海河“23·7”流域性特大暴雨洪水水文测报成效、存在问题及对策

林祚顶，李兰涛

（水利部水文司，100053，北京）

海河流域属于华北地区，每年七、八月份为防汛关键期，多突发性和局地性降水，强降水主要集中于2～3次降水过程。2012年北京“7·21”特大暴雨、2021年“7·20”郑州特大暴雨至今仍然让人记忆深刻。极端暴雨洪水已经成为新形势下每年汛期全国江河最重要的防御目标。2023年7月28日至8月1日，在第5号台风“杜苏芮”北上残余环流及副热带高压和太行山、燕山山脉地形共同影响下，海河流域出现大范围长历时强降雨过程，大清河和永定河发生特大洪水，子牙河发生大洪水，北运河和漳卫河发生较大洪水，综合判定海河发生“23·7”流域性特大洪水。面对严峻的防汛形势，水文系统科学应对、主动作为，加密监测频次，强化应急监测，全面监视雨水情发展，及时掌握和准确预报海河“23·7”流域性特大洪水发展变化过程，为有效运用防洪工程措施和科学制定防汛对策提供了决策依据，为夺取海河流域防汛减灾全面胜利作出了重要贡献。

一、海河“23·7”流域性特大洪水雨水情特点

受5号台风“杜苏芮”登陆减弱后的残余环流及西太平洋副热带高压的共同影响，海河流域“23·7”流域性特大洪水主要呈现以下几个特点。

①降水范围广、总量大。2023年7月28日至8月1日，流域过程降水总量494 亿m3，形成洪水径流总量约200亿m3，均为海河流域“63·8”洪水以来最大。②暴雨时空集中、强度大。本次强降水过程主要集中在大清河水系拒马河、子牙河系滹沱河滏阳河、永定河官厅山峡区间。京津冀地区平均累计面雨量175 mm，超过常年平均降水量（510.9 mm）的1/3。③洪水并发、量级大。永定河发生1924年以来最大洪水，大清河发生1963年以来最大洪水，海河发生流域性特大洪水，为60年来发生的最大场次洪水。④洪水涨势猛、演进快。

二、水文测报工作措施及成效

2023年，各级水文部门扎实开展汛前准备，加强人员培训，完善水文测报方案，严格执行汛期会商机制，提前部署暴雨洪水防范应对工作。

1.水文测验

根据洪水涨落情况，干支流各水文站加密监测频次，完整记录了大清河、永定河、子牙河3条河系水文站洪水的起涨过程，基本上都抢测到了最大洪峰流量、最高水位等关键洪水信息，并全过程记录了多个河流洪水期的河道水沙变化。各站水位过程控制完整，流量过程控制良好，洪峰流量平均控制幅度在90%以上；含沙量过程控制良好，输沙率测验满足输沙量计算要求。截至8月20日，共施测流量3195站次，人工观测水位33 526站次，测沙1472站次，抢测洪峰359场，采集报送雨水情监测信息142万余条，滚动预报9300余站次，发布洪水预警86次，有力支撑了流域洪水防御工作。

2.应急监测

海河流域大清河水系与子牙河水系同属海河“23·7”流域性特大洪水期间的强降水中心，流域源短流急，河道过流能力有限，流域多处测站设施设备被冲毁，造成部分测验数据连续性不足，同时水库泄洪、蓄滞洪区运用等工程调度亟需水文信息支撑。海河流域水文部门第一时间启动流域水文应急监测联动机制，及时派出应急监测队伍，携带测流无人机、走航式ADCP、测流无人船、手持电波测速仪、三维激光扫描仪、双频回声数字测深仪、卫星电话等设备，全力做好应急测报工作。共计组建应急监测队70余支，累计出动1600 余人次，布设监测断面280 多个，监测数据实时共享并报送水利部、水利部海河水利委员会（以下简称海委）及京津冀相关部门，确保水文信息不中断。

3.降水预报

7月23日研判台风“杜苏芮”将深入内陆北上影响海河流域，提前6 d预报本次海河流域暴雨洪水过程，25日预报此次海河流域暴雨洪水过程将可能达到海河流域“63·8”洪水量级。过程降水量预报总体准确，从7月25日20时之后的9次人工降雨过程预报产品的100~250 mm量级准确率平均评分达0.74，250~400 mm量级达0.52，400 mm以上量级达0.20；5号台风“杜苏芮”移动路径预报准确，并在主流台风路径预报模式的基础上，延长路径预报时效36 h，助力海河流域强降水过程预报。

4.洪水预报

依托多源空间信息融合洪水预报系统，提前5 d研判永定河、大清河将发生大洪水，海河流域蓄滞洪区需启用，预见期延长了3~5 d。建立“预测、预警、预报”渐进式工作模式，兼顾洪水防御对预见期和精度的要求，每日平均滚动制作洪水预报2~3 次，关键期每2 h滚动一次，累计制作发布150条河流278个站洪水预报2671站次，关键期预报精度提高15%。

三、经验与启示

1.坚持“预”字当先，超前部署

一是扎实开展汛前准备。坚持早安排早部署，组织全国水文部门认真开展水文测报汛前准备工作，加强设施设备维修养护，细化完善测报方案预案，提前预置测报人员和技术装备，做好应对超标准洪水的各项准备。二是坚持主汛期工作机制。启动主汛期工作机制，印发加强主汛期水文测报工作的通知，召开全国水文测报工作视频会，安排部署主汛期特别是防汛关键期雨水情监测预报预警工作。三是提前部署台风防范应对工作。及时跟踪监视台风北上动向，加强会商研判，加密雨水情监测频次，提前做好应急监测准备，滚动、精细预报预警。

2.强化水文现代化基础建设

一是完善水文监测站网。围绕提升水文监测覆盖率，新建改建一批水文测站，发挥了重要作用。二是强化洪水在线监测能力。围绕水文监测全要素全量程全自动的发展目标，加快流量在线监测系统建设，流量自动监测率由“十四五”初期的30%提高到了目前的53%，有效提升了监测效率。三是提升应急监测能力。结合海河流域应急监测任务和需求，有针对性地增配应急监测和超标准洪水监测设备，如海委购置测流无人机、相控阵ADCP、测流无人船、双频回声数字测深仪、卫星电话等先进的应急监测设备，显著增强了流域水文应急测报能力。四是充分发挥“四预”能力。在海河“23·7”流域特大洪水应对过程中，超前研判海河流域强降雨过程，滚动开展雨水情预测预报，及时发布暴雨洪水预警，逐日推演蓄滞洪区洪水演进动态，有力支撑预案滚动制定和执行，全力做好海河流域暴雨洪水防御“四预”工作。

3.加强水文应急监测

一是健全联动机制。强化流域管理，加强流域应急监测力量，健全完善了海河流域水文应急监测联动机制。二是补充监测空白。在太行山、燕山山前河流设置应急巡测断面83处，在雄安新区周边布设应急巡测断面16 处，建立27 支145 人的应急监测队伍，补充监测空白。三是补强重要站监测。在雁翅、张坊、东茨村等重要水文站遭遇水毁、报汛困难的情况下，及时派出应急监测队支援一线，确保水文信息不中断。四是紧跟洪水演进。组织加强对永定河、大清河以及蓄滞洪区等洪水演进的跟踪监测，强化“以测补报”，充分利用无人机等技术手段，动态监测水情走势，跟踪监测洪峰位置，相关成果及时推送水利部、海委及京津冀相关部门。五是强化协同驰援。协调河南、水利部黄河水利委员会的水文部门千里驰援南水北调中线交叉河道、永定河、大清河等重点断面开展水文应急监测，为防汛抢险提供有力支撑。

四、暴露出的问题

1.水文站网密度不足

一是测雨雷达监测覆盖不足。海河流域仅河北雄安新区附近部署有1组水利测雨雷达并开展了试点应用，远不能覆盖流域暴雨洪水集中来源区、山洪灾害易发区以及大型水库工程、重大引调水工程防洪影响区。二是暴雨中心雨量站点密度不足。现有的雨量监测站点不能准确掌握降雨分布情况和捕捉暴雨中心降雨极值，无法及时获取区间降雨数据，对洪水预报结果更新的及时性和准确性产生影响。部分河流（如永定河官厅山峡区间部分中小河流）缺乏水文（位）站，不能及时准确掌握支流来水情况，影响洪水预报精度；已布设水文测站的部分河流还存在站点数量不足、部分支流汇入口及分洪口门没有控制站点等问题。三是蓄滞洪区监测设施薄弱。蓄滞洪区、洼地圩区等缺乏水位、流量等监测设施设备。

2.水文站防洪测洪标准偏低

一是水文测站建设标准偏低。海河流域水文站中有35%的主要测报设施设备10年以上未更新改造，建设标准偏低，中小河流水文站防洪标准大多为30年一遇，测洪标准一般为20年一遇，遇大洪水极易出现洪水进屋、院墙倒塌的问题，无法快速高效开展水位、流量等施测任务，自身安全也难以得到保障，如此次暴雨集中来源区的拒马河都衙、张坊水文站，大石河漫水河水文站，永定河雁翅水文站均发生严重水毁。据初步统计，此次暴雨洪水造成海委、北京、河北、山西、河南等水文（位）站损毁408处，白沟河东茨村水文站以上暴雨集中区70%以上的测报设施遭受水毁，此外还有大量的雨量、墒情、地下水等监测设施设备遭受不同程度的毁坏，如北京、河北、河南等地有62个地下水自动监测站遭遇严重水毁。二是测验设施设计考虑不周。由于海河流域水资源紧缺，水文站在监测水位和流量的过程中，既要考虑洪水又要考虑水资源监测（小流量测验），有些测站的水位和流量监测设备架设高度不足，设备在大洪水期间被淹没。

3.水文监测能力有待提升

一是基层应急监测设备配备不足。基层水文勘测队或监测中心配备的走航式ADCP、手持式电波流速仪、水文多参数应急监测装备、遥控船等常规应急监测设备数量不足，不能满足发生流域性大洪水时多点同时开展水文应急监测的需要。此次大洪水期间，北京、河北走航式ADCP全部投入应急监测，期间多次出现因使用频度过高、含沙量过大等导致设备出现故障，影响应急监测工作快速高效开展。二是水文巡测车严重缺乏。海委水文局承担此次应急监测任务的巡测车辆均为社会租赁车辆，河北水文基层勘测队开展应急监测任务使用农用三轮车，难以保证在恶劣环境下正常开展应急监测和安全生产的要求。

4.信息采集传输保障手段有待增强

一是测报设备老化严重。中小河流水文监测系统建设运行已10年以上，配置的自动测报设备尤其电子设备进入故障多发期。二是通信卫星信道配备不足。部分水文测站未配备卫星报汛信道、卫星电话和增强卫星电话信号的卫星接收器，受通信公网中断影响，雨水情监测信息无法及时传输。三是应急信息报送机制有待健全。一线水文应急监测队与水利部中央节点的信息报送机制与传输技术手段有待完善，前方信息难以快速入库，无法实时支撑防汛会商决策。

5.“四预”能力有待提升

一是局地降雨预报精度不高。由于针对某条具体河流的暴雨预报落区还存在左右摆动或南北移动等不确定性情况，洪水预报往往随之出现频繁变动。二是洪水预报覆盖面不足。根据已布设水文测站构建的洪水预报方案，仅能判别所代表河段的洪水态势，无法满足无测站地区洪水预报要求，无资料或缺资料地区洪水预报尚无有效手段。三是传统模型方法灵活性不够。目前海河流域洪水预报体系多采用传统降雨产汇流和考虑河道下渗的洪水演进模型，针对自然漫溢、扒口分洪、堤防局部溃口等工况条件，传统水文模型方法适用性不高，下游站洪水预报难度较大。此外本次特大洪水下垫面冲淤变化或流域治理亦导致产汇流参数有所变化，需及时修订调整，如北拒马河三支分流比需重新分析。四是涉水工程信息共享不及时。水文部门与闸坝、水库、蓄滞洪区等水利工程管理部门运行调度信息共享不充分不及时，特别是缺少中小型水利工程运行状态和调度信息。

五、下一步工作措施

一是加快推进海河流域雨水情监测预报“三道防线”建设。系统梳理、全面检视海河流域“天空地”水文监测和预报预警体系，组织编制海河流域雨水情监测预报“三道防线”建设专项方案，在暴雨洪水集中来源区、山洪灾害易发区以及大型水库工程、重大引调水工程防洪影响区等布设测雨雷达站，加密雨量站、水文站、水位站，强化“四预”措施，完善监测预报系统平台建设。

二是持续提升水文测报能力。提档升级测报设施设备，提高设施设备防洪测洪标准，加快推进固定式ADCP、定点式电波、侧扫电波、影像等流量在线监测设备，光电测沙仪、量子点光谱测沙仪等泥沙在线监测设备的配备力度和应用，强化北斗卫星通信备份，不断提升水文测站的测报能力。配齐配强基层水文勘测队或监测中心走航式ADCP、手持电波测速仪、水文多参数应急监测装备、测流无人船等常规应急监测设备，满足发生流域性大洪水时多点同时开展水文应急监测的需要，保障应急监测工作快速高效开展。

三是加强水利测雨雷达技术研发与应用。加强适应不同运行环境、固定或移动、自主可控的系列水利测雨雷达装备研发，加快建设水利测雨雷达管理与应用系统，开展基于水利测雨雷达的高分辨率致洪暴雨监测预警、中小河流超精细化暴雨洪水预报预警、山洪灾害网格化预警等一批关键技术研究和推广应用，为雨水情监测预报“三道防线”建设先行先试工作提供有力技术支撑保障。

四是强化“四预”支撑。推进水利科研单位与水文业务部门加强沟通协作，针对“降雨—产流—汇流—演进”“流域—干流—支流—断面”，深入研究海河流域产汇流水文规律，加快流域产汇流、泥沙等水利专业模型的研发应用，强化“四预”支撑，有效提高洪水预报预见期和精准度。

五是推动涉水工程信息及时共享。推进水文部门加强与水库、蓄滞洪区、闸坝等管理部门雨水情和调度信息的及时共享，建立健全信息共享机制，加大共享力度，实现堰闸开启、泵站排涝、抢险分洪等信息的互联互通。