黄河洪水预报

黄河流域洪水预报现状、存在问题与展望颜亦琪12，王春青 1, 陶新1，许珂艳1，范国庆1（1 黄委水文局 2 河海大学）摘要：洪水预报是黄河防洪的重要非工程措施，洪水拦、排、分滞的时机和水量都要求精确的洪水预报结果。

文章从洪水预报任务、预报模型方法、预报系统建设、预报工作体制等几个方面介绍了黄河流域洪水预报现状及存在问题。

也展望了黄河流域洪水预报的发展前景和今后的工作重点。

关键字：黄河流域；洪水预报；现状；存在问题；展望黄河洪水预报现状概述黄河是中国第二大河，是一条著名的多泥沙河流。

流域情况十分复杂，其显著特点是：水少沙多，水沙异源，河道迂回宛转，情况复杂多变；春有桃汛，夏秋有伏秋大汛，冬有凌汛；黄河下游河床不断淤积抬高，形成举世著名的地上“悬河”，对下游防汛造成巨大的威胁。

黄河流域图见图1.1。

洪水预报工作是防洪指挥、调度、决策的重要依据。

几十年来，针对黄河的特殊性，黄河几代水文工作者共同研制和引进了多种适用于黄河流域的预报模型方法和手段，并不断进行修正和改进。

在历年黄河防汛、水资源统一调度管理中发挥了不可替代的作用。

随着黄河的治理开发，对洪水预报提出了更新更高的要求。

同时为维持黄河健康生命而实施的一系列治黄实践，如调水调沙、小北干流放淤试验、利用桃汛洪水冲刷潼关高程试验，使黄河洪水预报工作变得更为艰巨，任务多、要求高。

图1.1 黄河流域图黄河洪水预报任务黄河洪水预报涉及整个黄河流域，包括黄河干支流主要控制站、大型水库、分滞洪区等，预报的重点区域是龙三区间（龙门至三门峡）、三花区间（三门峡至花园口）及黄河下游。

河段（区域）预报站点见图1.1，表1.1。

预报项目主要有洪峰流量、峰现时间、流量过程、下游各站洪峰水位。

近年来，为配合黄河调水调沙、黄河小北干流放淤和利用桃汛洪水冲刷潼关高程试验研究，增加了潼关站、小花区间（小浪底至花园口）日平均流量预报项目以及龙门站洪峰流量、峰现时间、500m3/s流量出现时间和持续时间、次洪水量、最大含沙量等要素的预报工作。

预报区域站点及项目见表1.1。

表1.1 黄河流域洪水预报任务洪水预报模型方法黄河上、中、下游所使用的洪水预报方法具有一定的区域性差别，这与区域的水文气象特征、资料条件和区域防汛重要程度等有关。

目前，黄河洪水预报的主要任务是中下游干支流主要站的洪水预报。

黄河上游主要预报方法黄河上游地区为半湿润半干旱地区。

暴雨强度较小, 洪水洪峰流量不大, 历时较长, 一般只能形成中下游洪水的基流。

黄河上游主要利用降雨产流经验相关，新安江三水源模型，马斯京根流量演算、经验修正等方法进行洪水预报。

黄河中游龙三区间主要预报方法黄河中游地区暴雨频繁、强度大、历时短, 形成的洪水具有洪峰高、历时短、含沙量大、陡涨陡落的特点, 是黄河下游的主要成灾洪水。

黄河龙三区间洪水预报难点主要有：干支流汇合、无控区间来水及漫滩流量演进。

所用的主要洪水预报方法有：（1）洪峰相关法用上游站洪峰或上游干支流相应洪峰流量合成与下游站洪峰建立相关。

考虑各站特点，加入各影响因子做为参数。

如吴堡站用洪峰涨率参数建立府谷~吴堡站相关图，华县站用峰形系数、区域降水、前期影响雨量做为参数建立临潼~华县复变数相关图。

（2）降雨径流相关及概化单位线对于未控区间，如各支流把口站以下的峡谷区间产生的暴雨洪水用降雨径流关系和概化单位线建立预报图。

（3）流量演算错误！未找到引用源。

一般洪水预报方法根据预报站点上游区间支流汇入情况选择“先合后演”、“先演后加”或“边演边加”的马斯京根变参数分段流量演算法进行洪水预报。

如潼关站，因龙门至潼关区间有渭河、汾河、北洛河三条支流汇入，其中渭河、北洛河是由潼关上游仅2-3km处汇入黄河。

在入黄前渭河、北洛河都是单独汇流，互不干扰。

因此，采用“先演后加法”进行流量演算。

黄河干流龙门的洪水和汾河的洪水在汾河入黄口处汇合，然后再往下游演进。

因此，采用“边演边加法”进行流量演算。

错误！未找到引用源。

漫滩洪水预报方法洪水漫滩后，其演进规律也相应地发生了变化，洪峰削减率增大，传播时间延长，具有水库的调蓄特征。

因此，根据河道实测淤积断面资料和水位站资料，用“蓄率中线法”分段建立方案，蓄率中线法的实质为图解式的水库调洪演算。

并对高含沙大洪水漫滩后泥沙淤积对洪水过程预报的影响建立了实时修正模型。

黄河三花区间主要预报方法三花区间洪水预报主要难点：漫滩流量、滩区蓄洪、高水位、传播时间，滞洪区应用后的洪水演进，信息不足、人类活动影响、高含沙水流等。

三花区间流域面积较大，自然地理条件比较复杂，加之降雨时空分布很不均匀，因此该区建立的是综合分散性模型，即将全区分块，每块又划分为若干单元，进行产汇流计算。

采用的产流模型有降雨径流相关模型、霍顿下渗模型、包夫顿下渗模型、新安江三水源模型和坦克模型，坡面汇流模型为经验单位线，河道汇流模型为马斯京根法。

此外，还有水库调洪演算、特殊问题处理及实时校正等计算模型方法。

一些分布式流域水文模型也在建设试用中，如全分布式Topkapi 水文模型。

霍顿模型也称超渗产流模型，在整个三花区间应用情况好于其它模型，这与区间的下垫面条件及降雨特性有关。

包夫顿模型也属超渗产流模型，该模型适应于沁河中上游区域。

新安江模型应用在三门峡至小浪底区间和小浪底、黑石关、武陟至花园口区间。

针对三花间的特殊问题，有如下处理方法1）中小水库群处理三花区间有中小水库400多座，这些水库一般只有溢洪口门，且无闸门控制，因此对洪水的影响主要是拦蓄作用，调蓄作用一般很小，水库拦蓄量采用流域填洼公式计算。

2）滞洪区处理本区有伊洛河的夹滩地区和沁河的沁北两处滞洪区，对于夹滩地区，当伊河龙门镇和洛河白马寺站流量分别超过3000 m3/s时，即有可能决堤滞洪，演算方法有马斯京根法、经验槽蓄法和水库蓄率中线法；沁北滞洪区当沁河流量超过2500m3/s时则自然滞洪，演算方法为马斯京根法。

3）实时校正模型由于流域特性和降雨分布的复杂性和多变性，用降雨径流或河道汇流作出的流量序列预报，有时误差很大，需进行实时校正。

本流域采用的是反馈模拟实时校正模型。

该模型是充分利用已获得的实测流量信息，并根据这些已出现的实测流量与原预报流量值的关系，对未来的预报流量值进行反馈模拟。

黄河下游主要预报方法黄河下游是举世闻名的“地上悬河”, 历史上曾多次发生决口和改道。

今天, 黄河下游洪水灾害的隐患依然存在, 主要表现在大洪水时漫堤决口对黄淮海平原的威胁和中常洪水时下游滩区180多万人民生命财产的安全问题。

所以，黄河下游洪水预报任务非常重要和艰巨。

黄河下游自花园口至河口，全长七百多公里，设有花园口、夹河滩、高村、孙口、艾山、泺口和利津七个水文站，河道由游荡型变为弯曲型。

一般洪水由主槽排泄，较大洪水则出槽漫滩。

黄河下游洪水预报难点主要为漫滩洪水演进和变动河床水位预报。

现在主要用的预报方法有洪峰流量相关和马斯京根流量演算，以及漫滩洪水经验处理方法。

还有针对洪水水位预报的多元回归模型、相应水位法、水力学模型、河流动力学模型、人工神经网络方法等。

漫滩洪水处理问题是一个难题，根据黄河下游河道滩区的水流特点，黄河水文工作者总结了以下几种洪水漫滩洪水的处理方法：1) 滩区蓄率中线法本法将每段河段的滩地概化为一个线性水库。

用马斯京根法做一般洪水演算，发生漫滩洪水时，漫滩流量以上部分再进行水库型调洪演算并扣除损失量，所得结果即为预报成果。

2) 滩区汇流系数法对河段中每块闭合（准闭合、非闭合）的滩地分别进行处理，洪水一边向下演进，一边沿途进滩调蓄。

本法也是以马斯京根法为基础进行一般洪水演算。

发生漫滩洪水时将洪水在入流断面分成滩、槽部分按不同汇流系数分别演算，最后叠加得到预报结果。

3) 逐滩演算法河道洪水在自上而下的演进过程中，实际上是不断经过各滩调蓄的。

分别对河段中主要滩地的作用进行处理。

河槽和滩地均用马斯京根法处理，但演算参数各不相同。

洪水流经每个滩地时，将漫滩水流与大河水流在入流断面处分开，分别进行洪水演算，最后在出流断面叠加。

预报手段和预报系统建设♦预报手段在洪水作业预报中，由于黄河暴雨洪水的复杂性和特殊性，需要利用多种预报手段进行作业预报，并对各种预报结果进行综合分析、对比和优选。

现在黄河流域洪水预报手段主要有：（1）纸质版的《黄河流域实用水文预报方案》。

该汇编选用的预报方案达168个，这些方案在历年洪水预报中发挥了重要作用，至今仍在广泛使用。

（2）多个预报软件系统，这些预报系统利用先进的计算机技术将应用在黄河流域的一个或几个预报模型方法集成起来，与实时水情数据库连接，具备信息查询、数据处理、模型率定和洪水预报功能，并有灵活简单的操作界面，提供各式输出。

是目前黄河洪水预报的主要手段。

♦预报系统建设情况：目前，黄河上已建成在使用的洪水预报系统有：黄河洪水预报系统；龙门、潼关、华县站洪水预报系统；小花间分布式水文模型预报系统；黄河下游水位预报系统。

渭河分布式水文模型预报系统；基于人工神经网络的黄河下游洪水智能预报系统。

其中黄河洪水预报系统是黄河最主要和最常用的洪水预报手段。

它的洪水预报覆盖范围为黄河中下游干支流重点河段，实现了黄河潼关～三门峡入库、黄河下游花园口以下河道洪水演进及三花区间降雨径流预报。

在建的洪水预报系统有：美国可视化河流预报系统（VisualRFS），欧洲水文气象EFFORTS洪水预报系统。

待建的洪水预报系统有：黄河中游小流域水沙作业预报系统。

先进技术的使用情况：黄河上近年来引进了许多国外先进水文模型，如瑞典的HBV模型，意大利的全分布式Topkapi水文模型，英国的半分布式Topmodel水文模型等。

黄河流域在各个洪水预报系统和专家会商系统的建设和使用中大量应用各种先进的计算机手段，如各类计算机交互技术，网络技术，数据库技术等，开发出一些C/S或B/S架构的多功能交互式洪水预报系统，将预报员从烦琐的手工作业中解脱出来。

目前，“3S”技术在黄河流域的应用处于初级阶段。

GIS目前应用最多，各分布式水文预报系统都基于GIS平台。

但RS遥感和GPS全球定位技术目前应用较少，主要有利用雷达和卫星收集空间降水信息。

现在黄河流域只有河源区与三花区间有所应用。

洪水预报中水文学与其他学科交叉应用技术是未来的发展方向，如与气象、地理、数学、力学、环境学等学科的交叉。

因为我们所要预报的对象是一个流域或是一个河段，它们本身不是孤立的，与各种学科因素息息相关。

黄河流域在多学科交叉研究方面一直在做着积极的探索。

洪水预报工作体制：（1）实行主班预报员制。

主班预报员在自己当班时间内时刻关注水情；负责组织洪水预报作业，在预报会商时主讲，为其他预报员提供尽可能多的洪水相关情况，编写水情简报等。

（2）实行会商制。

洪水预报制作完成之后，必须经过会商后方可对外发布。