澳大利亞：水文預報助力水資源管理

童國慶

目前，澳大利亞遭受極端干旱，在這種情況下，保證農(nóng)村和城市供水，水資源管理者將面臨著許多挑戰(zhàn)。例如，如何優(yōu)化供水的投資和運營成本，以便更好地利用有限的水資源。是否有必要建設海水淡化廠，或者建設一個新的水壩，建設什么樣規(guī)模的水壩等。

水資源管理者必須對現(xiàn)有的水資源進行優(yōu)化調(diào)度，想方設法滿足城市、農(nóng)村和環(huán)境部門的用水要求。大型流域的用水需求隨時間的變化而不同，水資源管理者需要對不同時間尺度的來水情況做出判斷，例如數(shù)天、數(shù)周、數(shù)月，或者數(shù)年的情況，而要正確地對這些要素做出判斷，必須了解不同區(qū)域的水文、氣象規(guī)律。

為了保證長期的用水安全，水資源管理者需要應對未來氣候的確定性，以及各部門用水需求的不確定性。特別是氣候變化模型預測的準確度，受制于一些不確定性的因素，因此，完全依賴于氣候模型進行預測也是不理智的，一個比較審慎的做法，是綜合考慮各種氣候風險。預測未來的來水情況，時間尺度可以從數(shù)天擴展到數(shù)星期，或者數(shù)個季節(jié)，這種預測并不是一件容易的事情。然而，這方面的預測成果，對于水資源管理者來說，可能是非常重要的。這種預測牽涉他們關(guān)心的問題：大壩中可以保存多少水量，輸水系統(tǒng)能夠輸送多少水量，需水量是多少，空間分布如何？水權(quán)代表多少水量，優(yōu)先順序是什么？蒸發(fā)和損失的水量是多少？在現(xiàn)在流域水文條件下，預測到有多少水損失于輸水系統(tǒng)，水損失的空間分布如何？下周、下個月、下個季節(jié)，或者明年河流的入流是多少？

水資源管理者一般都經(jīng)驗豐富，他們會不失時機地規(guī)避各種風險。例如，他們設計了創(chuàng)新的工程方法，以解決目前的水資源供需矛盾。但是，確定水資源輸送過程中的蒸發(fā)損失和傳輸損失，仍然是挑戰(zhàn)水資源管理者的關(guān)鍵性問題。其他的挑戰(zhàn)還包括確定河流未來的入流情況，以及如何最優(yōu)化地使用預測水量等。在澳大利亞，這些問題都可通過擴展的水文預報服務來解決。

澳大利亞對季節(jié)性河川徑流預報需求已經(jīng)存在很多年了，澳大利亞政府最近在水利信息化方面的投資就是為了解決這一需求。可靠的季節(jié)徑流預報是水資源合理分配的關(guān)鍵，也是水市場、水規(guī)劃、水管理，以及抗旱的關(guān)鍵性信息。

季節(jié)徑流預報可以通過使用動態(tài)、統(tǒng)計或混合式模型的方法得到。統(tǒng)計方法直接基于觀測數(shù)據(jù)。很多氣候因素基于大氣壓力和海表溫度，與未來的季節(jié)性降雨有關(guān)系。研究人員利用這些關(guān)系，可以提前數(shù)月或者一個季節(jié)進行河流的徑流預報。澳大利亞的國家氣象局已經(jīng)在2010年12月啟動了新的季節(jié)徑流預報服務。該服務能夠預測河流中的某個站點在未來3個月的全部徑流量，也能預測水庫未來可能注入的水量。現(xiàn)在，這種服務功能能夠為澳大利亞國內(nèi)的74個流域提供預測服務。

季節(jié)徑流預報的動力學模型，主要是基于動態(tài)氣候模式及其他氣候變量進行預測，然后再將結(jié)果輸入水文模型進行徑流預報。“動態(tài)氣候預測”是指使用了海洋和大氣環(huán)流模式的季節(jié)徑流預報方法。研究人員使用澳大利亞海洋大氣預測模型（POAMA）得到降雨量的預報結(jié)果，再與歷史模擬的方法相結(jié)合，得到流域的日雨量預測結(jié)果。上述模型得到的結(jié)果再輸入到概念性降雨徑流模型中進行預報，這個過程可能比較復雜。澳大利亞現(xiàn)在能夠?qū)?8個流域提供1個月到3個月的動態(tài)預測結(jié)果。

未來中長期的來水量預測，到底是使用統(tǒng)計方法，還是使用動態(tài)徑流的方法，主要取決于預報對象所處的位置，以及預報的時間長短。由于統(tǒng)計模型和動態(tài)模型是互補的，可以把兩種預報結(jié)果結(jié)合起來考慮，這比單獨使用一種方法的預測更準確和可靠。