨及未來的降雨預測，基本上已經具備發(fā)布洪水藍色預警的條件。

至5日1時，面平均雨量增至137.3 mm，該雨量可能對應出現的洪峰水位為128.6 m，此時已經達到發(fā)布藍色預警的條件，需要立即發(fā)布洪水藍色預警。

至5日2時，雨水情持續(xù)發(fā)展，面平均雨量增至170.8 mm，該雨量可能對應出現的洪峰水位為129.7 m，此時已經達到升級發(fā)布洪水黃色預警的條件，需要立即升級發(fā)布洪水黃色預警。

表3 代表站累計雨量與對應的洪峰水位表

3.3 預報

5日3時，流域上各站的降雨減弱，降雨已經趨于穩(wěn)定，已經具備了預報條件，分析發(fā)布洪峰預報值。對于缺乏預報方案中小河流預報，其洪水流量過程可近似三角形入流，步驟如下：

3.3.1 計算次降雨過程徑流量總量

W=0.1αFP

α——產流系數，該地區(qū)的產流系數為0.72；

F——流域面積，km2；

P——次降雨量，mm；

W——徑流量總量，萬m3。

由于橫梨站的降雨并未匯入鎮(zhèn)龍水文站，故在計算徑流總量時只取鎮(zhèn)龍和那歪站的平均值，通過該公式得此次降雨過程徑流量總量W=1 457萬m3。

3.3.2 三角形入流計算洪峰流量

Q=2×10 000×W/（t×3 600）

t——次洪過程，h；

Q——流量，m3/s。

經過統(tǒng)計多年鎮(zhèn)龍站的洪水過程，鎮(zhèn)龍站的平均次洪過程為14 h，通過該公式得洪峰流量Q=578 m3/s。

3.3.3 由Z～Q關系反查水位

查得水位約為129.5 m。實際出現的129.85 m的洪峰水位（超警0.85 m），相應流量600 m3/s。出現誤差的原因首先與斷面以上的雨量站報汛資料缺失有關系，其次也與上述的計算過程都是概化的過程，產流系數和次洪過程時間都是經驗系數，與實際的情況有出入。

4 存在問題

（1）預警預報預見期短，把握發(fā)布時機很關鍵。中小河流由于流域面積小，匯流時間很短，洪水暴漲暴落，預警、預報的時效性很強，且發(fā)布預警和預報的時間間隔也很短，如2015年10月上旬鎮(zhèn)龍站的暴雨洪水，在5日1時達到發(fā)布藍色預警時機，2時達到升級發(fā)布黃色預警時機，3時達到發(fā)布預報時機。鎮(zhèn)龍站實際于5日4時25分出現洪峰水位，如果可以在5日0時根據實際降雨并獲取預見期降雨進行分析預測，并發(fā)布預警，那么采取避險措施的時間就達到4 h以上，故對于中小河流而言，發(fā)布預警比發(fā)布預報更早，更有助于公眾采取避險措施。

如何延長預警預報的預見期，與加強對氣象預警信息的全程跟蹤、及時預測密不可分，并滾動做好預測預報，隨時做好發(fā)布預警的準備。

（2）《水文情報預報規(guī)范》（GB/T22482-2008）對中小河流預警預報不適用，尚缺適用于中小河流預警預報的規(guī)范標準?！端那閳箢A報規(guī)范》（GB/T22482-2008）對建立方案、模型率定、精度等方面都有明確的規(guī)定，但是中小河流與傳統(tǒng)的大江大河預報有很大的區(qū)別，且目前很多中小河流仍欠缺方案，即使有方案，精度也不是很高，很難達到《水文情報預報規(guī)范》（GB/T22482-2008）中常規(guī)預報的精度要求，在開展中小河流預警預報過程中，迫切需要一個針對中小河流預測預警預報的規(guī)范，使實際操作起來更方便也更規(guī)范。

5 結語

通過幾年來的不斷發(fā)展，廣西的“預測—預警—預報”水情服務模式不斷成熟，根據對鎮(zhèn)龍江鎮(zhèn)龍水文站“2015.10”暴雨洪水進行預測預警預報服務模式的探討，該模式在實際應用中是完全可行的，為了更好地開展該項工作，預測方面需要強化氣象知識的學習及應用，預警方面需要滾動分析預測，及時發(fā)布預警，預報方面需要對中小河流盡快建立降雨～水位（漲幅）預估方案及三角形入流等傳統(tǒng)方法的掌握，盡快完成全區(qū)中小河流項目預報方案編制，實現全區(qū)自動預報與人工交互相結合的預報架構。

（責任編輯：劉征湛）

Discussion on flood prediction-alarm-forecast mode for middle and small rivers

WU Li-yuan，HUANG Jian-bo，TENG Pei-song

（Guangxi Hydrology and Water Resources Bureau，Nanning 530023，China）

The Zhenlong hydrological station on Zhenlong River，one of the tributaries of Yujiang River，had seen a storm flood in October of 2015.The authors analyze the progress of this storm flood and summarize experience in rainfall amount and river regime prediction，alarm and forecast of this time；probe into the forecasting problem of Zhenlong station.It is put forward that more meteorological knowledge and application are required for prediction；rolling analysis and prediction as well as timely warning are required for alarm；rainfall-water level prediction scheme shall be established for middle and small rivers as soon as possible；traditional methods such as triangular inflow are also suggested.

Middle and small rivers；flood prediction；flood alarm；flood forecast；Zhenlong River

P338

B

1003-1510（2016）03-0001-04

2016-00-00

吳立愿（1983-）女（侗族），廣西龍勝人，廣西水文水資源局工程師，學士，主要從事水文情報預報工作。