什么是洪水预报?

[拼音]：hongshui yubao

[外文]：flood forecasting

根据前期和现时的水文、气象等信息，揭示和预测洪水的发生及其变化过程的应用科学技术。它是防洪非工程措施的重要内容之一，直接为防汛抢险、水资源合理利用与保护、水利工程建设和调度运用管理，及工农业的安全生产服务。

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，表示水势正在盛涨，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

参考书目

中国长江流域规划办公室主编:《水文预报方法》，第2版，水利电力出版社，北京，1982。