三峡水库中期水文气象耦合预报应用试验及探讨

第２７卷第３期　

２００７年６月　水文　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ　ＨＹＤＲＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．３　

三峡水库中期水文气象耦合预报应用试验及探讨　

杨文发，周新春，段红　

（长江水利委员会水文局，湖北武汉４３００１０）　

摘要：长江三峡河道因水库建设已成为水库库区，三峡河道原有产汇流规律的改变，造成水情预报有效预见期大幅缩　

短。随着近年来降雨预报水平逐渐提高，利用定量降水预报增长有效预见期已成为可能。因此．以探讨如何更好开展中期　

水文气象耦合应用为目的，以三峡入库日平均流量预报为对象，利用中期降雨预报信息，提出一种开展中期水文气象预报　

耦合试验方案及影响中期耦舍预报试验的主要因素及改进方向。试验结果表明该耦合方法的应用是可接受的，具有一定　

的应用推广价值，可供大中型水库开展中期预报时参考　

关键词：水文气象；中期预报；耦合预报；三峡水库　

中图分类号：Ｐ３３８＋．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－０８５２（２００７）０３—００３９—０４　

１概述　

长江三峡工程建设现进入水库可蓄水至１３５ｍ（自２００３年　

６月１０日开始）阶段，原三峡干流区间的河道已变为河道型水　

库区域，回水长度达６００ｋｍ，较大地改变原三峡区间河道的产汇　

流规律，造成相应传播时间缩短、峰量加大等现象．加大三峡地　

区的水情预报难度，也大大缩短了水情预报的有效预见期［１－２１。　

因此，寻求一种开展三峡入库中期流量过程预报方法或方案．达　

到既能保证一定预报精度，又能延长预见期的目的，是值得分析　

探讨的技术问题。　

三峡水库蓄水后，若仍考虑以落地降雨信息进行水情预报．　

会使有效预见期明显缩短．从而不能满足水库实际防汛调度等　

应用的需要。随着大气科学、计算机和遥感探测等专业技术的快　

速发展，尤其是近年来数值天气预报技术的广泛应用，定量降雨　预报水平和能力逐渐提高．利用定量降水预报增长有效预见期　

已成为可能［３１５１。因此，基于大尺度水文产汇流规律，开展中期降　

雨预报与中期水文预报模型耦合应用．探讨实现中期水文气象　

耦合试验方案．达到在一定预报精度前提下延长有效预见期的　目的，是十分必要的。　

２中期水文预报模型和耦合试验方法　

鉴于目前降雨预报的时间和空间尺度尚不能满足高分辨分　

布式水文模型的需要。为使水文模型、气象模型在“模拟尺度”上　

大体一致，设想建立一种大尺度的流域水文模型，即大区产汇流　

模型。　２．１中期水文预报模型　

因三峡蓄水１３５ｍ后，水库回水末端在清溪场附近，寸滩　

以上地区的水文条件基本无变化【ｌ捌。三峡蓄水至１３５ｍ后，根据　蓄水后的产汇流变化，对寸滩　三峡地区产汇流关系进行了适　

当调整。　将长江上游划分为７个大区，分别为金沙江、岷江、沱江、嘉　

陵江、乌江、屏山一寸滩及寸滩一三峡坝址区间，各区控制站到三　

峡坝址的洪水传播时间按日时间单位近似处理，分别为金沙江　

屏山站３ｄ、岷江高场站３ｄ、沱江李家湾站３ｄ、嘉陵江北碚站　

１．５ｄ、屏山一寸滩区间寸滩站１．５ｄ、乌江武隆站１．５ｄ。中期水文　

预报模型主要是基于上述区域的未来中期面平均雨量信息，利　

用大尺度水文产汇流预报方案，推算中期日平均径流过程；模　

型中考虑的降雨量、流量资料时段长均为２４ｈ，即日雨量和日　

平均流量。　

具体应用试验中，模型的输入初始条件为长江上游各区未　

来ｌ　７ｄ逐日面雨量信息及预报根据时间的前ｌｄ寸滩和武隆　

日平均合成流量，输出为三峡水库未来ｌ—ｌＯｄ逐日平均入库流　

量预报信息。　

２．２耦合试验方法　耦合试验方法具体分４个步骤：（１）获取长江上游各区中期　

（１　７ｄ）面平均日降雨预报信息，中期降雨预报是基于中期数值　天气预报产品，参考实况天气探测信息如地面、天气和气象卫　

星、雷达等，经气象预报员综合分析、会商讨论等完成，具体预报　

产品为上述区域ｌ一７ｄ的逐日面雨量预报范围及倾向值；（２）根　

据各区前期实况和未来１　７ｄ的降雨预报倾向值，计算长江上　

游各区前期及未来中期内逐日Ｐａ值，并基于各区　Ｐｎ—Ｒ相关　图．计算未来ｌ　７ｄ各区日产流；（３）利用各区２４ｈ大区单位线，　

计算各区未来１　１０ｄ日平均净径流过程，演算到寸滩、武隆站，　

完成寸滩、武隆日平均合成流量中期过程预报；（４）将寸滩、武隆　

合成流量过程演算到三峡水库，并迭加寸滩一坝址区间的地表　

径流过程，完成三峡水库逐日平均入库流量过程。　

收稿日期：２００６￣１２－２５　作者简介：杨文发（１９６８一），男，湖北应城人，高级工程师，理学士，主要从事水文气象预报工作。

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３　中期水文预报模型率定　

耦合预报试验前，对中期水文预报模型的预报能力进行　

率定分析，由于无三峡水库日平均入库流量资料，仅将当日０８ｈ　

的入库流量值（报汛资料）代表入库日平均流量近似处理。选取　

２００３－２００４年期间长江上游发生的ｌ２场洪水过程（洪峰流量均　

超过２０Ｏ００ｍ３／ｓ），分别利用当时长江上游各区域的实况面均雨　

量作为输入条件（将发生当次降雨过程开始时间指定为预报依　

据时间），分别从峰值流量、峰现时间及日平均入库流量过程进　

行模拟计算。参照水利部颁布的误差标准执行。河道洪峰流量预　

报以预见期内实测变幅的２０％作为许可误差，按此标准峰值流　

量模拟计算合格率为７５％；峰现时间预报是以预报依据时间至　

实测洪峰出现时间之间时距的３０％作为许可误差考核，按此标　

准峰现时间模拟计算合格率为９１．７％，具体结果参见表ｌ；另　

外，对该模型ｌ～ｌ０ｄ的日流量模拟计算进行评定（采用当天流　量的相对误差作为评定指标，评定标准为相对误差的绝对　

值≤２０％为合格），具体逐日流量合格率参见表２；从表２中可　

见，ｌ￣ｌＯｄ流量模拟计算合格率，除第ｌＯｄ外，均高于６０％。　

４　２００５年中期耦合试验预报检验分析　

４．１预报检验分析　下面分别对２００５年５￣９月期间共开展的２８期水文气象　

耦合预报试验进行初步检验，其中，分别进行中期降雨和流量合　

格率统计。　

长江上游各区面雨量ｌ～７ｄ预报准确率、空报率及漏报率　

见表３（按降雨预报范围与实况日面雨量进行比较。其中．实际　

日面雨量位于预报范围内统计为预报准确、小于预报范围的下　

限为空报、大于预报范围的上限为漏报），从表３可知，大多数区　

域的中期预报准确率高于６０％，除第２、５、６、７天漏报率分别各　

出现一次超过２０％之外，其余均低于２０％，对强降雨的预报还　

裹１　三峡入库中期水文预报模型日平均流■峰值误差统计裹　

实测洪峰　计算峰值　峰值评定　峰值出现时间评定　预报依据时间　出现　洪峰　出现　峰值　绝对　许可　绝对　许可　年一月一日　时间　流量　时间　流量　误差　误差　合格否　误差　误差　合格否　

月一日　（ｍ３／ｓ）　月一日　（ｍｒｓ）　（ｍ３／ｓ）　（ｍ　（天）　（天）　

２０ｏ３—０６一ｏ４　０６—１３　２１　５０ｏ　０６—１３　２２６００　１　１０ｏ　２Ｏ０ｏ　、／　０　２．７　、／　

２０ｏ３一Ｏ６—２１　０６－２７　３３　３０ｏ　０６－２７　３１　７０ｏ　一１　６００　３　８６ｏ　、／　０　１．８　、／　

２０ｏ３—０７一Ｏ１　０７－０５　３６　８０ｏ　０７－０５　３７　８０ｏ　１　Ｏ０ｏ　１　５６ｏ　、／　０　１．２　、／　

２０ｏ３一Ｏ７一Ｏ７　Ｏ７—１３　４３Ｏ０ｏ　０７一ｌ１　４５　４Ｏ０　２４０ｏ　２　５０ｏ　、／　－２　１．８　×　

２０ｏ３—０７—１５　０７－２１　３８７０ｏ　０７—２Ｏ　４０　３００　１　６００　２　３８０　、／　一１　１．８　、／　

２０ｏ３－０８－０８　０８－１４　２２　５０ｏ　０８—１４　２９６００　７　１０ｏ　１　３０ｏ　×　０　１．８　、／　

２０ｏ３－０８—２０　０８－２６　２６　８０ｏ　０８－２５　２６２０ｏ　一６００　１　４６ｏ　、／　一１　１．８　、／　

２０ｏ３＿０８－２８　Ｏ９一Ｏ４　４６Ｏ０ｏ　Ｏ９一Ｏ４　４６６００　６００　５　Ｏ０ｏ　、／　０　２．１　、／　

２０ｏ３一Ｏ９－０５　０９—１Ｏ　３８Ｏ０ｏ　Ｏ９—１Ｏ　４２　８０ｏ　４　８０ｏ　１　２０ｏ　×　０　１．５　、／　

２０ｏ３一Ｏ９—１８　０９—２３　３２　５０ｏ　０９－２３　２７Ｏ０ｏ　一５　５０ｏ　１　７４０　×　０　１．５　、／　

２０ｏ３一Ｏ９－２９　１０一Ｏ６　２３　Ｏ０ｏ　１０一Ｏ６　２１　６００　—１　４０Ｏ　１　４８０　、／　０　２．１　、／　

２ＯＯ４一Ｏ９－０１　０９－０８　６ｏ　５０ｏ　０９一Ｏ８　５９　１０ｏ　一１　４０Ｏ　８　２２０　、／　０　２．１　、／　

裹２三峡入库中期水文预报模型流■合格率（２００３—２００４年１２次样本Ｊ统计裹　

预见期　第１天　第２天　第３天　第４天　第５天　第６天　第７天　第８天　第９天　第１０天　

合格率（％）　１０ｏ　１０ｏ　１０ｏ　８３＿３　８３－３　８３－３　９１．７　９１．７　７５．０　５０．

０　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　杨文发等：三峡水库中期水文气象耦合预报应用试验及探讨　４１　

表３　２００５年５—９月长江流域中期降水预报准确率、空报率、漏报率统计表　

区域　预见期　第１天　第２天　第３天　第４天　第５天　第６天　第７天　

准确率（％）　７８．６　８５．７　７５．０　６６．７　７７．８　７４．１　７０．４　

金沙江　空报率（％）　１４．３　１０．７　１７．９　２５．９　１８．５　１１．１　１８．５　

漏报率（％）　７．１　３．６　７．１　７．４　３．７　１４．８　１１．１　

准确率（％）　６４．３　３９＿３　６４．３　７０．４　６６．７　７４．１　６６．７　

岷江、沱江　空报率（　２１，４　３５，７　２８，６　２２，２　１１．１　１４．８　１４．８　

漏报率（％）　１４．３　２５．０　７．１　７．４　２２＿２　１１．１　１８．５　

准确率（％）　７１．４　６７．９　６４．３　７０．４　７０．４　７０．４　６３．０　

嘉陵江　空报率（％）　２５．０　２１－４　２５．０　１１．１　１４．８　１４．８　１１．１　

漏报率（％）　３．６　１０．７　１０．７　１　８＿５　１４．８　１４．８　２５．９　

准确率（　７８．６　６４．３　５３．６　７４．１　８１．５　７４．１　８５．２　

屏山一寸滩　空报率（％）　１７．９　２８．６　３５．７　１４．８　１４．８　１１．１　７．４　

漏报率（％）　３．６　７．１　１０．７　１１．１　３．７　１４．８　７．４　

准确率（％）　８２．１　６７．９　６７．９　７４．１　７７．８　８５＿２　８１．５　

乌江　空报率（％）　１４．３　２１．４　２５．０　１８．５　１４．８　７．４　０．０　

漏报率（％）　３．６　１０．７　７．１　７．４　７．４　７．４　１８．５　

准确率（％）　６７．９　６ｏ．７　６４．３　７４．１　７０．４　７０．４　７０．４　

寸滩一坝址　空报率（％）　２５．０　２５．０　１７．９　１１．１　１　８＿５　７．４　１４．８　

漏报率（％）　７．１　１４．３　１７．９　１４．８　１１．１　２２＿２　１４．８　

是有一定的预报能力，可基本满足实际应用的要求。　

另外。中期人库流量预报检验具体参见表４；从表中评定