1、洪水灾害预报系统理论浅析【摘要】洪水灾害每年会给人类带来无可估量的生命财产损失，严重影响到社会及国家的稳定发展，因此防洪减灾是实现社会可持续发展的重要保证。而在近阶段的防洪减灾措施中，越来越受到重视的洪灾预报系统担当起防范洪灾的首要屏障。作者认为随着未来洪灾预报系统技术及理论的日趋成熟，在防洪减灾措施中的预报系统将发挥更大的实际作用。 【关键词】洪水灾害 预警 问题分析 我国幅员辽阔，河流水系众多，由于受季风气候与自然地理条件影响，我国降水的时空分布极不均匀，洪涝灾害频繁发生。每年因洪水灾害造成的直接经济损失达数百亿元，尤其进入 20 世纪 90 年代以来，随着国民经济和社会的快速发展，洪灾损
2、失正日趋严重，仅 1998 年大水的直接经济损失就高达 2466 亿元之巨。洪涝灾害已成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素之一。 一、 预警在防洪减灾中的重要性 洪水预报预警是预测江河未来洪水要素及其特征值的一门应用技术科学，是根据洪水形成和运动的规律，利用过去和实时的水文气象资料，对未来一定时段内的洪水发展情况进行预测预报分析，是防洪抗灾决策的重要依据，是一项重要的防洪非工程措施。根据洪水预报，可以事先对防洪工程（水库、闸坝）进行合理调度，及时拦洪、泄洪、削减洪峰、与下游区间洪水错峰，有效控制洪水。根据洪水预报，可以有计划地运用分蓄洪区拦蓄超额洪水，牺牲局部、保护全局，减少洪灾损失。根据
3、洪水预报，可以事先组织群众进行防洪抢险，加高加固堤防，组织分洪区群众转移，保障人民生命财产的安全。 作为防汛斗争的“侦查员” ，及时准确的洪水预报，为正确作出防汛决策提供科学依据，在历次抗洪斗争中取得了巨大的经济效益和社会效益。近年来，为适应我国经济社会发展新形势，为全面建设小康社会提供支撑，保障经济社会可持续发展，我国防汛抗旱工作提出了坚持防汛与抗旱并举，实现由控制洪水向洪水管理转变，由单一抗旱向全面抗旱转变的新思路。 二、 目前洪水预报技术的缺陷分析 虽然洪水预报在防洪减灾中发挥了重要作用，但距离防洪减灾的高要求仍有差距，主要表现在预见期较短、部分项目精度不高、预报范围较少等方面。 2.1
4、 洪水预报预见期较短。较长的洪水预见期是做好防洪调度决策、生命财产安全转移的前提。目前，我国大部分洪水预报预见期小于 2 天，有的甚至只有几个小时，致使防洪调度决策仓促，生命财产转移不及时。2.2 有些预报项目精度有待提高。预报精度是做好防洪调度决策的另一重要因素，而尤以水位预报精度最为重要。特别是防洪重点地区的大江大河中下游水位预报精度，表现在流量精度较高，而通过水位流量转换后的水位预报却满足不了要求。 2.3 预报范围满足不了防汛抗旱的要求。目前，开展的预报范围较少，一般只注重大江大河、重要防洪地区的洪水预报，而随着国民经济的发展，防汛抗旱工作的拓展，大江大河的支流、非重点防洪地区的防洪任
5、务日益繁重，迫切需要开展洪水预报工作。 三、 洪水预报系统关键技术分析 洪水预报系统是计算机技术在洪水预报各环节中广泛应用，将各种计算机软件有机集成，从而使水情信息处理和预报作业更加方便和快捷。由于洪水预报涉及信息的采集、传输、处理、存储、分析计算等诸多环节，洪水预报系统是这些诸多环节的有机整体，因此，先进、实用的洪水预报系统是做好水文情报预报工作的重要手段。 3.1 洪水预报系统的发展阶段 洪水预报系统的发展已经历了三个阶段：第一阶段是联机预报作业阶段，其主要特点是集水情信息采集、传输、处理和洪水预报计算为一体，以便快速完成洪水预报作业；第二阶段是实时预报校正阶段，在洪水预报系统中引入现代控
6、制理论，实现实时信息和预报结果的实时校正；第三阶段是交互式洪水预报阶段，利用图形交互处理技术对洪水预报中间环节进行人工干预，充分利用专家、预报员的知识和经验，以有效地提高洪水预报水平。目前，发达国家大多均已进入第三阶段，技术日臻成熟，而我国的洪水预报系统大多停留在第一阶段，并且低水平的重复开发现象比较严重，与发达国家相比存在较大的差距。 3.2 洪水预报关键技术 为建立全国通用的洪水预报系统，必须解决以下几方面的关键技术。1.预报模型库的建立 预报模型是预报系统的核心，预报系统各模块均是围绕预报模型而开发，通用的洪水预报系统必具有通用的预报模型库。 2.预报方案的构建 洪水预报方案是预报模型、
7、预报对象有关的河段、流域和洪水等特性及根据站点的有机整体。由于预报对象所处的河段、流域和洪水千差万别，根据站点类别、信息种类不同，造成预报方案因预报对象不同而不同，因此提出一通用的构建技术构建不同的预报方案是问题的关键。 3.通用的模型参数率定 参数率定好坏直接影响到预报方案的精度。模型参数率定工作要求的专业性很强，需要具有深厚的相关理论知识和实践经验，这给广大水文工作者在生产实际工作中提出了很高要求，也带来了巨大困难。解决的关键在于开发出人工试错和自动优选相耦合，多模型、多参数自动优选，友好的率定平台，使广大的水文工作者能简便、快捷、高效地完成模型参数率定工作。 4.实时交互式预报 预报员的
8、丰富经验及综合分析是提高预报精度的保证。实时交互式预报就是把过去只能由预报员人工进行的洪水预报结果的综合分析功能纳入到洪水预报系统，依据有经验的预报员的分析、确定预报的思路来建立对预报结果进行交互分析的基本模式。其关键问题在于能否把预报员的各种综合分析手段以计算机人机交互界面的方式表现，使预报员方便地进行交互分析。 3.3 预报系统中的暂存问题 从总体上来说，我国的洪水预报已达到了较高的水平，但存在的问题也是很明显的。主要体现在以下几个方面： （1）没有建立全国通用的预报模型库，导致全国多重开发预报模型，无法保证预报模型的正确性。 （2）没有一套全国通用的预报系统。各单位研制开发的洪水预报软件
9、系统功能不够全面，基本上是各自为政，都是为各自所关心的问题而开发的。 （3）预报调度常常脱节，难于发挥整体功能。 （4）软硬件开发平台不统一。 这些问题使得现有的预报方法、模型和软件系统推广使用难、相互交流难，预报成果对比分析难、正确评估难，进而阻碍了洪水预报的进一步发展与提高。 3.4 新型洪水预报系统的发展方向 全球没有水系结构完全相同的流域，洪水预报数学模型也只有通用的结构而没有共同的参数，加上各种原因，洪水预报依据的数据采集方法和传输途径，处理存放方式也各不相同，故洪水预报系统的使用都是具有专用性质的。通用型洪水预报系统是在系统研制、运行发展到一定阶段后提出来的。目的是总结经验，将洪水预报系统研制中分散、重复劳动提升为产业化的生产。而更加专业化的设计和研制，有利于提高软件技术水平。从我国洪水预报行业的现状看，通用预报系统的研制尚处在酝酿、起步阶段，系统运行环境逐步统一，预报方法和数学模型的使用逐步规范还有许多基础性的研究工作需要开展。同时，通用化导致软件复杂化，对运用维护人员的技术素质提出了更高要求，也需有一个循序渐进的过程。
