媒体关注

【中国水利报】让精准预报预警跑赢洪水

来源:中国水利报 时间:2023-02-03 作者:訾丽 李春龙 张潇 编辑:杨杰

报纸放大.jpg

2022年4月21日 中国水利报

□本报通讯员 訾丽 李春龙 张潇

2021年9月6日,长江2021年第1号洪水在上游形成;9月8日,过境丰都;9月9日,过境万州,此后平稳通过三峡库区……每当看到长江编号洪水平稳过境、奔流入海时,长江水利委员会水文局的科研人员就忍不住欢呼起来。从2020年起,长江委水文局科研团队开展暴雨洪水立体监测与精细预报预警研究,守护长江安澜。

研究课题由长江委水文局牵头,武汉区域气候中心、长江科学院共同承担。科研团队围绕流域超标准洪水监测、预报、预警的关键科学与技术问题,在监测技术、信息融合技术等多个方面开展了研究工作,提出了流域超标准洪水监测技术方案体系,研发了多源信息融合技术,构建了面向实时预报的气象水文水动力学耦合流域超标准洪水精细预报模型,提出了水文气象耦合的动态渐进式流域超标准洪水预警指标体系。技术体系经历多次大考,为长江流域洪水防御提供了重要技术支撑。

非接触式监测

长江流域超标准洪水接触难、监测难,科研团队采用视频、影像识别等技术,运用远程观测、无人机空中监测等手段,进行了非接触式水位监测研究;采用大尺度粒子图像测速、电波流速仪法、雷达侧扫、无人机多要素雷达监测系统进行流量远程监测研究;通过无人机+回声测深仪进行水深监测研究;并在汉江河口视频测流、沌口模拟溃坝试验场,实际应急监测和演练中进行试验。且在不同的任务要求和适用场景下,科研团队都可以根据测验方案、设备性能等选择合适的天、空、地立体监测方案。

监测数据汇集后,科研人员通过搭建监测信息汇集平台,整合不同的水文要素信息,实现了不同源数据的同化,较为便捷地将非接触式、接触式等不同原理的设备数据融合推流,利用多要素间的关联关系,提升水文测验的精度。科研团队针对水文测验的特性建立了适用性更好的模型,有效提高模型精度和在线测流精度。

运用非接触式的影像测流技术有效监测超标洪水,解决了流域超标准洪水含沙量高、流速快、涨落急剧的监测问题。2020年8月,长江上游寸滩站附近出现特大洪水,采用空、天、地立体监测技术,实现超标洪水条件下洪峰流量、三峡库区淹没情况的应急监测,为保障防洪安全提供了准确的数据支撑。

气象水文水动力学耦合预报模型

向长江超标洪水预报难题发起冲锋,是长江委水文局科研团队的共同目标。科研团队不断攻坚,构建了面向实时预报的气象水文水动力学耦合流域超标准洪水精细预报模型。预报模型针对超标准洪水的应用场景,在定量数值降雨模型、崩岸溃口、堰塞湖溃决等研究的基础上进行水文水动力耦合。

在定量数值降雨模型研究中,科研团队通过全球数值天气预报模式、区域中尺度数值预报模式,基于变分同化技术和云分析技术等,研发致洪暴雨的中期、短期和短临预警技术,提供流域致洪暴雨0~7天的无缝隙定量预报;在崩岸溃口、堰塞湖溃决研究中,科研团队在不同工况下开展系列堤防溃决机理试验,成功找到了复杂水土条件下堤防溃决机制及河道来流量等因素对溃决过程的影响规律,研发了高性能水土耦合堤防溃决动力学模型,有效增强了堤防溃决过程的模拟能力。

让模型适用于不同流域、不同类型的洪水,也是模型构建的关键。科研团队在长江、淮河、嫩江流域分别选取典型流域进行洪水预报模型的适用性分析,构建了超标准洪水多参数预报模型库和气象水文水力学耦合流域超标准洪水预报模型,实现极端条件下的预报、模拟及在实时预报中的应用。

科研团队研发的预报模型缩短了洪水预报预警制作时间,有效延长了预见期,提高了预报精度。在2020年7月长江致洪暴雨预报中,对7月降雨过程量级、落区等均把握较好。结合技术应用,8月上旬提前10天以上预见了8月中旬两次强降雨过程,为长江水工程联合调度决策提供了重要技术支撑。

动态渐进式预警体系

越来越精准的洪水预警背后,是日新月异的科技进步支撑。

在长江流域洪水预警中,科研团队提出的动态渐进式流域超标准洪水预警指标体系,实现预警时间上从长期、中期7天以内、短期3天以内水文气象耦合的动态渐进式流域超标准洪水预警。在发布行业内超标准洪水气候预警及短中期气象预警条件下,传统的洪水预警级别在红色预警之上不再划分等级,超标准洪水预警将长江水情红色预警等级以上的洪水根据不同水情工情细分为3个级别。

长江委水文局科研团队研发的一项项硬核成果实现了对水库群拦洪、泵站排洪、洲滩民垸分洪、蓄滞洪区蓄洪、河道强迫行洪等运用影响的快速模拟和预报,在2020年和2021年长江中下游大洪水应对中,精度高、预见期长的洪水预报为流域水工程科学调度提供了重要的技术支撑。

如今,对洪水预报的准确率和精细化程度需求越来越高,长江委水文局的科研团队将朝着专业化方向坚定前行,交出精准预报预警的高分答卷。


责任编辑:杨杰
关闭