利用气象实时数据进行局地小尺度洪水短期预测

（新疆石河子巴音沟河流域管理处，石河子市，832000） 马红刚

1 简述

在洪水监测预警中，宏观及区域大尺度洪水模拟和局地小尺度实时监控与洪涝风险评估是当今防洪研究的重要方向。全球宏观及区域大中尺度洪水模拟技术日渐成熟，趋于应用。局地小尺度实时监控与洪涝风险评估研究相对落后。随着我国综合国力的不断提高，截至2017年年底，我国建成自动雨量站53937座，建成自动水位站21022座，自动雨量站密度达到71km2/站，重点地区50km2/站，这些水文气象基础设施建设，为洪水短期预报和研究提供了依据。暴雨引发的山洪曾经对新疆奎屯河渠首，新疆巴音沟河渠首，新疆金沟河渠首都造成过水毁，给国家造成经济损失，影响下游灌区正常供水。如果能够提前几个小时预报洪水，渠首管理人员提前调配闸门，可以减少洪水造成的损失。

2 巴音沟河流域概况

巴音沟河流域远离海洋，地处欧亚大陆腹地，位于新疆天山北坡中段，准噶尔盆地南缘，东与金沟河相邻，西与奎屯河接壤，南抵依连哈比尔尕山脉的哈尔阿特河33号冰川，北达古尔班通古特沙漠。其地理位置介于东经 84°45′～85°27′，北纬43°29′～44°58′之间。巴音沟河发源于天山北坡高山带，既有高山冰川和永久性积雪补给，又有中、低山区季节性积雪和夏季降水补给。巴音沟河储冰量 92×108m3，折合水量 74×108m3，年平均融水量1.50×108m3～2.00×108m3，径流量由冰川融水约占年径流量的25%～35%、降雨融雪混合补给约占年径流量的45%～55%，地下水约占年径流量的15%～25%组成。海拔3800m以上的冰川和永久性积雪为河流提供了充足的水源。地貌总体上从南到北依次为山地一前山丘陵一山麓倾斜平原一冲一湖积平原。

3 巴音沟河自动气象监测点和人工监测点概况

图1 巴音沟河自动气象监测点和人工监测点分布

巴音沟河现有水文站3座，喇嘛庙水文站隶属新疆乌苏市，巴音沟河引水枢纽水文站隶属新疆石河子市，安集海水库水文站隶属新疆石河子市；沙湾县在安集海大峡谷处建一处自动水位站和雨量站（已水毁），在鹿角湾支流方向建一处自动水位站和雨量站，数据无法共享。石河子在安集海大峡谷建雨量站一座（已被破坏），在巴音山庄上游5km建水位站一座，在巴音山庄（渠首站）建水位站一座，雨量站一座，测洪缆道一座，数据无法共享。新疆气象台在巴音沟河牧场（隶属乌苏市），鹿角湾景区（隶属沙湾县），巴音山庄景区（（渠首站）隶属石河子市），设立自动气象站，实时数据可以共享。石河子在安集海大峡谷处设置临时型洪水人工预报点。数据可以使用。（详见图1）

表1 2017年巴音沟河3次最大洪水前后降雨量

4 具体步骤

（1）首先利用手机微信打开新疆气象台通过寻找查询到相关部位雨量站的实时信息，根据雨量情况分析研判，重点关注单小时降雨超过10mm,或者大面积降雨，累计降雨超过20mm。

（2）利用中游安集海大峡谷人工预报点预报洪水预报情况。

（3）利用闸枢纽水量记录流量验证，洪水预报和人工预报的情况。

（4）通过分析洪水变化情况和降雨变化情况分析规律。

（5）以后通过多年的记录和分析建立相关洪水预报制度。

5 具体应用

（1）挑选2017年巴音沟河3次最大洪水，以及发生洪水前自动气象站的降雨情况。（详见表1）

（2）山区降雨和流量变化情况关系（详见图2）

图2 山区降雨和流量变化情况

（3）具体案例。案例一、2017年6月22日19点20点上游鹿角湾降雨合计50mm,19点20分安集海大峡谷人工预报点，预报鹿角湾方向涨水涨水30m3/s，21点45分巴音山庄（渠首站）拦沙库闸枢纽突遇洪水，洪水从40m3/s突然涨水至104.69m3/s.综合分析此次洪水是降雨型洪水，洪水急涨急落特征明显。案例二：2017年6月24日16点上游鹿角湾降雨17mm，19点08分安集海大峡谷人工预报点，预报鹿角湾方向涨水涨水100m3/秒，21点45分巴音山庄（渠首站）拦沙库闸枢纽突遇洪水，洪水从40m3/s突然涨水至104.69m3/s.综合分析此次洪水是降雨型洪水，洪水急涨急落特征明显。案例三：2017年7月15日凌晨0.55分巴音沟河突遇洪水，拦沙库20m过水断面水位突然涨至2m，洪水从80m3/s突然涨水至108.76m3/s。事后调查，此次洪水，根据鹿角弯和巴音沟牧场的实时降雨天气情况，可以明确大河与小河同时发生一小时内9mm降雨是此次洪水的主要诱因，人工测报站由于夜间未发现此次洪水。

6 使用一年自动气象站进行预报的经验

（1）2017年巴音沟河洪水主要由降雨型洪水形成。

（2）自动气象站降雨量达到15～20mm,雨量峰值会产生洪水，洪水通过汇集，再通过3～7h会到达下游引水枢纽，为下游管理提供了3～7h的准备时间。

（3）自动气象站数据随时可以查询更新，人工测报存在漏报，天黑无法准确预报等各种情况。

（4）由于自动气象站不可能每次都在降雨极值中心，所以存在出现降雨大时水量不一定最大的情况。

（5）通过手机微信就可以查询以上自动气象站实时数据，简单方便。小尺度的实时测报较为灵敏，也能为农业生产提供3h左右的准确预报。同时也能够为旅游查询目的地实时天气情况。具体应用前景较多。

7 建议

国家投资建立了许多气象自动监测点，然而这些自动监测点的数据并没有共享，兵团和新疆地方的数据也没有共享。管理权限主要集中在国家或者省一级的，没有发挥大数据的“实时”“在线”“共享”的作用。如果开放实时数据，通过可以对上游数据加密，可以更好的发挥洪水预报作用。

纵向的流域管理跨越横向的地区，多行业，多部门，在单一流域中应当成立由水利部门牵头的跨地区多部门多行业的洪水预警体系，为高速公路，铁路，电力、通讯设施，农业等部门进行洪水预警，横向相邻跨流域管理单位也应当建立沟通机制，突发洪水进行相互通报。避免新疆98年特大洪水造成的各类水毁事故的发生。