水文气象融合技术在山丘区中小河流预警中的应用

文/蔡国成 李京兵 史 俊 张锦堂 朱卫平 舒 雷

作者单位：

1.安徽沃特水务科技有限公司

2.安徽省水文局

山洪灾害是当前我国自然灾害造成人员伤亡的主要灾种，我国因洪水影响致亡人数中，山洪影响致亡比例占70%以上。安徽省地处华东腹地，位于暖温带与亚热带的过渡带，气候多变,暴雨频发。皖南山区、大别山区地势陡峭,是安徽暴雨中心区域,历来受山洪影响频繁。山丘区因山高谷深，溪河密集，降雨迅速转化为水流，且汇集快、流速大，降雨后很短时间就会形成灾害，预警预报难度大。及时预警和提供通俗易懂的预警信息变得尤为重要。基于安徽省近十年对山洪灾害预警雨量阈值的研究成果，并应用气象短临时段降雨预报技术融合，设计开发了山洪预警预报系统，使原有单一利用落地降雨进行预警发展成落地降雨加未来短临时段降雨的预警模式，并直观展示，有效延长山洪灾害预警时长，为及时避险争取宝贵时间。

系统概况

系统主要由实况毛雨计算模块、PA 计算模块、实况净雨计算模块、未来降雨获取、解析、关联模块以及毛雨预警模块、净雨预警模块和毛雨+未来降雨预警模块、净雨+未来降雨预警模块组成（见图1）。

系统每隔5 分钟计算逐1、2、3、6h 的预警对象以上流域实况面平均毛雨量，并结合PA 计算模块滚动计算流域面平均净雨，关联各个预警对象的毛雨、净雨预警阈值进行预警。系统融合气象短临时段降雨成果后，将获取的短临时段降雨文件解析成以10 分钟为单位的数据，将解析的预报网格数据与预警对象以上流域网格进行关联计算，实现实况雨量与预报雨量的无缝衔接，并与相应雨量阈值进行比较，实现临近预警。

系统关键技术

本系统的建立基于安徽省山洪灾害调查评价雨量阈值成果数据、全省实时雨量监测数据和气象短临降雨预报成果，系统建立的关键在于如何将成果有机融合应用，山丘区中小河流在山洪灾害调查中明确了预警对象和成灾水位，并通过水文计算转化为雨量阈值。预警对象的雨量阈值与实时、预报降雨关联的结合点为预警对象以上的流域边界，通过流域边界计算实时面平均雨量和提取未来预报降雨，将实时和未来降雨与不同时段雨量阈值进行比较，实现实时+未来降雨雨量直接预警技术（见图2）。

>图1 系统主要结构组成

> 图2 系统关键技术路线图

系统应用

2020年7月6日至7日，安徽省皖南山区降暴雨、大暴雨，局部特大暴雨，面平均雨量104mm。其中绩溪县大谷站达246mm、黟县黟县站235mm、休宁县兰田站228mm、歙县溪头站214mm。

图3 为系统实际工作界面，信息包含了毛雨预警、净雨预警以及结合气象短临预报降雨的预报预警。房屋图形表示预警对象，从图中左半部分可以看出7 月7 日6 时根据落地降雨和预报降雨值该区域发生预警，随时间推移，结合实际发生的落地降雨和预报降雨部分预警对象预警类型发生变化，逐渐变化为以实际落地降雨为主的预警。从7 月7 日8 时的部分预警对象来分析，其开始预警时间至少提前了2小时，对于山丘区中小型河流洪水汇流快的特性，提前2 小时在洪水避险中已经具有很大的意义。

结 语

本系统通过将气象短临时段降雨预报成果与已有的山洪灾害调查评价成果进行融合，突破了水文学限制，达到了延长预见期的目的，本文中山丘区中小河流防护对象预警已经发挥作用，达到了至少提前2 小时预见期。后期如融合3h、6h 的气象短临时段预报，将进一步提高山丘区洪水灾害预警预见期。

>图3 临灾预警图