日报标题:建了 54 座水文站,想要及时准确地预测洪水仍然很难 相关链接:全国多地遭遇强降雨洪涝 知乎用户,The grass was greener, The light was brighter 国内的情况不够了解,前几个月课上探讨过孟加拉国 Sirajganj 地区的防洪问题,可作参考。 孟加拉这个国家比较悲催,境内恒河、雅鲁藏布江和梅克纳三条大河交汇,下游还面临着海平面上升的威胁,防洪形势严峻。 他们的洪水预报体系是这样子构成的: 由水文模型 (NAM) 模拟降雨径流过程,由水动力模型 (MIKE 11) 模拟洪水传播过程。 前者主要依赖降雨信息,后者则和水位、流量有较大联系(构成初始条件和边界条件)。 另外模型的模拟还有赖于河网地形、糙率等信息,因此正如前面回答提到的,丰富的历史数据用来率定参数还是很重要的。 这样的模型预测准确度有多高呢?见图。 评判标准基于统计分析,例如 Good 对应的就是平均绝对误差 (MAE)≤ 0.15 meter 并且 r2 ≥ 0.9。 预报的准确度随提前期(Lead time)的增加逐渐下降,总体来看 24 小时预测相当准确,72 小时预测也相对可靠。 这种洪水预报一般称为确定性预报(Deterministic forecast),还有一种提前期更长的概率性预报(Probabilistic forecast),提前期可以十天甚至更长,一般这种预报就要依赖气象预报了。 例如欧盟委员会 Joint Research Centre 和 ECMWF 近几年联合开发的 GloFAS 系统提前期貌似已经可以达到一个月了,不过据我了解他们的模型缺少 验证(Validation),准确度就不得而知了。 (知乎日报注:为方便阅读,文中的一些专业词汇已经翻译为中文。) 蒋宪伟,很会玩游戏的水文工作者 学的水文,也在水文行业工作过一段时间,试着来回答这一问题,主要做个补充。 水文预测现在主要依靠模型来预测。 如果没有或资料较少,模型建立困难,不能通过实测数据进行校正,误差是比较大的,不过这类地区一般不太重要,不会制作模型进行预测预报。 一般而言,现在进行水文预报的地区都拥有十年及以上的历史实测资料(可能有缺测或站数较少的问题)。 国内就目前而言,在山区性河流及其流域的预报上,只要实时数据准确(主要是气象和水利工程的工况),误差极小。特别就长江流域而言,山区性的水文模型已十分完备。短期预报,洪峰和洪峰到达时间一般误差不超过 5%。长期预报,取决于气象预报的准确性。实时预报某一断面的洪水过程是完全没问题的。 但是出了长江流域,尤其在西北地区,水文预报稍微弱了一点,主要是降雨少,经济不发达,国内对此关注不多。实时预报可以,不过误差会大一点。 下面要说国内尚不成熟的领域,也是我主要参与过的领域——平原感潮河流的预测。平原感潮河流主要依靠水动力模型进行预测。相比于山区性河流,平原感潮河流复杂度要高出一阶,河道数量众多,要考虑潮水的潮落,且下垫面通常是水泥,四通八达的河道上闸和泵极多,完全不同于山区的简单产汇流。我工作中运用 MIKE 系列软件进行建模,主要依靠一维水动力模块(MIKE 11)。即使是在大部分数据资料齐全的情况下(数据质量比较差,不敢全部采用,用数学方法插补一部分),也只在具有典型代表性的位置才能良好拟合,某些位置的最大偏差大约在 10% 左右,这只是对历史的拟合而已,如果进行预测误差可能再扩大 3%-5%。且由于 MIKE 自身存在的问题,无法在城市化率较高的地方进行长期预报,也无法进行实时预报。 不过,国内也有公司已经完成了对平原感潮河流模型的商业化,据介绍效果良好,误差很小。记得可以进行实时预报,且展示的是包括城市土地在内的一整个二维平面的水文情况。 总体而言,国内水文预报在国际上还是处于比较领先的地位,当然也主要是国外模型在国内水土不服,国人只能奋发自强。 欢迎各位指正。 阅读原文