利用氣象實時數據進行局地小尺度洪水短期預測

（新疆石河子巴音溝河流域管理處，石河子市，832000） 馬紅剛

1 簡述

在洪水監(jiān)測預警中，宏觀及區(qū)域大尺度洪水模擬和局地小尺度實時監(jiān)控與洪澇風險評估是當今防洪研究的重要方向。全球宏觀及區(qū)域大中尺度洪水模擬技術日漸成熟，趨于應用。局地小尺度實時監(jiān)控與洪澇風險評估研究相對落后。隨著我國綜合國力的不斷提高，截至2017年年底，我國建成自動雨量站53937座，建成自動水位站21022座，自動雨量站密度達到71km2/站，重點地區(qū)50km2/站，這些水文氣象基礎設施建設，為洪水短期預報和研究提供了依據。暴雨引發(fā)的山洪曾經對新疆奎屯河渠首，新疆巴音溝河渠首，新疆金溝河渠首都造成過水毀，給國家造成經濟損失，影響下游灌區(qū)正常供水。如果能夠提前幾個小時預報洪水，渠首管理人員提前調配閘門，可以減少洪水造成的損失。

2 巴音溝河流域概況

巴音溝河流域遠離海洋，地處歐亞大陸腹地，位于新疆天山北坡中段，準噶爾盆地南緣，東與金溝河相鄰，西與奎屯河接壤，南抵依連哈比爾尕山脈的哈爾阿特河33號冰川，北達古爾班通古特沙漠。其地理位置介于東經 84°45′～85°27′，北緯43°29′～44°58′之間。巴音溝河發(fā)源于天山北坡高山帶，既有高山冰川和永久性積雪補給，又有中、低山區(qū)季節(jié)性積雪和夏季降水補給。巴音溝河儲冰量 92×108m3，折合水量 74×108m3，年平均融水量1.50×108m3～2.00×108m3，徑流量由冰川融水約占年徑流量的25%～35%、降雨融雪混合補給約占年徑流量的45%～55%，地下水約占年徑流量的15%～25%組成。海拔3800m以上的冰川和永久性積雪為河流提供了充足的水源。地貌總體上從南到北依次為山地一前山丘陵一山麓傾斜平原一沖一湖積平原。

3 巴音溝河自動氣象監(jiān)測點和人工監(jiān)測點概況

圖1 巴音溝河自動氣象監(jiān)測點和人工監(jiān)測點分布

巴音溝河現(xiàn)有水文站3座，喇嘛廟水文站隸屬新疆烏蘇市，巴音溝河引水樞紐水文站隸屬新疆石河子市，安集海水庫水文站隸屬新疆石河子市；沙灣縣在安集海大峽谷處建一處自動水位站和雨量站（已水毀），在鹿角灣支流方向建一處自動水位站和雨量站，數據無法共享。石河子在安集海大峽谷建雨量站一座（已被破壞），在巴音山莊上游5km建水位站一座，在巴音山莊（渠首站）建水位站一座，雨量站一座，測洪纜道一座，數據無法共享。新疆氣象臺在巴音溝河牧場（隸屬烏蘇市），鹿角灣景區(qū)（隸屬沙灣縣），巴音山莊景區(qū)（（渠首站）隸屬石河子市），設立自動氣象站，實時數據可以共享。石河子在安集海大峽谷處設置臨時型洪水人工預報點。數據可以使用。（詳見圖1）

表1 2017年巴音溝河3次最大洪水前后降雨量

4 具體步驟

（1）首先利用手機微信打開新疆氣象臺通過尋找查詢到相關部位雨量站的實時信息，根據雨量情況分析研判，重點關注單小時降雨超過10mm,或者大面積降雨，累計降雨超過20mm。

（2）利用中游安集海大峽谷人工預報點預報洪水預報情況。

（3）利用閘樞紐水量記錄流量驗證，洪水預報和人工預報的情況。

（4）通過分析洪水變化情況和降雨變化情況分析規(guī)律。

（5）以后通過多年的記錄和分析建立相關洪水預報制度。

5 具體應用

（1）挑選2017年巴音溝河3次最大洪水，以及發(fā)生洪水前自動氣象站的降雨情況。（詳見表1）

（2）山區(qū)降雨和流量變化情況關系（詳見圖2）

圖2 山區(qū)降雨和流量變化情況

（3）具體案例。案例一、2017年6月22日19點20點上游鹿角灣降雨合計50mm,19點20分安集海大峽谷人工預報點，預報鹿角灣方向漲水漲水30m3/s，21點45分巴音山莊（渠首站）攔沙庫閘樞紐突遇洪水，洪水從40m3/s突然漲水至104.69m3/s.綜合分析此次洪水是降雨型洪水，洪水急漲急落特征明顯。案例二：2017年6月24日16點上游鹿角灣降雨17mm，19點08分安集海大峽谷人工預報點，預報鹿角灣方向漲水漲水100m3/秒，21點45分巴音山莊（渠首站）攔沙庫閘樞紐突遇洪水，洪水從40m3/s突然漲水至104.69m3/s.綜合分析此次洪水是降雨型洪水，洪水急漲急落特征明顯。案例三：2017年7月15日凌晨0.55分巴音溝河突遇洪水，攔沙庫20m過水斷面水位突然漲至2m，洪水從80m3/s突然漲水至108.76m3/s。事后調查，此次洪水，根據鹿角彎和巴音溝牧場的實時降雨天氣情況，可以明確大河與小河同時發(fā)生一小時內9mm降雨是此次洪水的主要誘因，人工測報站由于夜間未發(fā)現(xiàn)此次洪水。

6 使用一年自動氣象站進行預報的經驗

（1）2017年巴音溝河洪水主要由降雨型洪水形成。

（2）自動氣象站降雨量達到15～20mm,雨量峰值會產生洪水，洪水通過匯集，再通過3～7h會到達下游引水樞紐，為下游管理提供了3～7h的準備時間。

（3）自動氣象站數據隨時可以查詢更新，人工測報存在漏報，天黑無法準確預報等各種情況。

（4）由于自動氣象站不可能每次都在降雨極值中心，所以存在出現(xiàn)降雨大時水量不一定最大的情況。

（5）通過手機微信就可以查詢以上自動氣象站實時數據，簡單方便。小尺度的實時測報較為靈敏，也能為農業(yè)生產提供3h左右的準確預報。同時也能夠為旅游查詢目的地實時天氣情況。具體應用前景較多。

7 建議

國家投資建立了許多氣象自動監(jiān)測點，然而這些自動監(jiān)測點的數據并沒有共享，兵團和新疆地方的數據也沒有共享。管理權限主要集中在國家或者省一級的，沒有發(fā)揮大數據的“實時”“在線”“共享”的作用。如果開放實時數據，通過可以對上游數據加密，可以更好的發(fā)揮洪水預報作用。

縱向的流域管理跨越橫向的地區(qū)，多行業(yè)，多部門，在單一流域中應當成立由水利部門牽頭的跨地區(qū)多部門多行業(yè)的洪水預警體系，為高速公路，鐵路，電力、通訊設施，農業(yè)等部門進行洪水預警，橫向相鄰跨流域管理單位也應當建立溝通機制，突發(fā)洪水進行相互通報。避免新疆98年特大洪水造成的各類水毀事故的發(fā)生。