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农业与生态环境DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.30.117中小河流洪水预报的难点与解决方案张凡(湖北省咸宁市水文水资源勘测局 湖北咸宁 437100)摘 要：中小河流与大江大河有着明显的差异，因此，其洪水预报也有所不同。
因此，本文对我国中小河流洪水预报的难点以及相应的解决方案进行了深入的探索和研究。
首先，本文对中小河流洪水预报的鲜明特征进行了概述；其次，对于中小河流洪水预报过程中面临的难点和困难进行了深入的分析；最后，从加大对数据资料收集、构建监测点以及建立完善的分布式水文模型3个方面提出了中小河流洪水预报的有效策略，以希望能够有效解决中小河流洪水预报过程中面临的难点，并对水文预报工作起到积极的推动作用。
关键词：中小河流 洪水预报 难点 解决方案中图分类号：TV122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)10(c)-0117-03我国的疆土非常辽阔，各个地区在地形地貌水质以及气候条件等各方面均存在着非常大的差异性。
因此，截止到目前为止，我国对于中小河流还尚未形成明确的、统一的定义和标准。
在本文中我们引用了《江河流域规划编制规范》中的相关定义和标准，认为流域面积在3000km2以下的河流被定义为中小河流。
所以，据相关调查统计显示，我国的中小河流数量非常多，其中大部分中小河流的流域面积均处于100~1000km2这个区间内。
长时间以来，我国中小河流发生洪水灾害的现象非常普遍，造成的损失高达70%以上，对于人民群众的生命和财产安全带来了严重的威胁。
在我国开展防洪减灾工作过程中，中小河流洪水预报是其中一项不可或缺的重要组成工作内容，实施过程中也面临着诸多的困难和挑战。
与大江大河流相比较而言，中小河流构建的防洪体系缺乏完善性和科学性。
更为严重的是，部分中小河流甚至尚未设立防洪标准。
现阶段，随着全球温室效应日益趋于严重化，全球气温处于不断上升的趋势中，极端天气发生的概率逐渐增加，我国各个地方中小河流洪灾频繁发生。
水文水资源防洪减灾问题与解决措施1、我国水文水资源环境发展现状和存在问题分析1.1、水资源利用率不高由于我国地大物博,气候环境比较复杂,南北方差异比较大,这样就造成我国淡水资源含量缺乏。
当前,我国关于水资源节约技术以及水资源保护制度方面的措施比较落后,导致社会民众缺乏水资源保护意识。
相关水利管理部门在管理和监控水资源时,多数是将出水量作为参考依据,然而在水资源技术缺乏相关节水制度保障发展现状下,此种管理模式的应用效果比较差。
我国对于水资源的利用率比较低,特别表现在工业生产废水和生活污水不经处理随意排放,严重污染了水资源。
1.2、防洪工程建设缺乏资金投入尽管我国水文水资源在理论研究方面的投入力度不断增大,然而由于我国在水文水资源保护方面发展比较晚,各项基础设施不完善,与发达国家存在明显差距。
再加上水文水资源保护工作属于长期工程,因此导致国家在水资源研究方面取得的成效不显着。
水文水资源研究所产生的问题主要表现在资金费用不足,缺乏必要的人力物力。
对于部分经济欠发达地区来说,由于不具备先进的科学技术,在获取水文水资源数据时还仍然依赖手工采集方式,导致数据采集结果存在较大误差,也相应增加了水文预报的失误率。
1.3、水文水资源利用技术落后科学技术的快速发展,国家也开始注重水资源管理,在该领域研发出较多新型水资源利用技术和方法,出现了较多非传统水资源利用技术。
然而从整体上可以看出,由于人们缺乏水资源保护意识,因此在新技术方法应用方面存在较多限制性因素,影响了新型技术的推广范围,无法展现出技术的功能作用。
1.4缺乏健全完善的节约用水制度我国在发展经济的同时也对自然环境造成较大破坏,主要包括水资源污染和浪费,比如:我国黄河流域和海河流域已经出现严重污染,水体当中含有较多化学需氧量,氨氮和高锰酸盐,导致我国水资源环境容量逐渐减小。
因此需要建立健全节约用水制度和相关技术。
现阶段我国在管理水资源时主要采用水总量控制方法,该种方法在具体实施期间的复杂程度比较高,并且无法利用现行各项制度发挥管理监控效果。
第49卷第1期2021年1月河海大学学报(自然科学版)Journal of Hohai University(Natural Sciences)Vol.49No.1Jan.2021DOI :10.3876/j.issn.10001980.2021.01.001 基金项目:国家重点研发计划(2018YFC1508100,2018YFC1508103)作者简介:刘志雨(1968 ),男,教授,博士,主要从事水文预报与流域水文模型研究㊂E⁃mail:liuzymwr@引用本文:刘志雨,刘玉环,孔祥意.中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用[J].河海大学学报(自然科学版),2021,49(1):1⁃6.LIU Zhiyu,LIU Yuhuan,KONG Xiangyi.Problems,strategies and key technology research of flood forecasting and early warning for small and medium⁃sized rivers[J].Journal of Hohai University(Natural Sciences),2021,49(1):1⁃6.中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用刘志雨1,2,刘玉环1,孔祥意1(1.河海大学水文水资源学院,江苏南京 210098;2.水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心),北京 100053)摘要:介绍了我国中小河流及洪水灾害基本情况,简要分析了中小河流洪水防御重点难点及亟需解决的科学技术问题,提出了中小河流洪水预报预警的对策与措施,并对未来影响预报㊁风险预警㊁网格精细化风险管理等理念创新实践提出了展望:将实现由水文要素预报向洪水影响预报转变,由基于防洪阈值的预警向洪水风险预警拓展,由 预测应对”应急处置向网格精细化风险管理转变,由监测数据提供向信息产品服务延伸,水文现代化发展水平不断提升㊂关键词:中小河流;洪水灾害;洪水预报;风险预警;预报技术;技术应用中图分类号:P338 文献标志码:A 文章编号:10001980(2021)01000106Problems ,strategies and key technology research of flood forecasting and early warning for small and medium⁃sized riversLIU Zhiyu 1,2,LIU Yuhuan 1,KONG Xiangyi 1(1.College of Hydrology and Water Resources ,Hohai University ,Nanjing 210098,China ;rmation Center (Hydrology Monitor and Forecast Center ),Ministry of Water Resources of China ,Beijing 100053,China )Abstract :This study introduces the basic situation of China’s small and medium⁃sized rivers and flood disasters,and then key difficulties as well as urgent scientific and technological problems in the flood prevention of small and medium⁃sized rivers were analyzed.Thereafter,the study puts forward the strategy and measures for the flood forecasting and early warning of small and medium⁃sized rivers.Besides,prospects for the future forecasting,risk early warning,and refined risk management concepts and practices are also proposed.It will realize the change from the hydrological element forecasting to the flood impact forecasting,from the flood threshold⁃based warning to the flood risk warning,from the "prediction⁃response"emergency disposal to the grid refinement risk management,from the monitoring data provision to the information product service,in which the development level of the hydrological modernization is continuously improved.Key words :small and medium⁃sized rivers;flood disaster;flood forecasting;risk warning;forecasting technique;technology application受季风气候和地理因素的影响,我国洪水灾害频发㊂由于致灾因素多㊁涉及面广㊁损失大,洪水灾害一直以来是我国各类自然灾害防御中的重中之重,这也促进我国洪涝灾害防御治理水平不断提高㊂自1949年中华人民共和国成立以来,我国先后开展了淮河㊁黄河㊁长江等大江大河的治理与防洪减灾工作,取得了巨大成就,显著提高了防御洪水灾害的能力[1]㊂近年来,中小河流洪灾频繁发生,已经成为我国洪涝灾害损失的主体与防灾减灾体系中的薄弱环节[2⁃4]㊂中小河流洪水防控与应急管理要求实现准确预报㊁及时预警㊁科学调度和有效处置㊂目前,我国中小河流局地突发性强降雨的预测预报能力不强,短历时洪水预报预警整体水平不高,防洪工程调度困难,应急处置技术体系薄弱,难以满足洪水防控和应急管理的需求㊂不同水文气象分区产汇流条件差异大㊁人类活动导致下河海大学学报(自然科学版)第49卷垫面变化剧烈㊁实时监测信息不足,是中小河流预报精度低㊁调度处置难的主要原因[5⁃7]㊂目前,国内外常用的中小河流预报预警方法有两种,一为基于分布式水文模型的山洪预报预警,如意大利的TOPKAPI 模型[8⁃9]㊁美国的分布式水文模型山洪预报系统(HEC⁃HMS)[10];二为基于动态临界雨量的山洪指导,如刘志雨等[11]基于前期影响雨量指数(API)提出的动态临界雨量法以及美国水文研究中心研制的FFG 系统[12]㊂此外,对具有一定水文系列资料的小流域常采用经验方法,如,根据历史上本地区区内中㊁小流域特大暴雨条件下的流域面积量峰关系的整理与应用,或依据本流域观测资料建立降雨总量与洪峰相关的预报预警方案[13]㊂随着精细化模拟㊁信息技术㊁人工智能等技术快速发展,开展中小河流高时空分辨率降雨估算与预报㊁洪水精细与智能实用预报㊁风险分析与应急处置等研究和应用为洪水防控与应急管理提供了新途径㊂本文介绍我国中小河流洪涝灾害基本情况,分析中小河流洪水防御中的重点难点及亟须解决的科学技术问题,针对防汛薄弱环节和短板,提出了中小河流洪水预报预警的对策与措施,总结了国家重点研发计划项目 中小河流洪水防控与应急管理关键技术研究与示范”成果在2020年我国洪水防御中的示范应用,展望了今后洪水影响预报㊁风险预警㊁网格精细化风险管理等理念创新实践,以期为全国中小河流洪水预报预警业务的开展提供参考㊂图1 2000年以来我国中小河流历年洪涝灾害损失Fig.1 Loss map of small and medium⁃sized river flood disasters over the years since 2000in China1 我国中小河流洪水灾害基本情况我国中小河流众多,根据第一次全国水利普查成果,全国流域面积在50km 2以上的河流共45203条,覆盖了85%的城镇及广大农村地区,其中流域面积3000km 2以上的主要河流有719条,200~3000km 2的中小河流9956条㊂中小河流流域面积小,流域内一般建有水库㊁塘坝等水利工程,洪水主要由局地短时强降雨引发,暴雨洪水突发性强,洪水陡涨陡落,属于突发性洪水㊂近年来,我国中小河流洪涝灾害频繁发生,已成为洪涝灾害损失的主体[5]㊂据统计,一般年份中小河流洪涝灾害损失约占全国洪涝灾害的70%,导致的伤亡人数约占80%(图1),集中反映出中小河流是我国防灾减灾体系的薄弱环节㊂近年来极端天气事件增加,人类活动影响加剧,局地强降水造成中小流域突发性洪水频发重发㊂2020年,太湖㊁长江㊁淮河㊁松花江先后发生流域性洪水,多地多条中小河流发生超历史洪水㊂保障中小河流防洪安全,是我国防洪体系建设中突出重要且又艰巨的任务㊂党中央㊁国务院高度重视中小河流治理,2010年起,国家先后启动了全国山洪灾害防治县级非工程措施㊁全国中小河流水文监测系统建设项目,旨在提高我国山洪灾害和中小河流洪水灾害防御能力㊂但是,由于中小河流分布较广㊁治理覆盖面较小㊁防洪基础设施薄弱㊁中小型水库泄洪能力有限等,中小河流防洪治理瓶颈难以在短期内突破,亟须加强水文监测预报预警等非工程措施建设[14]㊂2 中小河流洪水预报预警的难点与对策2.1 中小河流洪水预报预警的业务现状经过多年建设,我国中小河流水文监测体系已初步建立,中小河流洪水预报预警也进入起步阶段,但与新时代防灾减灾需求仍有较大差距㊂a.小河流水文监测体系初步建立㊂2011年,启动实施中小河流水文监测系统项目,5186条流域面积200~3000km 2有防洪任务的重点中小河流水文监测覆盖率由28%提高到100%㊂雨量站㊁水位站基本实现自动在线监测㊁实时传输和自动测报,但水文站流量测验大部分仍采用传统方式㊂依托水文信息中心站,实现中小河流雨水情信息30min 内到达各级水文信息中心,各地信息畅通率超过95%㊂b.中小河流洪水预报预警业务初步开展㊂受中小河流流域特性和水文测报手段所限,目前中小河流洪水预报预见期和精度很难满足防汛要求,以洪水预警为主㊂在中小河流洪水预报方面,通过中小河流水文监23第1期刘志雨,等 中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用测系统项目建设,5800多条中小河流建设了洪水预报预警软件,提高了水文断面洪水作业预报计算机化水平,初步建立了省㊁市㊁县三级中小河流洪水预报体系,开展了200km2以上有重点防洪任务的中小河流洪水预报业务工作㊂在中小河流洪水预警方面,组织各级水文部门开展中小河流洪水预警指标研究,广东㊁广西㊁湖南等省(区)开展了中小河流的洪水预警社会化发布工作㊂c.中小河流降雨预报精度不高,难以满足洪水预报需求㊂中小河流洪水预报需要分水系㊁分时段㊁高时空分辨率㊁定量化面雨量预报产品,目前气象部门共享的降水预报产品主要针对公共服务,对洪水预报的流域水系特性考虑不足㊁耦合性不强㊂目前,强降雨预报主要依据数值天气预报,降雨过程㊁影响的范围和时间的把握相对较好,但暴雨中心的落区㊁量级以及影响的准确时段的预报难度还较大;气象部门共享的数值降水预报存在时空分辨率不高(逐6h㊁5km×5km)㊁准确率低(24h暴雨预报准确率为20%左右)㊁气象水文等多源信息融合不够等问题[15]㊂d.中小河流洪水预报预警方案不成熟,工作难度大㊂多数中小河流测站设立时间较短,缺乏足够长的暴雨洪水资料进行参数率定,基于有限雨水情资料构建的预报方案难以全面反映洪水运动规律,方案精度不高㊂中小河流点多面广,集水面积小,产汇流时间短,洪水陡涨陡落,洪水防御对预报精度及时效性要求较高㊂目前,缺乏面向洪水防御的水利降雨数值预报模式,现有的降雨预报时空分辨率和精度难以满足中小河流洪水预报需求,传统的洪水预报方法不能适应资料短缺地区的洪水预报需要,预报难度大㊂中小河流洪水预警指标体系不健全,工作责任体系不完善㊂目前,多数中小河流缺乏警戒水位㊁保证水位等防洪特征值,预警对象及范围不明确,责任体系尚未建立㊂2.2 中小河流洪水预报预警的技术难点中小河流洪水防御包括监测预报㊁风险预警㊁防洪调度㊁应急处置等关键环节㊂监测预报的重点在北方地区㊁水文资料短缺地区,难点在提高预报精度㊁延长预见期㊂风险预警要点在预警时效性,难点在快速有效预警㊂防洪调度的重点在智能高效调度,难点在联合优化调度㊂应急处置的重点是精准有效处置,难点在网格精细化风险管理㊂我国中小河流洪水预报主要有以下几方面的技术难点[16]:a.洪水预报制作时间难以把握㊂中小河流洪水常常发生在夜间,传统洪水预报以人工制作为主,难以适应工作要求,宜采用基于水文模型的自动预报预警为主㊂b.洪水预报方案精度不高㊂由于中小河流大多位于水文监测资料短缺的山丘区,传统基于历时场次洪水的经验预报方法,或基于连续水文资料的流域水文预报模型难以有效应用,亟待研究应用分布式水文物理模型㊂干旱半干旱区超渗产流理论和预报模型存在不足,中小河流洪水预报精度不高,需要加强下垫面变化下产汇流响应机理㊁产汇流过程空间相似规律与参数推衍方法的研究[6,17]㊂c.洪水预报预见期短㊂中小河流洪水历时通常在2~12h,传统基于2~6h报汛时段的预报方法很难对其进行有效的预报,需要缩短报汛时段(10min㊁30min㊁1h)㊂通过应用气象水文预报耦合技术,可以延长洪水预报预见期,需要提升临近(0~2h)㊁短时(2~12h)定量降水预报精度㊂d.洪水预报精度评定无规范可依㊂中小河流洪水因其突发性强㊁汇流时间短,常属突发性洪水㊂现有GB/T22482 2008‘水文情报预报规范“规定,对突发性洪水预报可不作精度评定,但这难以适应当前防汛工作的实际需要㊂2.3 中小河流洪水预报预警的对策与措施在梳理了中小河流水文监测预报预警有关情况现状㊁存在问题的基础上,下一步要大力加强水文监测现代化建设,补齐水文站网,增强监测能力,提升预报预警技术水平,整体推进水文监测预报预警体系全面现代化㊂近年来,随着精细化水文气象预报㊁信息融合㊁大数据分析等技术快速发展,开展中小河流多尺度监测㊁高时空分辨率降水量估算与预报㊁精细化分布式水文预报模型构建㊁降水智能预报与风险预警评估等成为可能,这将逐步提高中小河流洪水预报精准度和洪水防御能力,进一步减少灾害损失㊂a.充实完善水文站网㊂在重点防护区和重要防护目标上游布设水文(位)站;按照满足降水量与径流转化规律分析需要和洪水预报需求,加密布设雨量站,填补中小河流水文监测站网空白㊂b.推进信息监测立体化㊂基于卫星㊁雷达㊁地面雨量站等多源监测资料,利用大数据识别与融合同化技术,开展中小河流洪水灾害实时监测,构建流域致洪全过程监测体系㊂采用地面自动测报㊁空天遥感㊁智能感知㊁物联网㊁卫星传输㊁无线宽带网等先进技术,实现天㊁空㊁地一体化测报,形成了全面感知 一张网”㊂4河海大学学报(自然科学版)第49卷c.发展气象水文耦合预报模型㊂构建高精准㊁高时空分辨率实况与预报雨量场,建立面向中小河流域的无缝隙精细化智能网格降水预报,提高强降水预报精度㊂基于历史降雨和洪水实测资料,结合大数据技术㊁遥感分析㊁原型试验和机理剖析,构建不同水文气象分区和下垫面条件下中小河流洪水分布式水文预报模型[18]㊂d.建设中小河流洪水早期预警系统㊂采用数字流域㊁高性能计算㊁大数据分析㊁分布式水文模型等技术,建设集短临强降雨预报㊁中小河流洪水早期识别㊁洪水影响预报和风险预警[19]㊁高性能计算存储设备于一体的全国中小河流洪水早期预警系统[20]㊂e.开展中小河流预警指标确定工作㊂开展流域下垫面情况调查,摸清防洪对象的基本情况,确定有防洪任务的中小河流河道警戒水位㊁保证水位等防洪特征值,设定中小水库纳雨能力等预警指标,为开展中小河流洪水预警工作提供基础支撑㊂3 中小河流洪水预报预警关键技术的应用2020年汛期,我国发生了1998年以来最严重的汛情,长江㊁淮河㊁太湖㊁松花江等多个流域发生流域性洪水,全国共有26个省份836条河流发生超警以上洪水,超警河流较常年多8成,为1998年以来最多,其中269条超保证水位㊁78条超历史水位,大多为中小河流洪水㊂面对严峻形势,全国水文部门精准测报,密切监视,坚持完善 专班预报㊁联合会商㊁滚动订正”预报预警工作机制,累计发布1184条河流1933个断面作业预报35万站次,发布水情预警1904次㊂在2020年洪水防御过程中,国家重点专项 中小河流洪水防控与应急管理关键技术研究与示范”项目组成员主动作为,推进技术研发,强化科技支撑,服务防汛工作㊂项目研发的短时临近精细化雨量预报场技术㊁精细化网格预报与智能化预报系统㊁网格化精细预报降雨径流水文模型等关键技术[21]在我国南北方4个中小河流流域中得到示范应用,并在国家级㊁省级㊁地市级气象水文部门得到推广应用,取得满意效果,为防汛救灾提供了有力的技术支撑㊂3.1 短时临近精细化雨量预报场技术该技术基于多源信息融合的雨量实况场㊁雷达智能外推和GRAPES⁃3km模式,通过最优融合技术构建逐分钟级精细化网格降水实况,并利用多尺度光流法技术进行分钟级临近降水预报,提供未来2h逐10min 全国精细化降水预报㊂利用气象水文耦合技术,将降雨数值预报结果和洪水预报结果进行耦合,降雨预报精度提高了3%~5%,洪水预报的预见期从过去的1d延长到3d㊂该技术已经于2020年4月正式成为中国气象局精细化降水预报业务体系组成部分,并在汛期前正式落地国家级智能网格降水系统平台并投入业务应用,为突发性精细化降水的临近预报提供技术支撑㊂3.2 网格化精细预报降雨径流水文模型技术该技术针对我国不同水文气象分区和下垫面中小河流产汇流过程的精细模拟需求,提出汇流过程中沿程水流再分配方法,基于 地表带门槛水库”和 地下带门槛水库”,建立了地表水工程与地下水超采双重影响下定量化模拟方法㊂综合考虑华北地区下垫面变化影响以及西北地区超渗产流的水文模型,研发的栅格新安江海河模型㊁栅格蓄超动态组合模型和栅格蓄超动态组合拦蓄模型,实现了对流域超渗产流和蓄满产流的时空过程甄别和对地表水利工程拦蓄与地下水超采影响的精细刻画,有效提高了半干旱半湿润和人类活动影响较强地区的洪水模拟预报精度㊂采用考虑地表水工程与地下水超采双重影响的模拟方法,实现应用区域任意网格单元的精细预报,在河北清水河流域(位于河北保定,流域面积1650km2)洪量和洪峰模拟合格率均提高25%以上㊂3.3 精细化网格预报与智能化预报技术该技术通过精细化网格预报模型与智能化预报模型的形式集成到中小河流预报预警与智能调度平台中,通过网格化流域预报,能够预报流域内任何一个地点的流量及水位㊂该平台基于微服务的架构支持众多水文预报模型㊁降雨预报模型㊁调度模型以及风险评估模型的集成,基于分布式计算提供精细化网格模型的快速高效计算,以支持实时的水文预报㊂集成了短临降雨预报㊁土壤含水量模型㊁流域初始状态计算模型㊁快速预警模型㊁集合预报㊁智能调度㊁风险评估㊁应急处置等功能,支持洪水预警㊁预报和风险防控,应用于中小流域洪水防控的完整业务流程㊂5第1期刘志雨,等 中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用2020年汛期,中小河流预警与智能调度平台在安徽横江㊁福建九龙江西溪㊁浙江富春江支流分水江㊁江苏南京秦淮河㊁陕西渭河支流陈河等中小河流流域实时预报中得到应用,取得满意效果㊂特别是在示范区横江流域应用,提前8h准确预报2020年 7㊃7”特大洪水,洪峰预报误差小于5%,实现了网格风险的实时评估,保证了当地人员安全转移与应急处置㊂4 结 语受气候变化和人类活动的影响,我国中小河流洪水灾害频发且严重,已引起各级政府和防汛部门的高度重视和社会的广泛关注㊂中小河流洪水预报预警是防洪减灾的重要非工程措施之一,已成为跨气象㊁水利与应急处置领域的主要灾害风险防控科学问题㊂深入践行防灾减灾新理念,要求中小河流洪水防控与应急管理实现准确预报㊁及时预警㊁科学调度和有效处置㊂目前,我国中小河流洪水预报预警的时效性㊁预见期和精度尚不能完全满足新时期洪水防御减灾工作的要求㊂立足我国现有技术条件,以水文监测现代化建设为契机,补齐水文站网,增强监测能力,提高洪水预报预警技术水平,确保中小河流发生洪水时能自动预报㊁实时预警,为保证人民生命财产安全提供技术保障,十分必要且非常迫切㊂展望未来,通过研发中小河流洪水精细化与智能实用预报预警方法,创新风险网格化管理技术,提升洪水防控的实时性㊁精准度和智能化水平,我国中小河流洪水预报预警工作将坚持 大水文”发展理念,顺应大服务发展,实现由水文要素预报向洪水影响预报转变,由基于防洪阈值的预警向洪水风险预警拓展,由 预测应对”应急处置向网格精细化风险管理转变,由监测数据提供向信息产品服务延伸,由防汛抗洪向抗旱服务㊁城市防洪㊁水资源调度等方面拓展,由水利向农业㊁交通㊁旅游等行业延伸,不断推进信息化,提高水文现代化发展水平㊂参考文献:[1]国家防汛抗旱总指挥部办公室,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所.山洪诱发的泥石流㊁滑坡灾害及防治[M].北京:科学出版社,1994.[2]梁家志,刘志雨.中小河流山洪监测与预警预测技术研究[M].北京:科学出版社,2010.[3]俞彦,张行南,张鹏,等.基于SCS模型和新安江模型的雨量预警指标综合动态阈值对比[J].水资源保护,2020,36(3):28⁃33.(YU Yan,ZHANG Xingnan,ZHANG Peng,et parison of comprehensive dynamic threshold of rainfall warning indicators based on SCS model and Xin’anjiang model[J].Water Resources Protection,2020,36(3):28⁃33.(in Chinese)) 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城区用户与电网供需友好互动理论㊁关键技术及应用”科技成果鉴定,科技成果达到国际领先水平㊂(本刊编辑部供稿)。
中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用【摘要】中小河流洪水预报系统是一个具有较高复杂性的系统，其洪水预报效能也直接影响着我国整体经济的发展以及广大人民的人身安全和财产安全。
为了有效提高中小河流洪水预报的准确性，国家有关部门必须对中小河流洪水预报系统进行全面的分析，并针对系统中的难点与重点，采取一系列有效的措施，对其进行合理的改进和完善。
本文对中小河流洪水预报的难点及解决方案进行简单的分析。
【关键词】中小河流; 洪水预报; 难点; 解决方案1.中小河流洪水预报简析所谓的“洪水预报”，就是依据前期和现时的水文、气象等数据信息，揭示或者预测洪水的发生及其变化过程的一种应用学科技术。
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，以及农业的安全生产提供服务。
2. 中小河流洪水预报工作的难点2.1数据资料和监管测试点较少从目前来看，中小河流的数据资料相对较少，这样就很难为形成完善的洪水预报系统提供具体完善的数据。
同时，因为监管测试点较少，且站网缺乏较高的精密度，导致监管测试点在对雨量进行监测的过程中依旧出现一定的问题，对于暴雨的强度等级和量度把握不准确，洪水预报系统就会存在问题。
2.2雨洪相应的复杂性与作业预报要求的简单性之间不能够达到平衡利用简单的相关图或者是统计模型进行洪水的预报，预报的效果往往取决于预报员的经验，而在技术上很难实现突破，这样推广起来也存在一定的难度。
而将集总模型或者是现有通用的水文模型应用到中小河流洪水预报工作当中，则会缺乏针对性，不能够很好的适应洪水的特征，预报的精度和预见期不能够满足需求，这种不平衡的状态是洪水预报中不可忽视的难点。
2.3 因为暴雨的时空分布存在不均衡的现象中小河流洪水灾害发生在流域内的某个小支流，而不是流域出口的位置时，就很难被测知。
同时因为中小河流的洪水发生时间较短，常规水文六小时的报讯方法不能够对其进行有效的预报，这样将会影响到洪水应急方案的制定，严重的时候将会发生洪水灾害。
中小河流洪水预报的难点与解决方案作者：张凡来源：《科技资讯》2018年第30期摘要：中小河流与大江大河有着明显的差异，因此，其洪水预报也有所不同。
因此，本文对我国中小河流洪水预报的难点以及相应的解决方案进行了深入的探索和研究。
首先，本文对中小河流洪水预报的鲜明特征进行了概述；其次，对于中小河流洪水预报过程中面临的难点和困难进行了深入的分析；最后，从加大对数据资料收集、构建监测点以及建立完善的分布式水文模型3个方面提出了中小河流洪水预报的有效策略，以希望能够有效解决中小河流洪水预报过程中面临的难点，并对水文预报工作起到积极的推动作用。
关键词：中小河流洪水预报难点解决方案中图分类号：TV122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（c）-0-03我国的疆土非常辽阔，各个地区在地形地貌水质以及气候条件等各方面均存在着非常大的差异性。
因此，截止到目前为止，我国对于中小河流还尚未形成明确的、统一的定义和标准。
在本文中我们引用了《江河流域规划编制规范》中的相关定义和标准，认为流域面积在3000km2以下的河流被定义为中小河流。
所以，据相关调查统计显示，我国的中小河流数量非常多，其中大部分中小河流的流域面积均处于100～1000km2这个区间内。
长时间以来，我国中小河流发生洪水灾害的现象非常普遍，造成的损失高达70%以上，对于人民群众的生命和财产安全带来了严重的威胁。
在我国开展防洪减灾工作过程中，中小河流洪水预报是其中一项不可或缺的重要组成工作内容，实施过程中也面临着诸多的困难和挑战。
与大江大河流相比较而言，中小河流构建的防洪体系缺乏完善性和科学性。
更为严重的是，部分中小河流甚至尚未设立防洪标准。
现阶段，随着全球温室效应日益趋于严重化，全球气温处于不断上升的趋势中，极端天气发生的概率逐渐增加，我国各个地方中小河流洪灾频繁发生。
因此，在如此严峻的形式背景下，对于我国中小河流洪水的分布特点、形成的机制等方面内容进行有效的调控和研究，构建完善的、科学的中小河流洪水预报体系具有至关重要的意义所在，这也将会对我国实现可持续发展，使得国家和人民的生命和财产安全得到重要保障的重大举措之一。
-100-科学技术创新2019.07中小河流洪水预报难点及对策李永志(黑龙江省绥化水文局，黑龙江绥化152000)摘要：为了进一步保证中小河流监测能力，要加强洪水预报能力，通过实践研究，本文重点阐述了中小河流洪水预报难点与对策。
希望通过有效分析，能够提高工作认识，从而进一步促使相关工作有效开展。
关键词：中小河流;洪水预报；实践对策中图分类号:P331.1.P338文献标识码：A文章编号:2096-4390(2019)07-0100-02加强中小河流洪水预报能力是必要的，也是新时期保证社会稳定，促进国家经济发展的关键工作内容，为了进一步提高工作质量，相关工作人员要加强管理，要科学分析中小河流洪水预报难点,要积极采用有效的技术措施,以保证各项工作顺利开展。
1我国中小河流洪水预报的难点在实际河流洪水预报过程中，普遍存在一些难点,对此可将其总结为:第一，缺少官方、权威的中小型河流数据统计资料，难以有具体参考依据绘制、制作相关监测预报体系；第二,缺少有效的监测点，战网之间缺乏高效精密的联系，现有中小河流监测点存在遗漏，难以保证对暴雨降水等进行严密、标准的测量，缺乏预报的精确度;第三，我国地势广袤多变、气候复杂多样，中小河流区域降水差异性较大，洪水多发生在河流某区域段内，未在河流出口处，导致难以勘测精确的降水量，同时因部分河流洪水期较短，数据缺乏普遍性，难以落实标准规定的报讯勘测原则;第四，部分监测、预报人员依据经验绘制模型或图形,为避免麻烦常采用简单的绘制方法，导致技术层面难以到达标准要求，难以发挥勘测的时效性，数据与实际存在较大偏差，受技术层面的限制，难以进行大范围的高效预测工作;第五,部分模型模版属于通用类型，因此难以确实的反应部分特殊中小河流的真实情况，导致洪水预报准确、精度不高。
2中小河流洪水预报策略2.1分布式水文模型的构建过程中小型河流洪水预报过程中，常采用构建分布式模型的方式进行勘测、分析，在构建模型之前，需要充分了解水文的循环运作流程,对其进行全面的认识与判断，确定构建、利用模型的必备过程。
中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用发布时间：2021-07-12T06:46:34.121Z 来源：《防护工程》2021年7期作者：富康平王娟妮张婷[导读] 虽然水文数据日益丰富，但中小河流水文资料依旧匮乏，大多数中小水库塘坝没有流量监测资料。
同时，气候变化和人类活动改变了天然汇流规律，对中小河流影响尤为凸显，预报预警的精度和预见期亟待提高。
基于防洪阈值的传统预警对灾害风险的评估与防控能力不足，应急处置研究薄弱。
开展中小水库塘坝的水雨情监测预报，结合多源降水融合与预报进行精细与智能洪水预报，基于影响预报的动态风险分析和应急处置等研究，对提升我国中小河流洪水灾害防控能力、保障人民生命财产安全具有重要意义。
富康平王娟妮张婷宝鸡水文水资源勘测中心陕西宝鸡 721006摘要：虽然水文数据日益丰富，但中小河流水文资料依旧匮乏，大多数中小水库塘坝没有流量监测资料。
同时，气候变化和人类活动改变了天然汇流规律，对中小河流影响尤为凸显，预报预警的精度和预见期亟待提高。
基于防洪阈值的传统预警对灾害风险的评估与防控能力不足，应急处置研究薄弱。
开展中小水库塘坝的水雨情监测预报，结合多源降水融合与预报进行精细与智能洪水预报，基于影响预报的动态风险分析和应急处置等研究，对提升我国中小河流洪水灾害防控能力、保障人民生命财产安全具有重要意义。
关键词:中小河流；洪水灾害；洪水预报；风险预警；预报技术；技术应用引言洪水预报是根据过去和实时气象数据预报洪水演变的洪水采集和移动规律进行的，而洪水预报则实时预测未来洪水将在实际时间发生，即就当前预测方法而言，实际时间是水元素(如污水)实时进入数据库的时间。
常用流域模型具有线性系统，该系统不处于脱机状态，而不同的水元素随着时间的推移而变化。
若要减少水资源随时间推移对模型计算的影响，需要实时更新来实时更正洪水错误。
1洪水预报概述中小河流洪水具有成灾快、突发性强、发布面广、预见期短等特点，这也使其预报效果与大江大河相比，存在明显差距。
中小河流洪水预报难点及对策初探摘要：洪水预报系统作为现阶段我国社会发展过程中较为重要的一种预警系统，在保证人民生命财产安全以及促进国民经济平稳发展方面发挥着非常积极的作用。
尽管经过多年的发展，我国的河流洪水预报系统日趋完善，但是由于我国中小河流系统相对复杂，因此，洪水预报系统在对中小河流洪水预报过程中依然存在着诸多难点。
基于此，本文对中小河流洪水预报的难点进行了探讨，并在此基础上提出了相应的改进对策。
关键词：洪水预报；中小河流；难点；对策所谓的洪水预报，指的就是通过先前以及现在的水文、气象等相关数据进行分析，然后根据分析结果对洪水发生或者变化过程进行揭示或者预测的一门应用科学技术。
其主要作用为我国防汛减灾工作提供良好的数据依据，并以此为基础来保证人民的财产以及生命安全。
就现阶段我国的洪水预报系统而言，其对于大型河流的洪水预报准确度相对较高，但是由于受诸多因素的影响，在进行中小河流洪水预报过程中，依然存在着诸多的难点[1]。
只有不断加强对于中小河流洪水预报存在难点进行分析，并以此为基础制定相应的策略，才能从根本上实现我国中小河流洪水预报水平的整体提升。
1、我国中小河流洪水预报概述1.1、中小河流洪水具体特点相比于大型河流（如长江、黄河等）洪水发生情况相比，中小河流洪水其特点更为突出，具体特点如下。
首先，我国的中小河流最为突出的特点为空间分布较广、数量较多，且水文特征以及气象条件也相对复杂；其次，中小河流洪水多发生于夏季，具有着较强的突发性[2]，但是由于我国地域跨度较大，不同区域内的中小河流也存在着一定的季节性差异，但是总体来说大多是发生在夏季，再次，中小河流发生的原因相对复杂，不仅包括自然因素，还包括一些人为因素，所谓的自然因素，指的就是强降水以及区域内地势相对陡峭会诱发突发性洪水；而人为因素则是由于人们滥砍乱伐导致区域内水土流失较为严重，这样也会在较大程度上增加洪水的危害程度；最后，中小河流洪水还具有破坏性强、危害性大等特点，并且在洪水发生时常伴有泥石流发生，进而给人们的生命及财产安全带来严重的影响。
浅谈中小河流洪水预报的难点与对策摘要：洪水预报是防治洪水的一条十分重要的渠道。
因为中国的河川水系众多，洪水等自然灾害时有发生，关于洪水预报我们应该予以足够的关注。
对中小型河道而言，因为受地形、环境等诸多原因的影响，其暴发的山洪灾难相对来说比较频发，所以，怎样才能构建起合理可行的中小型河道山洪预报模式，是防洪抗灾工作中必须高度重视的问题。
本文就讨论洪水预报中的困境与策略。
关键词：中小河流；洪水预报；难点；对策前言：所谓的洪水预报，指的是利用对先前或者现在的水文、气象以及有关统计资料加以分析，进而通过数据分析成果对洪水产生和演变过程加以揭示和预报的一种应用技术。
其主要功能为当前防洪减灾工作提供了良好的数据分析基础，并以此为基础来保障一般民众的生命财物和人身安全。
从现阶段中国的防洪预报体系来看，其针对中大型江河的防洪预测准确率相对较高，不过也因为受到多种原因的影响，在开展中小流域防洪预测过程中，仍然面临着一系列的技术困难问题。
唯有通过不断加强地对全国中小型河流洪水预测的存在难点问题加以分析，并以此问题为基点提出更具体的对策，才能真正从根本上实现全国中小型河流防洪预测水平的总体提高。
一．我国中小河流洪水预报概述（一）中小河流洪水具体特点相对于大型河道（如长江、黄河等）洪灾爆发状况而言，小河道洪灾其特征更加明显，具体特征如下。
首先，我国的中小河流较为明显的特征是空间分布广泛、数量较多，其水文地质特点及其气象条件也较为复杂；其次，中国中小河流水灾多出现在夏季，且存在着较强的突发性，不过因为中国区域跨度很大，所以各个地域内的中小河流也存在着一定的季节性差别，不过从总体来看主要还是出现在夏季，再者，影响中小河流出现的因素也较为繁杂，不但涉及自然因素，还涉及一些人为原因，所谓的自然原因，指的是由于强降水以及区域内地形较为险峻，会引起的突发性水灾；而人为原因则是由于人们滥砍乱伐造成的地区内土壤侵蚀现象比较剧烈，这将会在很大程度上提高水灾的影响程度；最后，中小流域山洪还存在破坏力强、危险性大等特征，而且在山洪暴发中常伴随泥石流出现，从而给人民的生活和财产安全造成很大的危害。
科学研究创中小河流洪水预报难点及对策郭如侠（河北省张家口水文勘测研究中心河北张家口075000）摘 要：洪水预报是关键的非工程防洪措施，是新时代确保社会稳定、推动国家经济发展的重要工作内容，所以，提升各区域的洪水预报能力尤其关键。
在新时期背景下，传统的防洪建设工程已无法满足时代和社会发展的需求，亟需探索更加科学有效的洪水监测与预报技术手段来增强防洪水平。
为此，有关部门需要充分分析中小河流洪水的特点，采取科学有效的方式来保障中小河流洪水预报的时效性与精准度，为防洪工程建设提供必要的依据和支持。
关键词：中小河流洪水预报难点对策中图分类号：P338文献标识码： A文章编号：1674-098X(2022)08(c)-0009-04 Difficulty Points and Countermeasures of Flood Forecastingin Small and Medium-Sized RiversGUO Ruxia(Zhangjiakou Hydrological Survey and Research Center of Hebei Province, Zhangjiakou, Hebei Province,075000 China)Abstract: The flood forecast is a key non-engineering flood control measure, and is an important work to ensure social stability and promote national economic development in the new era. Therefore, it is particularly critical to improve the flood forecasting capacity of each region. In the new era, the traditional flood control construction projects can no longer meet the needs of the times and social development. It is urgent to explore more scientific and effective flood monitoring and forecasting technology to enhance the level of flood control. Therefore, relevant departments need to fully analyze the characteristics of flood in small and medium-sized rivers, adopt scientific and effective ways to ensure the timeliness and accuracy of flood forecasting in small and medium-sized rivers, and pro-vide necessary basis and support for flood control project construction.Key Words:Small and medium-sized rivers; Flood forecast; Difficulties; Countermeasures受到我国地理条件的影响，全国各地遍布着众多的中小河流，而这些流域频繁发生的洪水灾害一直影响着当地的发展，威胁着群众的生命财产安全。
我国中小河流洪水预报的难点与解决方案探讨欧阳如琳（北京金水信息技术发展有限公司，北京,100053）摘要: 从时空分布、成因、过程、后果等方面分析了我国中小河流洪水的特点，归纳了我国中小河流洪水预报有别于大江大河的洪水预报的难点，提出了基于分布式水文模型解决我国中小河流洪水预报问题的方案，探讨了在中小河流建立分布式水文模型的过程、建模方式以及模型的结构和参数，重点讨论了基于模块化的分布式水文模型在中小河流洪水预报系统开发中的可行性与必要性。
关键词: 中小河流洪水预报分布式水文模型模块化1引言我国幅员辽阔，各地地形、水文、气象条件差异较大，关于大、中、小河流的定义，至今尚没有明确的规定。
考虑到国务院批复的《全国山洪灾害防治规划》中山洪治理主要针对200km2以下的小流域，而《江河流域规划编制规范》（SL201-97）使用范围为流域面积大于3000 km2的河流，从这一意义上讲，可以认为流域面积小于3000 km2的河流为中小河流。
我国中小河流众多，流域面积为100~1000 km2的河流有5万多条，覆盖了85%的城镇及广大农村地区。
由于我国中小河流防洪标准普遍偏低，洪灾损失极为严重。
据统计，一般年份中小河流的水灾损失占全国水灾总损失的70%~80%，近十年水灾造成的人员死亡中有2/3以上发生在中小河流[1]。
长期以来，中小流域洪水预报一直是我国防洪减灾工作中的难点。
相比我国大江大河的防洪体系，当前我国中小河流的防洪建设仍然是一个薄弱环节，许多中小河流防洪标准仅3~5年一遇，有的甚至没有设防，多数中小河流仍处于“大雨大灾、小雨小灾”的局面。
特别是近年来全球气候变暖，极端天气事件增多，局地强降水造成中小流域突发性洪水频繁发生，加之人类活动对中小流域的开发进一步助长了山洪灾害的威胁。
因此，开展我国中小河流洪水分布特征、形成机理、演进规律及预报调控研究，建立我国中小河流洪水预报体系，是确保我国社会经济可持续发展、保障国家公共安全和人民生命安全的重大需求，同时也是我国水文情报事业科技现化代发展的迫切要求。
中小河流洪水预报难点及对策分析宋尚波【摘要】洪水预报是重要的非工程防洪措施,有效的预报系统能够及时预报洪涝灾害,并为防洪指挥提供决策依据.鉴于中小河流水文监测站点网络不完善,监测资料有限的实际情况,选择了模型结构较为简单的HEC-HMS半分布式洪水预报模型,根据河流流域的水文、地形、地貌情况选择适用的模型计算参数,并利用实测洪水资料进行模型参数率定,计算模拟结果与实测洪水资料具有较好的一致性,计算模型适用于该流域洪水的预警预报.【期刊名称】《水利技术监督》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】4页(P137-139,145)【关键词】中小河流;洪水预报;HEC-HMS模型;难点【作者】宋尚波【作者单位】淄博市水文局,山东淄博255000【正文语种】中文【中图分类】P338科学技术和经济的发展对防洪建设提出了更高要求，大江大河无论在防洪工程设施建设，还是技术先进的洪水监测预报系统方面都有了较大的发展，而数量众多、分布范围广泛的中小河流却仍有“大雨大灾，小雨小灾”的灾害问题[1- 3]。
为提高对中小河流洪水灾害的防治，一方面加强中小河流的防洪工程设施建设，另一方面要提高水文监测、研究开发适用的洪水预报模型，以提高中小河流洪水预报的准确度，降低洪水灾害造成的损失。
1 中小河流洪水预报的难点分析我国有5万多条中小河流，河流分布广泛且地理条件复杂，中小河流流域分布着耕地良田和沿河城市。
由于大肆开垦和利用中小河流流域的土地，对生态环境造成严重破坏致使水土流失严重，当遇到异常降雨天气时，将诱发中小河流发生洪水灾害，严重危害群众利益，制约当地经济发展。
目前，国家也相继出台了一系列治理中小河流的工程措施，也对中小河流水文监测站点建设、防洪预警系统等非工程措施做了相关要求，但是目前洪水预报工作中仍存在较多的困难，制约了洪水预报的发展。
1.1 对中小河流洪水预报重视度不够中小河流分布广泛，洪水的预报精准需要提供完善的信息数据，需建立完善的水文监测网络、配备专业技术人员。
Journal of Agricultural Catastrophology 2018, Vol 8,No 3: 50-51中小河流洪水预报难点及对策陈丹凤陈伟昌赖峥嵘石琼11.凯里市气象局，贵州凯里556000*2.丹寨县气象局，贵州丹寨557500摘要为了提高中小河流洪水预报的准确性，保证人民的生命财产安全，对中小河流洪水预报的现状和难点进行了分析，并提出相应的解决对策。
中图分类号:P338文献标识码:A文章编号+2095-3305(2018)03-050-02关键词中小河流；洪水预报;难点；对策DOI: 10.19383/ki.nyzhyj.2018.03.021凯里市在贵州省的东南部,位于清 水江畔，属于中亚热带温和湿润气候 区，年均降水量约1243 m m,雨量充 沛。
境内拥有中小河流58条，因凯里市 的地理特点，大多都没有进行过系统的 防洪治理，每年的汛期，降水量增加，中小河流的防洪面临着巨大的压力。
防洪 工作不能够顺利进行，会导致溃堤、漫 堤及泥石流等危险，会.山体滑坡,给河流 的群众带 命财产 的威胁，社会发 的影响。
洪水 期和现时的水文、气象等 ，洪水发生及变化 的过。
洪水 防洪 的内容之一,为防汛 、合理利用水资源、水利工 和 产 •提。
为了提高中小河流洪水预报的准,的命财产 ,中小河流洪水 系统进行全面 的，有效的 ，进行理的防洪进和。
，中小河流洪水预报中的 进行 ，并提 的。
1中小河流洪水预报现状大河的洪水发 ，中小河流的特 ,在方面：①中小河流在 ，数量多，每条流的地理、气候特征所表现出来的不尽相同，水文气象条 。
②中小河流洪水的发多数都在夏季，突发性很强。
而且，在不的区域还会有季节性的差异，有些河流在春末或秋初会有洪水的发生。
③中小河流发生洪水的原因有因素和人为因素，一方面，强降水和区域内的陡峭山地会诱发洪水骤发。
另外，两岸的水土流失 ，多由于两岸居民开荒所致，因此加大了洪水的危害度。
浅谈中小河流洪水预报的难点与对策
王欢
【期刊名称】《国际沙棘研究与开发》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】中小河流洪水预报系统是一个具有较高复杂性的系统,其洪水预报效能也直接影响着我国整体经济的发展以及广大人民的人身安全和财产安全.为了有效提高中小河流洪水预报的准确性,国家有关部门必须对中小河流洪水预报系统进行全面的分析,并针对系统中的难点与重点,采取一系列有效的措施,对其进行合理的改进和完善.本文对中小河流洪水预报的难点及解决方案进行简单的分析.
【总页数】3页(P82-84)
【作者】王欢
【作者单位】江苏省水文水资源勘测局连云港分局,江苏连云港222000
【正文语种】中文
【中图分类】TV124
【相关文献】
1.中小河流洪水预报难点及对策 [J], 陈丹凤;陈伟昌;赖峥嵘;石琼
2.浅谈中小河流洪水预报的难点与对策 [J], 王欢;
3.中小河流洪水预报难点及对策 [J], 李永志
4.中小河流洪水预报难点及对策分析 [J], 宋尚波
5.中小河流洪水预报难点及对策 [J], 李永志
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中小河流洪水防控与应急管理关键技术的思考发布时间：2021-07-15T04:14:15.482Z 来源：《防护工程》2021年8期作者：孟记超[导读] 近年来，中小河流洪灾频繁发生，已经成为我国洪涝灾害损失的主体与防灾减灾体系中的薄弱环节。
中小河流洪水防控与应急管理要求实现准确预报、及时预警、科学调度和有效处置。
孟记超新疆水利水电科学研究院乌鲁木齐市 831100摘要：近年来，中小河流洪灾频繁发生，已经成为我国洪涝灾害损失的主体与防灾减灾体系中的薄弱环节。
中小河流洪水防控与应急管理要求实现准确预报、及时预警、科学调度和有效处置。
目前，我国中小河流局地突发性强降雨的预测预报能力不强，短历时洪水预报预警整体水平不高，防洪工程调度困难，应急处置技术体系薄弱，难以满足洪水防控和应急管理的需求。
不同水文气象分区产汇流条件差异大、人类活动导致下垫面变化剧烈、实时监测信息不足，是中小河流预报精度低、调度处置难的主要原因。
关键词：中小河流；洪水防控；应急管理引言近年来，水文站网建设不断加大，水文站、水位站、雨量站、水质站、墒情站点增加，水雨情时空信息迅猛增长。
高程、植被、土地利用与土壤类型等基于网格的基础数据，中国、欧洲、日本等较高时空分辨率的数值天气预报产品、雷达测雨、卫星遥感等天地一体的高分辨遥感遥测数据愈加丰富，可为流域洪水防控与应急处置提供重要数据支撑。
1 存在的问题1.1 中小河流洪水预报预警方案不成熟，工作难度大多数中小河流测站设立时间较短，缺乏足够长的暴雨洪水资料进行参数率定，基于有限雨水情资料构建的预报方案难以全面反映洪水运动规律，方案精度不高。
中小河流点多面广，集水面积小，产汇流时间短，洪水陡涨陡落，洪水防御对预报精度及时效性要求较高。
目前，缺乏面向洪水防御的水利降雨数值预报模式，现有的降雨预报时空分辨率和精度难以满足中小河流洪水预报需求，传统的洪水预报方法不能适应资料短缺地区的洪水预报需要，预报难度大。
我国中小河流洪水预报的难点与解决方案探讨欧阳如琳（北京金水信息技术发展有限公司，北京,100053）摘要: 从时空分布、成因、过程、后果等方面分析了我国中小河流洪水的特点，归纳了我国中小河流洪水预报有别于大江大河的洪水预报的难点，提出了基于分布式水文模型解决我国中小河流洪水预报问题的方案，探讨了在中小河流建立分布式水文模型的过程、建模方式以及模型的结构和参数，重点讨论了基于模块化的分布式水文模型在中小河流洪水预报系统开发中的可行性与必要性。
关键词: 中小河流洪水预报分布式水文模型模块化1引言我国幅员辽阔，各地地形、水文、气象条件差异较大，关于大、中、小河流的定义，至今尚没有明确的规定。
考虑到国务院批复的《全国山洪灾害防治规划》中山洪治理主要针对200km2以下的小流域，而《江河流域规划编制规范》（SL201-97）使用范围为流域面积大于3000 km2的河流，从这一意义上讲，可以认为流域面积小于3000 km2的河流为中小河流。
我国中小河流众多，流域面积为100~1000 km2的河流有5万多条，覆盖了85%的城镇及广大农村地区。
由于我国中小河流防洪标准普遍偏低，洪灾损失极为严重。
据统计，一般年份中小河流的水灾损失占全国水灾总损失的70%~80%，近十年水灾造成的人员死亡中有2/3以上发生在中小河流[1]。
长期以来，中小流域洪水预报一直是我国防洪减灾工作中的难点。
相比我国大江大河的防洪体系，当前我国中小河流的防洪建设仍然是一个薄弱环节，许多中小河流防洪标准仅3~5年一遇，有的甚至没有设防，多数中小河流仍处于“大雨大灾、小雨小灾”的局面。
特别是近年来全球气候变暖，极端天气事件增多，局地强降水造成中小流域突发性洪水频繁发生，加之人类活动对中小流域的开发进一步助长了山洪灾害的威胁。
因此，开展我国中小河流洪水分布特征、形成机理、演进规律及预报调控研究，建立我国中小河流洪水预报体系，是确保我国社会经济可持续发展、保障国家公共安全和人民生命安全的重大需求，同时也是我国水文情报事业科技现化代发展的迫切要求。
2011年，全国中小河流水文监测系统建设项目全面实施，计划到2013年，实现有防洪任务的5186条重点中小河流发生洪水时能及时预警[2]，因此，我国中小河流的洪水预报工作任务艰巨，面临巨大的挑战。
2中小河流洪水特点及预报难点2.1中小河流洪水的特点与大江大河的洪水相比，我国中小河流的洪水在时空分布、成因、形成过程等方面有着显著的不同，归纳起来具有以下几个方面的特点：1)从空间分布上看，中小河流分布广、数量多，各种流域的自然地理、气候特征复杂多样，水文气象条件也各不相同。
2)从时间分布上看，中小河流的洪水具有季节性、频发性和突发性：洪水主要集中在夏季，雨季的局地强降水往往造成中小河流的突发性洪水灾害；不同区域还存在季节差异，有些流域在春末或秋初也常有洪水发生。
3)从成因上看，中小河流发生洪水的原因可分为自然因素和人为因素[3]：一方面，强降雨和流域陡峻地形是中小河流洪水骤发的主要诱因；另一方面，人类对中小流域不合理的开发利用，造成森林植被覆盖率下降、水土流失、土壤侵蚀、生态环境恶化，以及河道侵占、拦河设障等使河道严重萎缩，都进一步引发或加剧了洪水的灾害。
4)从过程上看，洪水强度大、流速快、历时短，汇流时间一般在6小时以内。
5)从后果上看，中小流域的洪水破坏性强、危害性大、“大雨大灾，小雨小灾”，特别是山丘区洪水（山洪）常伴有泥石流、滑坡等山地灾害发生。
2.2中小河流洪水预报的难点尽管当今的水文预报和方法浩如烟海，但将其应用于中小河流洪水的实用预报时，却往往难以取得好的效果。
预报方案不健全、预报精度不高是目前我国中小河流洪水预报面临的普遍问题，因此，中小河流的洪水预报已经成为水文预报业务发展的一个瓶颈，以至于水文情报预报规范中至今尚未制定出其精度评价标准[4]。
中小河流洪水的特点决定了中小河流的洪水预报与大江大河的洪水预报思路不同，其洪水预报的难点可以归纳为以下几个方面：1)中小河流的水文资料一般较为缺乏，多属无资料缺资料地区。
2)监测站点不足，站网密度不够，即使对雨量站布设较密集的流域，站点的代表性以及面雨量的计算也存在问题，点状暴雨、局地暴雨时间、落区、强度、量级等预测达不到要求，气象预报的精度还不够。
3)由于暴雨的时空分布极不均匀，中小河流洪水灾害发生在流域内某个小支流而非流域出口，难以被测知。
而且，中小河流的洪水发生时间较短，常规水文6小时的报汛方法很难对其进行有效的预报。
4)雨洪响应的复杂性和作业预报要求的简单性难以兼顾。
采用简易相关图或统计模型作预报，其效果多依赖于预报员的经验，在技术上难以取得进一步突破，不易推广。
而将集总模型或现有通用的水文模型直接应用于中小河流的洪水预报中，则往往缺乏针对性，无法适应洪水的特征，预见期和预报精度难以满足需求。
3中小河流洪水预报的解决方案中小河流的洪水预报可以采用常规的水文气象模型，但针对上述中小河流洪水的特点及其预报的难点，采用新技术、新模型进行中小河流洪水过程模拟，以提高预报精度及预见期，是中小河流洪水预报发展的必然趋势。
分布式水文模型考虑了水源或来水（产汇流）的空间变异，按流域各处土壤、植被、土地利用和降水等的不同，将流域划分为若干个水文模拟单元，在每一个单元上以一组参数表示该部分流域的各种自然地理特征，然后通过径流演算得到全流的总输出。
随着计算机技术、GIS技术、RS技术、信息技术和通信技术的发展和普及，获取流域下垫面空间分布信息的技术日臻完善，分布式水文模型与这些技术相结合，不仅是解决中小河流洪水预报的问题必然选择，也是中小河流洪水预报的发展方向。
3.1分布式水文模型的建模过程分布式水文模型同其它水文模型一样，其建立遵循一般水文模型的建模步骤（图1）[5]。
图1 水文模型的建模过程首先，在建立模型之前，我们必须对流域水文循环过程有一个大致的了解和判断，在头脑中勾画模型的蓝图，确定模型中包含哪些主要的水文过程，这些过程又该以什么样的方式加以描述，比如模型中需不需要包含融雪模块？流域产流方式是超渗产流还是蓄满产流？模型的蓝图取决于建模者的知识和经验、数据资料的拥有情况以及对研究区的认识，在建模过程中至关重要，它可能影响模型实现的可能性以及最终建立的模型的合理性。
为达到对水文过程进进定量模拟的目的，在定性的蓝图下，我们需要进一步确定各相关水文过程的控制方程，以实现模型从自然语言到数学语言的转化。
需要强调的是，在应用描述水文过程的数学方程时，必须明确其相关的前提和假设，确定模型的适用范围。
在确定水文过程的控制方程之后，一个重要的工作就是把这些数学语言转化为计算机语言，也就是编写计算机程序进行模型开发。
构成水文模型的数学方程可能很简单也可能很复杂。
简单的如基于水量平衡的模型，可以容易的编程实现，复杂的如基于非线性偏微分方程的模型，则需应用数值分析的方法逼近原方程，并转变为适合编程的数学表达式。
程序编写并调试成功以后，水文模型也就基本构建完成。
通常一个完整的水文模型开发包含了模型参数的率定及验证模块，可以通过参数自动优选算法或人工调试，率定模型的参数。
如果模型参数率定成且通过验证，那么模型就可以进入实际应用阶段。
反之，如果模型无法通过验证，那么就必须分析模型存在的问题，并对模型的结构或参数做必要的调整。
水文模型的开发乃至发展成熟是上述几个环节不断循环往复的过程。
特别应该强调的是，对于不同的区域的中小河流域，其水文过程（洪水过程）可能有很大的不同，因此相应的模型结构和参数也会有所不同。
换言之，在某一地区应用效果良好的水文模型并不一定完全适用于另一个区域。
在模型的构建和实际应用中，必须充分重视区域的差异性。
3.2分布式水文模型的建模范式分布式水文模型主要有两种建模方式：①应用数值分析来建立相邻网格单元之间的时空关系，如SHE模型等。
该类模型欲海潮文物理动力学机制突出，也是人们常指的具有物理基础的分布式水文模型。
但它的结构比较复杂，计算烦琐。
②在每一个网格单元（或子流域）上应用传统的概念性（或系统理论）模型来推求净雨，再时行汇流演算，最后求得出口断面流量，如SWAT模型、TOPMODEL模型等。
该类模型也被称为半分布式水文模型，模型的结构与计算过程相对比较简单。
3.3分布式水文模型的基本结构分布式水文模型虽然有不同的建模的目的和方式，可以采用不同的流域离散化方法，但模型的基本结构却大同小异，一般考虑水循环要素的空间变异对流域水循环过程的影响，在离散的单元流域上建立水文模型（包括数学物理模型、概念性模型或系统理论模型），模拟单元流域内土壤-植被-大气系统中水的运动，并考虑单元格之间水平方向的联系，进行地表水和地下水的演算（见图2）。
模型所涉及的水文物理过程主要包括降水、植被截留、蒸散发、融雪、下渗、地表径流和地下径流。
图2 流域分布式水文模型的一般框架基于DEM的分布式水文模型在结构上一般分为三部分：分布式水文模型的参数：①分布式输入模块，用于处理流域空间分布信息，为水文模块提供空间输入数据和确定模型参数的信息，也是同RS和GIS相连接的接口部分。
目前，降水、气温等分布信息主要通过空间插值模型来获得。
有关土壤和植被的分布要利用遥感技术获得。
②单元水文模型，是坡面产汇流计算的核心部分。
在第一类分布式水文模型中，一般基于网格单元建立水力学模型，采用简化的圣维南方程组进行网格单元计算。
在第二类分布式水文模型中，一般采用水文学方法建立概念性模型，产流计算可以采用经验方法或下渗公式；汇流计算一般采用等流时线、单位线或地貌学方法。
③河网汇流模型，一般采用动力波方法或马斯京根法，有些基于网格的分布式水文模型则忽略了该部分。
3.4分布式水文模型的参数与传统集总式水文模型不同，分布式水文模型的参数是一个反映流域下垫面和气象因素空间变化的数集。
传统集总式水文模型的参数一般是通过历史系列数据进行优化率定。
显然，用传统最优化方法分布式文模型的参数，在数学上很难通过。
而且，受测量技术的限制，所需的足够历史系列数据也很难满足。
因此，分布式水文模型的参数要求应尽量具有明确的物理含义，以便利用容易得到的流域空间分布信息进行确定和计算。
目前，分布式水文模型参数的确定有以下方法：①在单元上采用传统的概念性模型，不改变原有模型的结构和参数，但每一个单元上水文模型的参数值随空间变化，参数值的大小根据空间信息图进行分类计算。
②重新设计单元水文模型的结构与参数。
尽量选择或者重新构造既反映空间变化，又具有物理意义，且便于计算的指标作为模型的参数。
③将原有模型的参数同易于获取的空间指标（主要是通过RS影像或者DEM提取的空间指标）建立起某种对应关系（一般是统计关系），从而得到分布式水文模型的参数计算方法。
