水文预报不确定性研究
浅析水文气象预报存在误差的原因
浅析水文气象预报存在误差的原因水文气象预报是指根据气象条件和水文特征来预测未来一定时段内的自然水域水文情况和气象变化趋势的预报。
这项预报对于防洪防汛、水资源管理和灾害预警等工作具有重要意义。
尽管科技日新月异，水文气象预报仍然存在一定的误差，这给人们的生产生活带来了一定的困扰和风险。
那么，造成水文气象预报误差的原因是什么呢？气象条件的复杂性是导致水文气象预报存在误差的重要原因之一。
由于气候系统的非线性和不确定性，气象条件的变化难以完全准确地预测。
在实际预报过程中，气象条件可能受到多种因素的影响，如地形、气压、温度、湿度等，这些因素的相互作用使得气象条件的预测变得更加复杂和困难。
即使是使用了先进的气象预测技术和设备，也难以做到百分之百的准确。
水文特征的多样性也是造成水文气象预报误差的重要原因之一。
水文特征包括了水域的地形、水深、水质、水流速度等多种因素，这些因素的不同组合会产生不同的水文情况。
在预报过程中，往往难以完全准确地了解到水文特征的多样性，因此导致了水文气象预报的误差。
人为因素也是导致水文气象预报误差的重要原因之一。
在预报过程中，专家的判断和经验是十分重要的，但是由于人的主观因素的存在，预报结果可能会受到一定程度的影响。
而且，在数据采集和分析过程中，如果存在失误或者偏差，也会导致水文气象预报的误差。
科技水平的限制也是造成水文气象预报误差的一个重要原因。
尽管科技日新月异，但是在气象预测和水文特征分析方面，仍然存在着一定的技术限制。
气象预测设备的分辨率和精度可能并不足够高，无法完全准确地捕捉到气象条件的微弱变化；而水文特征分析设备可能在多样性方面表现不佳，无法全面深入地观测得到水文情况的细节。
导致水文气象预报存在误差的原因主要包括气象条件的复杂性、水文特征的多样性、人为因素以及科技水平的限制。
虽然这些因素无法完全避免，但是我们可以通过不断提高技术水平、加强人员培训和改进预报模型来尽可能减少水文气象预报的误差，提高预报的准确性和可靠性。
浅析宁乡水文站洪水预报的不确定性来源
引 起误 差 ， 又 比如 ， 由于制 造 精度 方 面 的原 因 ， 雨 量
【 关键词 】 洪水预报
不确定性
主要 来源
计 本身存 在 测量 方 面的误差 ，测得值 与 实 际值不 完
全 一致 ：雨 量计 测得 的雨 量对 测点 地 面降雨 量很 难 具 有完 全 的代表 性 ：测站 周边 地理 环境 对雨 量计 工
《 湖南水利水 电） ２ ０ １ ３ 年第 １ 期
垫面情 况 ，本 流域 的蒸发 资料 预报 出宁乡水 文站 的
洪 水水 文要 素 。
１ ． ２ 方 案编 制情 况
宁 乡水 文站 洪 水预 报 方案 编 制选 用 ２ ０ ０ ０ ～ ２ ０ ０ ３年 ３年期 间 １ １ 次 不 同时期 ， 不 同类 型 的洪 水 ， 同时加 选 了 １ ９ ９ ８年 、 １ ９ ６ ９年 两 次 特 大洪 水 共 计 ｌ ３ 次洪 水 作 为计 算 事例 ． 雨 量 资 料 选用 宁 乡 、 石坝子 、
尾水位 （ ｍ） 水 头 （ｍ ）・ 负 荷 （Ｍ Ｙ ／ ） ４ － 日发 电量 （万
航运调节区 间＋
＜ ３ ０ ０
５０ ２０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０Ｏ—ｌ０００ ５０ ２０ ５０ ｌ５
按发 电流量 ３ ０ ０ ｍ ｓ 下泄 ， 消藩至最低通 航水位 ４ ７ Ｅ ｔ Ｏ ｍ ￣
作 的影 响 ：站 网测 得 的面平 均雨量 与 实际 的面平 均
１ 基本情况
１ ． １ 宁 乡水 文站 洪水预 报方 案原 理
雨量存 在 数值 上 的差异 ； 降雨 时空 变化 的影 响 ； 各雨
水文站洪水预报的不确定性来源分析
清洗世界Cleaning World 第36卷第7期2020年7月试验研究文章编号：1671-8909(2020)7-0042-002水文站洪水预报的不确定性来源分析冯克兰(湖南省岳阳水文水资源勘测中心，湖南岳阳414000)摘要：近年来，极端天气出现的频率越来越高，尤其是暴雨天气，因此，一些国家对洪水的预报理论和预报方法都进行了较为深刻的研究。
但是对洪水预报的不确定性来源，却没有进行充分的分析。
洪■水预报中的不确定性来源主要包括自然环境的变化，资料的不确定性，参数的计算及结构的不确定性等方面。
本文主要针对水文站洪水预报的不确定性来源进行分析，不断提高洪水预报的准确性。
关键词：洪水预报；不确定性来源；随机性中图分类号：P338文献标识码：A水文站在对洪水进行预测的过程中，由于水文系统在以往的数据上存在着不确定性，且各种水文数据是放在一起进行处理的，因此会导致数据上存在一定的误差，进而导致数据出现不确定性，这在一定程度上严重影响了水文站洪水预报的准确性。
1洪水预报的现状从20世纪60年代开始，一些国家就开始对水文预报进行研究，通过各种方法手段，不断地积累经验，对水文预报进行充分的研究。
但由于在水文预报的研究上，时间比较短，因此起点比较低，资料存在很多的不足，再加上洪水的突发性及复杂性等，导致了水文预报存在客观上的不确定性。
2案例分析伍市站洪峰水位预报，采用的是降雨径流法制作，是根据当时全流域的降水资料、下垫面情况、蒸发资料预报得出平江县伍市站的洪水水文要素。
伍市镇水文站的洪水预报方案，选用的2010-2019年之间的11次不同时期、不同类型的洪水，同时还加选了20世纪60年代及90年代的两次特大洪水等作为计算实例。
雨量资料选择的虹桥、长寿、金塘、加义、安定、黄金、岑川等七处的雨量资料参与到了该水文站的预报方案的制作中。
预报方案为降雨径流预报。
主要因素是降雨量、蒸发量、土壤湿度。
对降雨产生的径流深进行计算，通过径流深反推洪峰流量、洪峰水位以及出现的时间。
水文预报不确定性的研究
水文预报不确定性的研究
黄 恩雄
（ 广西崇左市水文水资源局 ）
要】 纵观世界各地 ，每 年都要 不 同程度 的遭 受洪水的威 模 型里。
【 摘
３ 水文预报不确定性研究进展 ３ ． １水文现象不确定性的研究进展 随机 水文学、模糊水文学是 当前 学术 界研 究水 文现象不确定性 的两种 主流方法 。它们对水文现象变化规律 的揭示 、模型的合理研 了研 究的 展 望 。 制有很强的优势 ，能有效 的探讨水文预报 的确 定性和 模糊 性及随机 【 关键词 】 水文预报 ；不确定性 ；展 望 性，这在 根本上就能基本消除确定性 、随机 性以及模 糊性在水文现 象研 究的误差。 前 言 从上世纪 六十年代 以后 ，世 界各 国都开始 了水文预报 的研 究， ３ ． １ ． １随机的不确定性． 自然界复杂 的水文现 象，想 要找 到它的规律并准确的解释是不 各种方法 、各种手段 。通过经 验的累积 ，总结 出了一套通用 的方法 ： 运用计算机技术 、 现代 控制理论 以及水情 自动预报来 预报水 文事件 。 容易办到的 。只有随机 的数学理论结合 现实里的实际物理过程 ，也 但水文预报研 究时间短 ，起点低 ，所 以存在很多不足 ，并且洪 水有 就是前面讲到的随机水文学理论 ，利用 这个 理论；可 以联系水文预 报的确定性和随机性， 这对于丰富水文现象的特性有 了辩证的认识 。 时带有突发性和 复杂 性 ，这导致 了水文预报存在客观 的不确定 性。 介于 已知信息和未知信 息之 间的信 息系统 ）在水文预报 但是研 究水文预 报仍然不可或缺 ，这在防洪减灾 的决策上提供 了很 灰色系统 （ 大 的帮助 ，研究水文预报不仅理论价 值重大 ，现实意 义也不 可小觑 。 中用于建模和预测水文现 象，通过此系 统，能够 较准确的预测水文 现象近期和未来 的发展变化趋势 ，而再 结合 分形理论及耗散理论在 １洪水预 报研究的现状 应用 计算 机技术 ，使得洪水 预报 在水情信息收集 、水情 情况处 水文预报 的 出色表现，水文预报取得 了令人 比较满意的结果 。 ３ ． １ ． ２模糊 的不确定性 理 的环节更加 的方便和迅速 ，六十 年代末，计算机技术 的迅猛 发展 人们对某种现 象产 生非确 定性的理解主要得益于模糊数学 的提 使运用遥测水 文信息直接预报洪水 水情成为 了可能 ；八十年代 ，预 报系统 中应用 了 自动控制理论来对 洪水预报进行实时校 正；而美国 出和推广 ，这种概念也使得人们研 究水文预 报的不确定性提出 了模 在九十年代初 期运用交互式预报程 序，揭开 了洪水预报 系统最新一 糊水文学 。由于水文预报可 以归纳成 典型、客观的模糊现象 ，因此 代 的篇 章。这 些研究统称为确 定性 洪水预报 ，应用也 最为广 泛 ，但 专家也提 出用模糊水文学来分析 水文系统的成因、概率统计及研究 是不足之 处就 是对不确定性信 息不 能充分利用 ，因此 不能得 出最令 预测因子 出现的 随机性及模糊 性。但 是，非线性理论在水文学 的研 人满意 的最优 决策，有时运用 不当，更可能造成更严 重的财产损失 究还存在很 多没有解决 的问题 和不足，这和其他的研究理论相 比， 和 人员伤 亡。各 国又在此研 究的基础 上探究新的方法 ，九十年代末 ， 还有很大 的差距 ，值得进一步发展和完善 。 美 国率 先研 制成功一套用分析 量化 来预报水文预报中 不确 定性的概 ３ ． ２概 率水文预报研究进展 要想描述水文 预报 的不确定性，就要充分利用可 以找到 的一切 率水文预 报系 统，这使得水文预报研 究又上 了一个 新的台阶。 的资料和消 息，经过 几年 的积 累，概率水文预报的形式应用最广 的 ２水 文预报不确定性 的来 源和分类 应属 贝叶斯概率水文预报 。 ２ ． １水文预报不确定性 的来源 贝叶斯方法起 源于五十年代贝叶斯提 出的一种体系和方法 ，简 因气 象和地理 的因素，使得洪水的形成和发展变 得复杂和不确 定 ，这 也导致水文预报 的不确 定性的来源很广 。总体 来说，水文预 而言之 ，将 收集 到的所有 有用的信息综合分析，来做 出最正确 的判 断 ，最 明智 的决策 。运用 贝叶斯方法，研究者得到 了洪水灾害发生 报不确 定性来源 主要 由五点组成 。 第 一点，随机和模 糊的水文现象 。由于初 始的条件及其他一些 后 ，洪峰流量超过概 率的估计 ，综合对于参数的不确定性 的分析 ， 贝叶斯方法在 国外应用渐渐广泛起来 ， 影 响洪 水发生和发展 的因素影 响着 水文现象演变 ，水 文现象的随机 能最大限度减小 防洪的风 险。 性和模 糊性也表现 了出来 ，这也是水文预报 中不确定 性存在的根本 解决 了很 多之前 一直未解 决的世界性水文预报难题 。直到 九十年代 原因。第二点 ，即水文模 型结构存在误差 。研 究水文 自然规律 、解 末 ，我 国才 引进 贝叶斯概 率水文预报的概念 ，此后 贝叶斯概率水文 决水文 中的实践 问题 的主要 工具就是依靠水文模 型，水文模型主要 预报系统在 水文 水资源 系统对不确定性和风险性 的研究 中发挥 了重 有 系统、概念 、物理模 型三类。为 了消除预报存 在的误差 ，这三类 要作用 。 概率 水文预报不确定性 的研究能调整洪水 的观测 、预报 、警报 模 型都要对发生 的复杂 的水文物理 的现象运用新 的方法来进行不 同 层次、不 同深度 的描述 。但 是模型都有其理 想性，不管描述 的怎么 的风 险，提 供了全面的信息让决策者能有更好 的解决方案 ，帮助使 合理，这些模型 的预报精 度都没办法消 除防洪 实际要求的差距 。第 用者 降低洪水威胁 ，将 灾害损 失减小 到最低 ，让国家少些 担忧。 当然 ，水文预报研究还有不小 的挑战 。我们应在水 文机 理的研 三点，就是模型参数 的优 选差异 。水文模 型的多样性让我们在水文 预报中就要选择最优 的模 型，而选择 的准 则就 是模型的参数 ，参数 究上再着重 加强，减小参数的不确定性和模型 的不确定性 。还 要进 步完 善水清 自动测报系统 ，采集数据 的途径也应不 断改善，突破 在实际 中只能通过实 测资料得到 ，因此在模 型参数的优选上也存在 不确定性 。第 四点，模型确定性输入存在 误差。和所有 的一起存在 常规 的局限性，在信息利用、样本学 习上推 陈出新 ，真 正实现 其预 报 的价值 。 系统误差一样 ，模型 在确定性受系统故 障和观 测者操作 的影 响下， 也存在观测和计 算的误差，不可避 免。最后 一点 ，模型在不确 定性 ４ 总 结 随着 计算机技术的飞速发展 ，新 的技术不 断被 开发 ，新的方法 的输入上也存在 误差 。由于研究都是在假 定理想 的条件下完成 测定 和输入 的，因此 也很 难对降水和洪水在 实际形成过程有个全面 的认 不断应 用到水文预报的领域里 ，使得概率水文预报 发展迅 速，通过 识 ，这必然导致 输入 的水文预报 的结果 不确定性不会和实 际中相差 之前研究成果的积累 ，可 以知道概率水文预报将会 是预报 发展 的必 然，将会成为预报决策系统分量很重 的部分 ，国内外的兴趣和 关注 无几 。 都将 放到概率水文预报 上。 ２ ． ２ 水文预报不确 定性 的分类 般将水 文预报的不确定性来源 分为三类 ：水文现 象的不确定 参考文献 ： １ １ 李彬权 ． 基 于 贝叶斯理 论的水文 不确定性分析研 究进展 叨． 水科 学 性 、水文模型 的不确 定性 以及输入 的不 确定性 。水文现 象的不 确定 ｆ 性指的是在水文 发生、发展及演变 的过 程中因为受到复杂 的因素的 进展， ２ ０ １ ０ （ ２ ） ． ２ 】 张勇传 ． 贝叶斯概 率水文预报 系统在 中长期径 流预 报 中的应 用Ⅱ 】 ． 综合影 响，使 其状态表现 出不稳定 的现 象。主要有模糊不确 定性和 ｆ 随机不确 定性两种形式 水文模型 不确 定性包含模型 的结构误 差和 水科学进展， ２ ０ ０ ９ （ １ ） ． ３ 】 史俊超 ． 无资料地 区水 文预 报 （ Ｐ ｕ Ｂ ） 确定性研 究 Ⅱ 】 ． 水 电能源科 参数优选 的误差 ， 因其两者相 互依赖 ， 所 以一般不把 它们 分别量化。 ［ 而输入 的不确 定性也分为两类 ：确 定性 和不确定性输入 。在 水文预 学， ２ ０ ０ ９ （ ４ ） ． 报 时已知的情 况为确定性输入 ，而 不确 定性主要表现在输 出的水文 胁 。因此 ，水文预报 的重要性 不言而喻 。但是水 文预报在世界 上 因 其不确 定性使得 各 国花 费很 大去研 究其预报的正确性 。本 文主要对 水 文预报 的来源做 了归纳 ，并将其 分类 ，又对水 文预报 的前景进行��
水文系统不确定性
S 1 1 f (x j ) [ ] / [ ] 1 x j 1 x i 1 i
水文时空 变异分析
可应用于任何非概率的差异序列信息 量的描述
二、关键技术研究与创新
1 0.8 0.6 0.4
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
西部黑河流域上游产流区 10500km2 仅有 2 个雨量站 观测信息
水文模拟预报不确 定性问题比较突出
水文系统不确定性概念
（系统输入）
（系统输出）
系统
不确定 /确定 性
不确定 /确定 性
不确定 / 确定 性
图 10 水文系统不确定性来源的示意
不确定性的来源
U系统+U观测+U水平+U尺度+…=U
二、关键技术研究与创新
该方法应用到IGBP-BAHC的downscaling 获得对水文不确定性的认识
分辨率与尺度 不同精度差异
不同模型与观测
分辨率与尺度
系统不确定性
X（）=U1+U2+…+Un=[ Xd, Xu]
系统偏差
效 率 系 数 减少Downscaling 的不确定性
二、关键技术研究与创新
dY i dt
(1)
aiYi
(1)
b
k 1
N
i ,K
dX K dt
(1)
半径方程(不确定性/风险变化部分)
水文气象预报存在误差的原因及对策分析
水文气象预报存在误差的原因及对策分析摘要：水文气象预报关系着人们的生产生活，但其中也存在着较多的影响因素，导致水文气象预报存在一些误差。
预报误差的产生主要在于观测技术、工作人员的水平以及其他气候因素等方面。
相关部门应该根据水文气象预报的实际情况，找出误差的产生原因，并以此为依据规避预报误差，为人们的生产生活提供正确的指导。
文章主要就水文气象预报误差的产生原因及防治对策进行了分析。
关键词：水文气象预报；预报误差；原因及对策1.水文气象预报的重要性部分国民经济产业对于水文气象预报的依赖性较强，因而水文气象预报的精准性也影响着国民经济的发展。
利用水文气象预报进行防灾减灾，有效维护了我国部分国民经济产业类型的发展。
据统计，近些年来，我国在气象灾害中产生的经济损失比例逐年下降，从原来的3%至6%，下降到了如今的1%至3%，水文气象预报在其中发挥了关键作用。
例如，在长江汛期，由于我国相关部门具有可靠的水文气象预报，提醒沿江各地区制定了良好的预防方案，做好了防汛准备，在洪水到来之际，充足的防汛措施有效减少了洪水带来的经济损失。
但目前来讲，在水文气象预报方面，相关部门还没有攻克一些技术性难题，这导致了水文气象预报容易受到多种因素的影响，存在一定的误差，不利于为水利工程的防洪抗灾提供明确的指导。
因此，相关部门还需要加强科研力度，针对预报的误差原因，制定有效的解决对策。
2.水文预报的误差原因分析水文预报与气象预报具有较强的关联性，总体来说，两者密不可分，水文与气象应该是一个集合的整体，并应具有完整的预报效果，不仅能够及时反映天气情况，也能够对地质水文状况进行判断。
本文将水文与气象预报的误差进行分别说明。
2.1降雨量观测误差由于降雨量观测产生的误差，会直接影响水文预报的精准性，给防洪减灾工作带来影响。
造成降雨量观测存在误差的原因主要在于降水量观测仪器的安放位置不合理以及雨量站的分布密度不科学等，另外，与相关工作人员对于降水量观测仪器的日常巡查和维护也有较大的关系。
考虑水文预报不确定性的水库优化调度研究
考虑水文预报不确定性的水库优化调度研究摘要：水库是我国最主要的水资源调控工程之一，有着广泛的应用。
然而，当面对极端气候和不确定的气候变化时，水文预报所带来的不确定性引起了人们的关注，这也影响到了水库的优化调度。
基于此，本文在考虑水文预报不确定性的情况下，对水库优化调度进行简单探讨。
关键词：水文预报；不确定性；水库调度；优化1.水库调度的基本原理水库能够对径流的季节丰枯进行调节。
一般的，水库在汛期用于防洪调度而维持在较低的水位运行，在非汛期用于供水、发电等兴利调度而维持在较高水位运行。
与此同时，水库在汛末蓄水，利用库容储存汛期水量用于非汛期的供水、发电等。
这些调度特征都反映在水库调度图中，如图1所示。
图1 水库调度图示例水库优化调度是指在水库水量允许的情况下，通过对不同情况的预测和分析，合理地制定水库放水计划，从而达到统筹水库水资源的最大效益。
水库调度问题是水利工程领域的一个经典问题，其优化调度问题具有极高的实际应用价值和重要性，不仅能够为水利工程的管理提供重要的参考依据，还可以为生态环境的保护和节能减排做出积极贡献。
对于水库调度问题，其本质是一个经典的优化问题，涉及到多个变量、多个目标和多种约束条件。
在实际运用中，水库调度问题通常被转化为一个数学规划问题，以实现对水库的优化调度，保证水库各项运行指标达到最优。
在进行水库优化调度时，需要考虑多种因素，如水库的水文水资源情况、上游入库流量、下游供水要求、防洪能力等。
同时，水库还应该遵循一系列基本原则，如优先满足下游的需水要求、尽量减少泄洪造成的损失等。
在制定水库的优化调度方案时，应该综合考虑多种因素，合理地制定水库放水计划，达到最优的调度效果。
此外，在水库优化调度过程中，不确定性因素也需要重视。
水库优化调度是建立在对水文预报的基础上的，但水文预报的不确定性往往导致水库放水计划的不确定性，因此，在进行水库优化调度时，应该充分考虑水文预报的不确定性，制定灵活的优化调度方案，以应对不确定性因素的影响。
水文水资源测量不确定度问题探讨
水文水资源测量中对于测量仪器的检定和校准有着严格的要求，仪器的检定需要依据相关的规程规范操作，如果测量人员在检定和校准中没有严格依据检定规程，也会发生误差，对于这类误差是通过规范的检测操作来避免的。所以在校准过程中严格依据检定规程来完成检定和校准，但是部分企业中校准中采用非标方法，校准方法会存在很大的差异性，会影响到结果的准确性，会产生误差。测量环境也是一类不确定度的影响因素。在检定和校准中，外部环境发生的变化会产生误差，比如操作环境中存在磁场的作用，电路元件产生电场和静电的作用，测量环境不符合检定规程的要求，环境中存在湿度、压强以及振动等不利条件的影响都会作用于测量结果，导致测量误差的产生。
3.4电路因素的影响
电路元件在连续使用中会发生老化现象，因此数值的精度也会发生变化，而且这种变化通常难以发现，所以需要特别注意，要严格依据电路元件的设定的周期进行校准，以消除电路元件对检定产生的误差。可以结合元件的线性或非线性选择相应的处理方法，电流和电压的差异也会影响到元件的测量结果，比如元件本身存在电阻。在水文水资源测量中，要全面考虑系统因素对检定和校准产生的误差。虽然误差是不可避免的，但是要通过分析明确测量过程存在的不确定因素，以此来分析影响测量过程系统产生误差的主要原因，要针对这些原因采取相应的防范措施。在检定和校准过程中，要采取措施尽可以使测量仪器的测试值和真实值存在最小的差距。检定人员在校准过程除了要掌握必要操作技术，还要分析影响因素，以严谨的态度完成水文水资源测量工作。
1.水文水资源测量存在的不确定度分析
测量不确定度表征是指测量真值要在某个量值范围内存在的估计。由于测量不确定度的存在，所以测量中存在真值误差概念和误差理论，因此产生了相关的研究，依据测量结果评定会发生变革。在水文水资源的测量中，不确定度问题会影响到测量的效果。在水文水资源的测量中存在许多不确定因素，比如雨量、水位、流量、泥沙、蒸发等内容，所以水情和水质测报存在不确定性，这些内容是水文水资源测量的主要内容。计量过程要保证量值的准确性和可靠性。在当前的发展，许多领域对于水文水资源测量结果真实性提出了更高的要求，比如对于水行政执法与水事纠纷问题的仲裁等，需要借助的水文水资源测量结果，并且对于结果的质量要求较高，如果水质、水量等测量内容存在偏差，当事双方会有意见，甚至会发生诉讼行为，导致水文水资源测量部分会特别被动，并会因此产生经济损失；在水利工程的规划设计中和防汛抗旱的组织中也需要水文水资源测量结果。所以测量结果的可用性在一定程度上依赖于不确定度，测量过程的不确定度体现出测量结果的定量表征。所以在水文水资源的测量中，要对结果进行评价。
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水文预报不确定性研究
【摘要】水文预报是一种对未来水文情况做出的科学预测并发布预报的技术和作业，服务于国民经济、防洪调度等领域。
目前，我国已经开展的预报服务项目有洪水水位与流量、枯水水位与流量、含沙量、各种冰情、水质等。
尤其是对灾害性水文现象做出的预测，对降低洪涝灾害的危害性、保护人们生命的安全性、降低国民经济损失有着重要的作用。
但是水文预报始终存在着不确定性，无疑影响着水文预报工作的质量和准确性。
本文对水文预报不确定性进行了分析。
【关键词】水文预报；防洪调度；不确定性决策
0.概述
从20世纪60年代起，我国水文预报领域就应用了水情自动测报系统、现代控制理论等理论和技术。
直至今日，随着计算机技术及相关专业技术快速发展，我国水文预报工作的精度和预见性得到了显著提高。
但是对于一些突发性事件（暴雨等）往往却不能保证预报工作的精度和预见性，无法满足防洪减灾对预报信息的需求。
对于一些突发性事件，水文预报之所以存在一定的不稳定性，预报精度不足，除了与理论基础不足、水文模型缺陷和计算偏差等有关外，最主要的原因在于预测员对水文预报固有的不确定性分析不足，有时甚至忽略不计。
从自然角度考虑，洪水的发生过程是一个复杂的动态过程，既与气象因素有关又与地理因素有关；还与防洪工程体系密切相关。
技术角度分析，水文预报运用了许多的水文模型和参数，通过对输入、输出的水文、气象、地理等信息数据的分析和解释，给予专家的预报工作提供科学的依据。
无论是洪水发生的过程还是水文预报的过程，都有着一定的复杂性，且易受一些客观因素影响，造成了水文预报的不确定性。
倘若不能客观考虑水文预报的不确定性，就进行水文预报工作并不合理，也不科学。
从我国开展水文预报工作以来，我国先后应用了3种确定性洪水预报系统，但是确定的形式制约了对不确定信息数据的分析与利用，以致水文预报的结果缺乏足够的精度。
一旦预测结果不可靠、不精确，可能造成严重的损失和巨大的后果。
对此，有必要研究一个精度高、预见性好的水文预报系统，以准确分析水文预报中的不确定性因素及其对预报工作的影响。
1.水文预报不确定性研究进展
1.1水文现象不确定性研究及其进展
从当前来看，水文现象不确定性的研究方法主要有随机法和模糊法。
我们之所以要进行水文预报不确定性研究，主要目的在于揭示水文现象的变化规律，研制合理的水文模型，探讨水文现象不确定性与随机性、模糊性之间的关系，以便从根本上消除水文现象不确定性与随机性、模糊性之间的鸿沟。
下面对随机不确定性和模糊不确定分别进行了简要分析。
随机不确定性。
水文是一种自然现象，想要精确地描述其运动规律，将其解
释清楚，是比较困难的。
但是为了最大程度的准确掌握水文现象的规律和变化特点，并将其精准表述出来，最为恰当的方法就是把随机数学的理论与实际问题的物理过程紧密联系起来，提出了相空间预测法，对水文现象的确定性和随机性进行辩证统一的分析。
例如，龙羊峡水库、葛洲坝等地都使用了相空间预测法，预测结果令人相当满意。
模糊不确定性。
一些专业人士认为水文水资源系统中许多概念的外延存在着不确定性，并把它们规划为是一种典型而客观的模糊现象。
为此，基于模糊数学提出了“模糊水文学”概念，同时创造了一种模糊分析法以研究水文现象的不确定性。
这一种方法既具备传统方法的功能，也客服了预测因子的随机性所带来的困扰。
1.2概率水文预报研究进展
美国国家气象局基于贝叶斯理论研发了一个综合概率水文气象预报系统，该系统最大的优势就在于综合考虑了各方面的不确定性，并用函数的形式将水文预报的不确定性客观描述出来，并发布水位预报，以便满足防洪减灾、水库调度、船舶运行等对水文信息的精确性要求。
近些年，随着新理论、新技术在水文预报领域中的应用越来越多，概率水文气象预报系统得到了长足发展。
目前，我国概率水文预报方法主要有卡尔曼滤波法、随机模拟、贝叶斯方法等，方法多种多样，形式灵活多变。
鉴于贝叶斯概率水文预报方法的实用性和先进性，我国用贝叶斯方法吸收径流本身和预测模型等多种信息，并将二者有机结合在一起，以综合分析其中存在的多种不确定性因素。
结果证明，这样的方式既可以进行有效预测，也可以对模型进行客观而全面的评价，进而获得有用信息。
1.3水文模型
水文模型是是自然系统的抽象，真实世界的概化，是符号的综合体，是自然系统或部分自然系统的符号化，是数学模型用数学语言将自然现象符号化的的水文学应用，是为了模拟水文现象而建立的实体结构和数学结构与逻辑结构。
我们通过分析它、研究它来获得某地区水文的具体信息。
对用户而言，水文模型主要包括两大块，即水文学核心知识和技术外壳。
所谓的水文学核心知识就是关于水文学的各种定义，以及水情的各种描述。
发展至今，水文模型类型已是多种多样。
按照建模角度分为集总式水文模型和分布式水文模型；按照建模手段分为物理模型（实体模型）、电子模型、数学模型。
在信息技术快速发展的情况下，水文数学模型成为了水文预报领域中应用的最为广泛和深入的一种水文模型。
进一步细分的话，水文数学模型可分为概率模型、随机模型、线性模型和非线性模型等。
其中基于概率模型建立起来的概率水文预报方法的应用最为广泛。
由于每一种水文模型都有着一定的局限性，一些学者尝试通过两种或多种模型去研究水情，以期更为准确地获得所需信息。
2.水文预报发展展望
从水文预报发展情况来看，概率水文预报方法是水文预报发展的主要方向之
一。
其预报方法具备以下优势：（1）与传统的确定性水文预报方法相比，概率水文预报方法更加科学、合理，因为其容纳了不确定性现象的存在。
（2）利于调整水文情况观测，使警报和预报的风险标准更加科学。
（3）为预报员提供科学、可靠的决策依据，将最终的决策权交给预报员，使预报和决策之间实现了有机耦合。
由于洪水灾害是人类面临的危害性最大的自然灾害之一，人们对水文预报信息的精确性和可靠性有着最为迫切的需求。
这为水文预报不确定性研究工作既带来了挑战也带来了发展机遇。
因此，可做出以下5项分析：（1）加强水文预报机理研究，例如，研发分布式流于水文模型，对不同时间和空间的水文循环做一个更为深刻的研讨。
（2）通过天气预报、气象卫星等技术对降水进行定量预报，以解决不同时间、空间尺度的相容性问题，并设法提高天气预报的精确性并延长预见性。
（3）进一步健全水情自动测报系统，提高水情预报工作效率和质量，降低模型输入的观测与估计误差，为提高水文预报工作的精度奠定坚实基础。
（4）试图将概率水文预报引入作业预报系统中，并及时发布水文风险信息，让用户自己做出判断。
3.结论
据调查，洪水灾害在所有自然灾害中居首位，世界各地每年都会遭受不同程度的洪水灾害侵害。
为了降低洪水灾害的危害性、降低损失，应进一步提高水文预报的精确性和可靠性，以提高水文预报工作质量，加强水文预报工作研究，进一步提高水情预报精度、延长预报预见性，只有这样才能为防洪减灾方案的制定提供可靠的依据，以便有效应对各种突发的洪水灾害。
【参考文献】
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