2020年长江流域性大洪水中水文测报的实践与启示

程海云

摘 要：2020年，长江流域发生了仅次于1954年、1998年流域性大洪水，洪水水位高、持续时间长，在洪水防御中，水文测报体系经受了全面检验，水文测报工作发挥了重要作用。本文梳理长江委水文局现有的水文监测和预报体系建设情况，回顾水文测报在2020年长江流域防汛抗洪工作中发挥的作用，并总结经验、启示。

关键词：水文测报;预报调度一体化;2020年洪水

中图法分类号：TV213.4              文献标志码：A             DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0401

2020年汛期，长江流域干流接连发生5次编号洪水。长江中下游干流监利至大通江段洪峰水位居实测记录以来的第2～5位，长江上游发生特大洪水，长江委水文局密切关注汛情发展，科学开展水文测报，为长江防洪决策提供强力支撑，为应对2020年流域性大洪水发挥了重要作用。

1  长江水文测报体系

近年来，长江委水文监测与预报技术取得长足进步，现已形成布局合理、功能齐全的水文监测网络，成熟、先进的水文监测及洪水预报业务体系，并经受了近年来大洪水的考验。

1.1    监测体系建设

在监测体系方面，逐渐形成了水文要素感知立体化、监测自动化以及数据处理信息化的水文监测体系。

（1）较为完善的空天地水雨情立体感知体系

不断优化监测站网布局，在重庆、汉口、南京、上海等地设立了8个外业勘测局，负责水文监测业务的具体实施，多年来在长江干流及重要支流已建成较完备的监测站网，实时监测长江水雨情。同时，与流域内各省市水文部门、气象部门、水库管理单位互联互通，信息共享。目前，长江流域已初步建立集卫星、雷达、水文报汛站、气象站、水利工程站等空天地于一体的流域全覆盖水雨情立体感知体系。

截至2019年底，长江委水文局在长江干流和重要支流布设了117个国家基本水文站，共享水雨情报汛站点达3万多个，为流域防汛提供实时的水情信息和准确的预报信息。

（2）自动化程度较高的实时监测体系

水位、雨量、水温、蒸发等观测要素已全部实现自动采集、存贮、传输。泥沙测验实现了光学、声学等快速和在线监测。流量测验方面，渡河能力显著增强，由过去的水文测船、水文缆道，增加了无人船、无人机等多种可选手段;测验手段提档升级，由过去主要采用流速仪法、浮标法，转变为声学多普勒测流、声学时差法测流、视觉影像测流、扫描式雷达测流、单点雷达测流等各类声光电手段，自动化水平显著提高。

（3）信息化水平较高的水文数据处理体系

建成了全国通用的水文资料整编平台，实现了分布式网络整编，水文资料整编实现了“日清月结”。近年来，随着人工智能、大数据技术的逐步应用，水文监测的智能化水平正出现跨越性发展，致力于机器学习、深度学习与传统业务的深度融合。

1.2    预报体系建设

坚持“水文气象相结合，短、中、长期预报相结合，生产和科研相结合”的技术路线，着力构建高效实用的洪水预报业务体系。

（1）充分运用先进的气象预报技术

加强对定量降水数值预报技术的应用研究，自主引进WRF中尺度模型、RegCM4区域气候模型等，投入实时预报应用;接收和再加工应用气象卫星、测雨雷达等监测信息，以及当前国内外最先进的数值预报模式等预报产品，实现长江流域按不同水系分区定量降水预报业务化，预见期涵盖短中期（1～7天）、延伸期（8～20天）以及长期（月、季和年）等不同时间尺度。

（2）充分运用先进的水文预报技术

应用当前国内外先进的水文技术，构建包括近1 000套预报调度方案、并运用于干支流主要水库的实时调度，形成了耦合41座控制性水库、42座蓄滞洪区、34个沿江主要控制站的全流域预报调度一体化模型，具备较为完善的汛情监视、洪水预报、水库调度分析等功能。目前，长江流域已经建成了一整套适合流域暴雨洪水特性的基于水文气象耦合、短中长期预报相结合、多模型并行计算、与水库群调度一体化的洪水预报方案。

（3）构建稳定高效的水情信息预报预警平台

基于長江流域水文信息化建设，建成了一系列稳定、高效的专业化预报、预警平台，如长江防洪预报调度系统、长江水情APP等，实现了远程预报、预警信息发布和公众订阅等，解决了受办公场地限制等问题，既提高了工作效率，也提高了为社会公众服务水平。长江防洪预报调度系统已成为水旱灾害防御、水资源综合利用等业务的核心支撑系统，该系统综合了实时监视、防洪形势分析、气象信息、预报调度、会商汇报等功能。

1.3    支撑体系建设

推行ISO质量管理体系，进一步确保水文监测预报成果质量。在汛前准备、方案预案、技术交底、优化水文测验作业流程的基础上，对水文测验产品实现过程的严格控制，确保水文测验产品质量。在科学分析、优化预报作业流程的基础上，采用生产效率最高的预报作业节点控制方法，实现日常预报作业节点控制流程化，并对预报作业、预报会商分析及预报校核、签发、发布等预报产品实现过程的严格控制，确保预报产品质量。

1.4    水文测报能力提升

围绕“补短板、强监管、优服务”的主线，着力提升水文现代化水平，主要通过“一站一策”计划和智慧水文建设，提高业务支撑能力。

制定“一站一策”工作方案，完成基础特性分析、新技术调研，开展站容站貌整顿、设备设施规范化标识等工作。打造样板“分中心”，部分信息化管理平台初步建成，汉口站成为全国首个5G网络服务的水文站点;启动三堆子、北碚、徐六泾、白河等一批示范站建设，推进基础设施能力提升和标准化工作。推进信息化建设，全新研发的“长江水文资料在线整编平台”，已实现部分水文测站基本水文资料的在线整编、审查和汇编，水文资料在线整编系统纳入水利部先行先试项目。广泛开展在线测流、测沙新技术比测研究。长江水文监测智能系统（一期）建设和移动端APP升级工作稳步推进，部分实现水位、雨量、流量、泥沙等项目从测验到整编全业务链的数字化。

2  流域性大洪水中的实践与经验

在应对2020年长江流域性大洪水的监测预报预警过程中，得益于水文监测、预报预警技术体系的创新发展和测报能力提升，长江委水文局扎实开展汛前技术准备，科学实施水文测报预警，有效支撑了长江流域防汛工作。

2.1   扎实作好各项备汛准备

超前谋划、提前部署。针对疫情防控特殊情况，提前谋划，做好汛前准备工作。按照“一局一策”“一项一策”原则，统筹安排，分项实施，分片督导，积极备汛。通过邮寄转送、委托等多种方式送检仪器设备，合理安排室内外作业，超常规开展汛前准备。创新汛检方式，采用“自查上报、实地抽查、交叉互查”等工作模式，通过信息化手段和实地查看相结合的方式，按时保质完成汛前检查和整改。

扎实开展应急演练，把握防汛主动权。承担了水利部组织的1954年洪水推演工作，构建全流域预报一体化模型，完成水文气象预报、调度方案分析制作、会商汇报等全过程推演工作。组织开展20余次防汛测报实战演练，为迎战流域性大洪水做好技术准备。

2.2   提供准确及时的水文监测数据

在长时间、高强度的防汛测报中，制定严密的监测方案和应急监测预案。高洪期间，充分应用先进仪器设备开展高洪监测，并根据需要加密测次。积极开展在线整编系统研发，实现了测次智能推荐、场次洪水智能分析，提高资料合理性检查的时效。在防汛紧要关头，及时补充强化一线力量，确保了高洪水文数据及时收集、及时传输，做到了“测得到、测得准、报得出、报得及时”。

2.3   提供精准预报支撑防洪调度决策

密切关注水雨情发展，精准预报分析，及时发布预警，滚动制作调度方案，为防汛会商和水工程联合调度提供了有力的技术支持。在长江4、5号洪水期间，提前6天预报发生4号洪水，提前7天预报发生5号洪水，三峡入库洪峰流量预报误差仅3.3%、1.3%。提前2～5天预报中下游各站超警时间，提前2～4天预报莲花塘站超保时间，莲花塘站的洪峰水位误差在0.01～0.07m。经过长江上中游水库群联合拦蓄，有效降低川渝江段最高水位約3m，降低宜昌至沙市江段最高水位3～3.6m，降低城陵矶至汉口江段最高水位0.9～1.5m，降低九江至大通江段最高水位0.3～0.5m。

2.4   面向社会提供信息服务

创新信息发布手段，丰富信息服务内容，面向社会及时提供信息服务。据统计，2020年转发的水情信息约3 270万份，共享各类水雨情分析材料1 120余期，发布水情预报5 500余次。汛期发布洪水预警35次（其中红色预警4次），发布8次编号洪水。推送水雨情实况、水雨情分析等短信5万余条，推送热点水情APP、微信公众号36期，累计阅读量约32万人次，为防洪、水资源管理及社会公众服务等提供更加有力的信息支撑。

3  启示与展望

长江水文是流域经济社会发展和治江工作的基础与支撑，面临新形势新任务，要立足新发展阶段，践行新发展理念，融入新发展格局，不断提升水文能力，不断拓展水文服务，支撑经济社会高质量发展。

3.1   强化专业领域，提升水文支撑服务能力

一是进一步健全完善水文站网布局和功能。在长江河口及重要支流空白区水文测站，行政区界、重要引调水口门补充完善水资源监测站;在长江干流、重要支流及长江口区等敏感水域完善补充水生态监测站网。二是进一步提升水文监测能力。重点在流量、泥沙在线监测、视频监控等方面进行提档升级，在水文测站管理薄弱区域增设巡测基地，针对堰塞湖、河道崩岸、分洪溃口、水污染等不同类型的突发事件，加强水文应急监测能力建设。完善长江流域水质监测能力，进一步强化水生态水环境监测能力。

3.2   提升智能化水平，创新水文信息服务方式

随着新信息技术快速发展，服务需求不断提高。为适应服务的新需求，着手开展水文水资源监测预报预警一体化平台建设，实现监控管理、大数据分析、智能应用为一体，增强信息共享、集成应用、业务协同能力，提升业务分析决策智能化水平。重点整合信息资源，构建“一数一源、一点更新、统一管理、授权使用”的信息资源组织格局，创新水文信息服务方式，建立基于新一代信息技术的业务协同应用。积极探索巡测条件下基于智能物联网新技术的测站现代管理模式。组建智慧流域联合实验室，作为对外战略合作的重要抓手。以列入水利部“智慧水利”先行先试推广项目为依托，以“产品化”开发理念为牵引，在水文测验管理、在站整编、水情报汛与服务、相应流量报汛、预报调度一体化等优势领域打造一批定型产品，进一步推进智慧水文信息服务建设。

3.3   拓展服务范围，促进行业发展

围绕水环境、水生态、水资源、水安全和水文化保护、治理、建设以及长江经济带发展、长三角一体化等国家战略实施的新需求，积极拓展服务领域。加强水文水资源全要素动态监测，深化水文数据处理加工，丰富水文服务产品，进一步提升水文服务水平和服务品质，主动有为，积极作为，为流域经济社会发展、新发展格局构建提供支撑。