长江洪水监测预报预警体系建设与实践——以2017年长江1号洪水预报为例

王俊

（水利部长江水利委员会水文局，430010，武汉）

长江洪水监测预报预警体系建设与实践
——以2017年长江1号洪水预报为例

王俊

（水利部长江水利委员会水文局，430010，武汉）

近年，在水利部及长江委领导下，长江水文监测预报预警技术取得长足进步。2017年6～7月长江发生中游型大洪水，洞庭湖、鄱阳湖水系部分支流发生特大洪水，洪水全面检验了长江水文监测预报预警能力、水平及其在防洪调度决策上的作用。总结经验、明确前进方向，对于推动长江水文事业和技术持续进步十分必要。

洪水监测；洪水预报预警；长江；2017年1号洪水

Abstract:In recent years,under the leadership of the Ministry of Water Resources and Changjiang Water Resources Commission,great progress has been made in the hydrological monitoring,forecasting and warning technologies of Yangtze River.During the period from June to July in 2017,major flood occurred in the middle reaches of the Yangtze River,and catastrophic flood occurred in the tributary parts of Dongting Lake and Poyang Lake,which both inspected the early warning capability and level of the Yangtze River hydrological monitoring,forecasting and warning and its role in making decision of flood control operation.It is necessary to sum up the experiences and clarify the work direction to promote hydrological undertakings and continuous technological progress of the Yangtze River.

Key words:flood monitoring;flood forecasting and warning;Yangtze River;the first flood of Yangtze River in 2017

洪水监测预报预警是防汛工作的“耳目”和“参谋”，是一项十分重要的防洪非工程措施，水文气象部门通过连续24小时不间断监视流域水雨情发展，掌握和预测洪水发展变化过程，为有效运用防洪工程措施和制定正确的防洪对策提供决策依据，从而以较小代价达到减少灾害损失的目的。

长江1998年大水后，随着中小河流水文监测、国家防汛抗旱指挥系统等项目建设，长江流域水文监测站网迅猛增长，新仪器新设备广泛应用，水文信息海量剧增；同时，流域水文部门围绕长江防洪实际需要，不断提高预报精度，增长预见期，水文监测、预报预警能力显著增强，已基本建成满足长江防洪需要的洪水监测预报预警体系。

一、长江洪水测报

1. 长江洪水监测

据不完全统计，目前全流域有各类水文站点（不含中小河流站、山洪站）约14 000个。经过多年来对站网的不断调整、补充、完善和优化，已初步建成能够基本满足长江洪水监测需求的水文站网体系。

20世纪90年代以前，洪水监测沿用传统的流量测验方法，以流速仪法为主，辅以浮标法等。21世纪以来，特别是近十年通过技术交流与合作，研发和引进不少先进的新仪器，如声学多普勒剖面流速仪（ADCP）、电波流速仪、LISST等。研发了水文缆道测验智能控制系统、水文测船测验智能控制系统，提升了水文测验载体的智能化水平，提出了动船法测验理论，结合ADCP的应用实现了流量快速测验技术换代升级。目前，ADCP已经成为长江流域水文流量测验的基本手段，单次流量测验平均时间从2.5 h缩短到40 min左右，高洪等特殊情况时可控制在25 min以内，较以前缩短了约80%，为防汛测报赢得了宝贵时间，显著提高流量测验时效。

测验技术的改进促进了测验方式改革。自2007年以来，长江水文在全国水文系统率先开展测验方式方法改革，通过不断实践改进，逐步形成“巡测优先、驻巡结合、测报自动、应急补充”测验模式，在确保满足防汛等需求的同时有效提高了测验效率。

2. 长江洪水报汛

目前，长江流域水情报汛方式主要由水文局预报中心作为流域数据中心，及时汇集水文局下属15个分中心实时水雨情信息并转发至国家防总，同时与流域内各省（自治区、直辖市）水文部门及长江上中游控制性水库管理部门联系，通过数据交换平台收集各类水情信息，为长江流域防汛工作做好基础数据支撑。

长江流域水文报汛受技术手段制约，中华人民共和国成立后主要采取人工拍报方式。21世纪以来，随着国家防汛指挥系统的建设，报汛技术得到质的飞跃，水情监测设备和通信技术不断更新，2005年率先实现自动报汛，水情报汛从信息采集、处理与集成、传输、接收等各项环节均全面实现自动化，报汛频次和时效性大大提高，测站可实现最短5～10 min报汛频次，并确保在30 min内完成信息从测站到各级防汛指挥部门。从2011年开始，新的水情信息交换系统在长江流域推广应用，再次大幅度提升水情信息传输技术水平，传输信息基本实现实时共享，30min到达国家防总的信息整体合格率保持在99.9%以上。

为更好地发挥水库群的综合效益，在国家防总确立水库群信息共享和运行管理机制的背景下，长江流域自2013年开展上游水库群信息共享，目前已推广至长江上中游主要水库，基本实现长江上中游各控制性大型水库实时信息、预报调度信息以及流域内遥测站水雨情信息的实时共享。目前长江流域各类信息报送站点约4万个，报汛信息量持续增长。

二、长江洪水预报预警

为延长预见期、提高洪水预报精度，经过几代预报员的探索，长江洪水预报逐步形成“短中长期相结合、水文气象相结合、科研与生产相结合”的技术路线。同时水情预报预警服务范围和服务对象不断拓展，逐步实现“行业水文”向“社会水文”转变。

1. 定量降水预报

为掌握流域内暴雨天气变化规律、延长洪水预见期，20世纪50年代末开始开展水利气象预报业务，制作流域降水预报。近年，长江流域定量降雨预报制作方法以天气学方法为主，并融合了数值预报和预报员的经验。随着数值预报技术的发展，为更好地制作长江流域定量降雨预报，目前流域水文气象部门逐步引入并大量应用WRF、ECMWF、CFS、T639等不同时间尺度的多种数值预报模式，针对长江不同区域进行优化处理，最大化地提高定量降雨预报的准确率。

目前，长江流域水文部门制作发布短中期（1～7d）、延伸期（8～20 d）及长期（月、季或年）等多时间尺度的定量降雨预报，其中短期降雨预报提供长江流域未来1～3 d逐24 h面雨量，定量基本正确；中期降雨预报提供长江流域未来4～10d降雨预报，该预报重点提供预报期内降雨过程信息，其降雨过程的起止日期、落区、强度等预报信息极具参考应用意义；延伸期预报，提供未来10～20 d降雨天气趋势预报，具有一定参考价值。

2. 洪水预报系统

长江流域洪水预报从应用相关图、谢尔曼单位线、降雨径流指数、马斯京根演算、大湖演算等传统预报方法开始，不断探索新理论、新方法，通过与国内外科研院所合作，实现了水动力学模型、分布式模型在长江流域的应用，引入了分布式新安江、DDRM、SWAT、TOPKAPI、RS Minerve等（半）分布式水文模型及MIKE11系列模型软件，在深入研究多梯级水库阻断影响、长河道洪水演进规律及复杂江湖关系的基础上，建立了水文—水动力学耦合、智能校正和专家交互的预报调度一体化模型。

通过水文气象耦合，短中长期嵌套，构建了以重要水库、防洪对象及干支流控制断面为节点、满足各类对象防洪目标及需求的长江流域预报河系31个，预报节点400余个，水库调度节点60多个，预报方案760多套，基本实现了流域的全覆盖。

随着计算机技术的进一步发展，洪水预报系统成为提高预报作业效率的关键手段。2008年在前期工作基础上，通过防汛指挥系统一期建设，开发完成了长江洪水预报系统，预报作业时间从2～3h缩短至几十分钟。2015—2016年依托国家防汛指挥系统二期工程——长江防洪预报调度系统建设项目，开发完成集洪水预报与防洪调度为一体的长江防洪预报调度系统，实现了水雨情监视、信息查询统计、预报调度计算、防洪形势分析、会商汇报演示等功能。通过河系自动预报、专家交互校正，实现了长江流域主要水库、干支流等重要防洪控制断面的快速分析预报，在2016年、2017年长江中下游地区大洪水预报调度中发挥了重要作用。

3. 洪水预报预警

随着信息社会发展、技术进步及需求增加，洪水预报预警服务产品及范围逐步扩大，服务对象从原来各级防汛部门、航运及施工部门、水库管理部门等逐步向企事业单位、社会公众拓展，预报预警服务方式也从原来的纸质、邮件、传真等逐步扩展为WEB网络、短信、电子邮件、手机APP、微信公众号等；服务产品灵活多样，有短中期、延伸期定量降雨预报、短中期水情预报、长期水文气象预报及水情简报、水情公报、重要水雨情报告、水雨情综合分析、水库调度方案分析等，并可根据不同用户提供需求定制。

长江流域洪水预报预警采取分工负责的合作机制，制作和发布流域内洪水预报预警，当有较大洪水过程发生时，根据预见期和服务需求，发布洪水洪峰和过程预报。长江流域各有关省（自治区、直辖市）均制定了辖区内洪水预警预报发布相关管理办法，预警覆盖范围持续扩大，预报预警工作成效日益显著。

三、2017年长江1号洪水预报实践

2017年6月22日—7月2日，长江流域发生了两次强降雨过程，长江中游发生区域性大洪水，洞庭湖、鄱阳湖水系部分支流发生特大洪水，中下游干流莲花塘以下主要站点全线超警，洞庭湖城陵矶（七）站超保证水位，形成“长江2017年第1号洪水”。

在此次洪水过程中，长江委水文局密切监视天气变化，提前半月预报了降雨天气过程，提前1周做出了强降雨预报及预警相关工作，及时发布了长江1号洪水和黄色预警，为防汛决策赢得了宝贵时间。

在6月5日的延伸期降雨预报中，提前17天明确了两湖水系自21日开始的持续强降雨过程；随着时间的推进，6月16日、23日的中期降雨预报成果中，对22—28日的强降雨量级进行了较准确的分析确认；25日滚动预报6月29日—7月2日在洞庭湖水系又有一次强降雨过程维持；随后的短中期预报不断地对两次降雨过程的强度、落区进行修正。根据水情变化及降雨预报，6月29日提前3天预报城陵矶（七）、莲花塘站超警，7月1日预报城陵矶将超保，并及时制作上中游水库群为城陵矶防洪补偿调度方案，7月2日提前2天预报长江中下游莲花塘至大通江段全线超警，7日提前5天预报莲花塘站退出警戒水位，11日提前5天预报长江中下游干流各站均退出警戒水位以下。

2017年1号洪水特点有五个之“最”。一是螺山河段水位流量关系最右偏，7月3日8时2分螺山站水位32.91 m，实测流量60 000m3/s，水位流量关系线显示为最右偏。二是7月宜昌站流量历史同期最小。长江防总连续下发5道调度令，将三峡水库出库流量由27 300 m3/s逐步减小至8 000 m3/s，全力为中下游拦蓄水量。7月4日6时宜昌站出现最小流量6 570 m3/s，为同期历史最低值。三是城陵矶实测流量为历史最大，7月4日8时55分城陵矶实测流量为49 200 m3/s，为历史最大值。四是洞庭湖来水干支比倒置，本次洪水过程洞庭湖来水占绝对主导地位，四水合成流量达50 000 m3/s，三峡以上来水仅约25 000 m3/s，四水合成流量占螺山总入流（约90 000 m3/s）比例超55%，三峡控制8 000 m3/s出库后，城陵矶江段出现洪峰时洞庭湖来水占螺山来水比例达85%。五是由于洞庭湖干支比倒置，形成了洞庭湖城陵矶与长江莲花塘水位最大落差为0.57 m，创历史之最。

洪水期间，共发布26期长江干支流主要控制站洪水预报，27期长江流域水雨情综合分析，23期水雨情短信，3期洪水黄色预警，1期长江干流洪水编号。准确、及时的洪水预报预警服务，为科学调度和决策赢得了更长预见期，提供了有利技术支撑。

据统计，2017年长江1号洪水期间，长江水情APP系统使用账户人数不断增加，单日最大访问数上千人次，接口调用（查询）数万次；同时，通过“美丽长江”“长江水文”等微信公众号向社会发布洪水实况及预测预警信息，为沿岸各级防汛部门抗洪抢险、居民群众有效避险提供了准确及时的洪水信息，防洪及社会效益显著。

四、结语

尽管长江洪水监测预报预警在2017年长江流域防汛减灾工作中发挥了重要作用，但多元化的服务对象及其需求，相关科学领域的进步和发展，给长江洪水监测预报预警提出了更高要求，也带来了发展机遇。我们将立足于当前大好形势，以创新驱动发展，为相关业务部门及社会公众提供更强有力的支撑和服务。■

Construction and practice of monitoring,forecasting and warning system for the flood of Yangtze River——a case study of the first flood of Yangtze River in 2017

//Wang Jun

P343

B

1000-1123（2017）14-0008-03

2017-07-21

王俊，局长，二级教授，教授级高级工程师。

责任编辑 李建章