开通VIP，畅享免费电子书等14项超值服
首页
好书
留言交流
下载APP
联系客服
【沈鸿仁的回答(47票)】:
蟹妖。
在洪涝灾害的应对中，除借助于水库、堤坝、蓄滞洪区等工程措施直接对洪水进行拦截调蓄外，还大量依赖于洪水预报这种非工程措施，尤其是在决策阶段，洪水预报的结果和精度尤为重要。
下面正式开始啦。
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
按照上句话中“一定时期”的长短，一般又可分为短期预报（预见期3天以内）和中长期预报（预见期3天以上）。短期预报主要应用于防洪调度、抗灾抢险，中长期预报主要应用于水库调度。
（1）中长期预报，主要方法大致有天气学、统计学、能量学、动力学等四类，其中以统计学方法在实际中应用广泛。中长期预报最大的短板就是预测范围长，不确定性较大。此外，由于时间尺度大，中长期预报通常针对特定的预报对象进行预报，不注重水文过程，这点与短期预报不同。中长期预报就简单一提，重点谈短期预报。
（2）短期预报，时间尺度更加精细，注重过程预报，一般采样时段可以到1h，甚至30min，主要取决于降水数据的采集密度和流域的汇流时间，流域越小，一般时段越短。在作业预报精度评定中，不论采用何种预报方案，考核指标主要有三：绝对误差、相对误差和确定性系数，相应的还有四项许可误差：洪峰、峰现时间、径流深和过程预报许可误差，各项许可误差有相应的容差标准，最终根据许可误差得出预报的合格率和精度等级（甲、乙、丙）。具体请参考《水文情报预报规范》（GB/T 22482-2008）。
下面具体谈点洪水预报的方法。
一提到洪水预报，很多水文人脑子里蹦出来的第一个念头就是水文模型，其实这是有偏见的。水文模型只是在水文预报漫漫长路上逐渐发展起来的方法之一，之所以被很多人划上和洪水预报、甚至水文预报的等号，确实也是因为模型的一些优越性，下面再细谈。另外要“辟谣”的，是关于“水文模型”的基本概念，什么是水文模型？大多人脑子里蹦出来的又是一堆模型名儿：新安江模型？SWAT？MIKE SHE？其实，水文模型始于1850年——爱尔兰Mulvany提出的推理公式（Rational Method）。广义上讲，用于模拟水循环过程的这些“输入-输出”物理关系，都可被称作水文模型。我接下来仍然遵从现在大家的表达习惯，提水文模型就是指新安江模型这一类复杂模型。
理清了基本概念，继续回到我们的主线——洪水预报方法。按照预报方法可以分为两类：
（1）确定性预报。所谓“确定性”并非指报得一定准，而是这种方法是有一定物理基础的。我们都知道，自然界三大基本定律是不变的，地球上水的运动仍然遵循这些规律，这就构成了“可预报性”的物理基础。自然界的水循环是一个无法区分源头和结尾，蒸发、水汽输送、凝结、降水、下渗、径流等过程有机融合的过程，但从简化问题的角度，水文模型实质上就是一系列分块描述水循环过程的复杂数学物理方程，这些过程有的易于描述，比如降水量的观测已经比较成熟，但是流域蒸发的观测就非常困难，此时就出现了许多简化方式，比如采用器皿水面蒸发进行折算、参考作物蒸散发量折算等。讲到这里，相信你也发现了，水文模型还没能达到白箱模型的层次，里面包含了大量的简化和概化，这是预报结果产生误差的来源之一。关于水文模型具体的构架和原理，略略略略，再讲就成水文预报课了。
尽管水文模型还在发展，但是目前我国大江大河的预报已经广泛使用水文模型了，国内比较常用的模型譬如新安江模型、陕北模型，经过了许多实践检验，是可以应用于我国大部分地区作业预报中的，当然最终决策是否完全采用模型的结果，我没有看到全部，但基本推测肯定不是的。因为这又要回到模型自身的问题上了，以新安江模型为例，它既能用于A地，也能用于B地，是因为它参数可变，可以“适应”不同的流域。当然了，不是全国所有流域都适合，这又决定于它的结构，新安江模型本质是“蓄满产流”，适合于大多数湿润地区，对干旱地区则恐怕有些“疲软”。其他模型也类似，基本思路就是模型的参数率定、验证，精度达到一定要求就可以进行洪水预报了（怎么可能这么简单，这就拿去预报洪水，妥妥的报出来一堆*。实时洪水预报最要命的一步，误差修正！抛砖引玉至个儿去学，再讲真可以开课了==）。所以，这又引出了模型的第2个问题（第1个是结构啊，忘了吗？拍黑板）：参数问题。这个问题困扰了无数水文学者，当然也养活了一批人。参数问题到底啥问题，形象地讲，我和你用相同的模型，相同的程序和数据，模拟出来的效果可以天壤识别，即便精度相似，也可能不合理，为啥？参数还有物理意义，毕竟结构里是基于物理学概念推导的，如果失去了物理意义，那么在历史数据“训练”上可能有精度“还不错哟”的假象，一旦外延，又是一堆*。模型还有一个问题，就是刚刚括弧里提到的误差修正问题，在实际作业预报中，模型的输入：降水、气温、蒸发等要素都存在误差，噪声干扰对预报精度影响非常大。你想啊，再好的一锅鸡，你加些垃圾进锅里，煲出来的只能是毒鸡汤啊。
鉴于这些问题，水文模型预报的结果可以参考，但没法检验（等洪峰来了检验，那真的是等着看海吧）。不过，这不代表模型没有意义，它最大的意义就是提供了一个参考值，并且有一个决策的时间（预见期）。
补充1：模型方面知识。刚提到了水循环是个没头没尾的过程，但是水文模型不是！主流的水文模型几乎都是产流、汇流分步进行的，这和自然界过程当然不符。汇流部分值得一提，一提汇流，很多人脑海里就是Muskingum。河道汇流演算的方法很多，但最关键的是要先确定适用地区，一般马法在山区几乎万能，但是到了平原，已经不满足运动波假设，此时资料成熟最好使用水动力学方法——圣维南方程。典型的例子就是太湖流域模型（不知道百度）。另外多说一句，单个产汇流方法，比如马斯京根法，不能被称为一种洪水预报的方法，洪水预报方案里必须包括根据流域实际情况确定的产汇流方案。
补充2：突发性洪水预报。近几年国家层面对山洪预警、中小河流治理的投入很大，这是一项非常有意义的工作。像今年这样气候十分异常，导致大江大河都出现大洪水的情况，在平常年份是不常见的，但在山区，山洪的爆发确实非常常见。山洪，通常是指发生在山区、流域面积小于50km2以下的洪水，这些洪水最大的特点就是突发性和破坏性。短历时强降水引起山洪，还可能引起泥石流、滑坡等次生灾害，但是由于流域小，汇流时间很短（1～3h），还没来得及发布预报，洪峰都已经过了。介绍几种小流域常用的预报方法：降雨-径流关系，没错，你没看错，这就是目前我们国家许多地区仍在使用的预报方法，简单实用；瞬时单位线；推理公式。这些方法并不新颖，但是是水文分析计算的经典方法，对小流域也有较强的实用性。当然，水文模型在山洪预报预警中也有重要地位。
（2）概率预报。与确定性方法相对的，就是概率预报，这种预报方法并不是给出具体的预报值，而是报一个水文要素比如洪峰、洪量的置信区间。常见的比如贝叶斯公式、重采样等，都是比较主流的方法。这里就不再赘述。
总结一下：
（1）洪水预报的方法有很多，确定性方法如：较简单的方法如降雨-径流相关、推理公式，而水文模型是其中比较复杂的一种；概率预报是通过统计学方法预报的一种手段，给出的结果往往是某一置信区间的结果。
（2）水文模型只是对自然界原型的近似，因此本身的结构、参数都存在不确定性。水文模型需要的输入数据，比如降水、气温、蒸发等要素的量测也存在不确定性，因此，模型的精度并非完美。
（3）实时洪水预报不同于历史水文模拟，这里面还有一项关键技术：误差修正。另外，实时洪水预报依赖于功能比较完善的平台支撑，并非一个简单的模型程序就能满足要求。
（4）作业预报的精度评定规则有相关规范（《水文情报预报规范》（GB/T 22482-2008）），这可能略微不同于其他研究领域使用水文模型时采用的精度评定标准。规范是标配，具体研究时可再增加约束。
写得比较匆忙，如有错别字和笔误，请见谅。
沈鸿仁
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
同一个水文模型，在不同的地方使用，不同的人使用，效果千差万别。究其原因，模型还远没有发展到基于完全的物理机制，即便是现如今世界各地的研究者们使用的分布式水文模型，仍然存在“概念性”的部分。换句话说，自然界水的运动规律，只是被“盲人摸象”似的解释了片段或部分，远没有像“摄影”那样得到真实、全面的诠释。
正因如此，水文模型的应用依赖于模型的率定和验证，或者说模型的识别。在实时洪水预报中也如此，需要采用一部分有代表性的历史洪水率定模型参数，再应用至作业预报。这里隐含了一条假设：系统的时不变性，或者叫平稳性。
然而在许多研究中，我们碰到的问题是这条假设可能已经不成立。不论是气候系统的变化，还是人类对下垫面的改造直接或间接影响水循环过程，都深刻影响着水文模型的适用性，比如土地利用的变化、水库的蓄丰补枯、水土保持、农业灌溉等，这些过程还很难用严格的数学物理表达式反映到模型中。因此，当在受环境变化影响比较显著的地区适用模型时，可能就会面临怎么模拟都是一堆*的问题。
可见，水文模型还有很多需要完善的部分。今天补充的这一点可以说是近十年甚至未来至少十几年的研究热点，气候变化、人类活动，这些被我们听烂了的字眼，甚至让有的人觉得有人一提这些词就是为了噱头，其实不是。气候变化这个领域，尽管养活了一大批科研工作者，但真正对认识自然系统有价值的研究、或者在解释规律中有突破创新的研究仍然凤毛麟角。当然了，换个角度想，哪个学科的进步和突破是一帆风顺的？否定、再否定，才是事物前进发展的必经之路。
期待科技工作者们的进步吧^_^
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
7.8的回答里已经阐述了关于洪水可预报的基础和预报的手段，有人说你就提一个“规范”能说明预报精度吗？其实这个问题里“精确性”一次的表达就是个抽象的词，如何算精确呢？在作业预报中必须定量化，而定量化的依据就是8号回答里提到的“规范”，预报的洪水与真实的洪水相比，满足“规范”的许可误差容差要求，就可以认为是“精确”的，而规范还进一步对“精确”做了“甲乙丙”分级。
另外，水文模型数量繁多，我认为对于水文的学生而言，无论本科生、研究生，熟悉2～3个模型的结构和应用，就足矣（大多数学生只会run run run，别说写模型代码，结构都不知道就瞎用）。还有人说我咋老写新安江模型，你本科论文做的新安江模型吧。（翻白眼。那么喜欢挖，你蓝翔毕业的吧？）
有的童鞋翅膀还没硬，就天天嘴里操着一堆字母表示的模型，觉得自己用的模型洋气极了。我想问问你觉得城市和天然流域预报洪水有什么区别、长江和密西西比河的洪水有什么区别，你了解VIC模型每个version的区别吗，你了解Noah在美国应用的情况吗、能往中国套吗，你觉得spatial resolution对模型影响有多大，你觉得MIKE SHE能做长江中下游地区的洪水预报吗，你知道SWAT的HRU概念是谁提出来的吗，你觉得分布式模型会比概念性模型更适合于作业预报吗？
不知道就好好回去学点模型结构，写写代码，就算是河海的同学，也别觉得自己就精通新安江模型了，在我看来，大部分学过新安江模型的同学并没有真的领悟模型的核心。知道不等于理解，理解不等于会操作，会操作不等于会用，会用不等于会开发。这也是我之前提到的同一个模型，相同的程序，不同人预报的结果差别会很大。不然还要首席预报员干嘛？写好模型雇个大妈天天边嗑瓜子边滚动预报不得了。
。。。。。。。。。。
这个问题到此为止啦，也给大家拓展了很多研究性的内容。洪水预报也就这些事儿啦，再多讲要么是细枝末节的技术问题，要么是继续分化的研究方向，有兴趣的可以找点文献读读，比我讲的这些更有针对性。
祝大家周末愉快。
【李小乐的回答(13票)】:
谢邀，本人工作在水情前线，主要搞电站水文预报。
水文预报分为短期预报和中、长期预报，而洪水预报属于短期预报，其预见期一般小于24个小时。
洪水预报又分为河系预报和降雨径流预报，也可以为二者相结合。
降雨径流预报一般应用于区间面积较小，同时预报断面以上无水位站的情况。以预报断面为汇流终点，降雨作为输入，通过产汇流计算，得到预报断面的流量，其预见期受制于流域产汇流速度，说简单点就是流域植被条件好，蓄水能力强，产汇流过程就慢，预见期增长。目前我国应用最广泛，效果最好的降雨径流模型为新安江模型。
预报精度的评定不是单纯的误差计算，而是合格率的统计，具体如下：
预报值与实测值差值的百分比称为容许误差，洪水预报的容许误差为20%（流量预报）和5%（水位预报），在容许误差范围内的预报成果为合格预报，反之则是不合格，在进行一定次数的预报后，就需要进行合格率统计，合格率高于80%则达到甲等（最好水平），70%为乙等。
至于精度嘛，河系预报精度当然要高一些，一般都能达到甲等水平，降雨径流预报做得好，达到甲等也不是不能。
注：1、回答里面提到的专业名词可以百度，应该都有，如果不方便理解，欢迎追问。
2、欢迎大家探讨指正！
【颦卿的回答(2票)】:
谢邀。由于本人的研究方向偏气象，偏重于中长期的预报，所以对洪水预报了解的有限。
就我认为的，洪水预报以短期预报为主，一般来讲现有的水文模型运用在不同的流域经过长期的运行已经有了很好的预测精度，但这种预测预见期的方法主要基于实测降水，也就是说一旦确定了流域面上的降水分布，那么这些降水汇流至出口断面的时间和量级都是可以预测的，包括洪峰的形成，峰值以及持续过程。
为了延长预测的时间，现在的水文工作者不仅仅局限于径流的预测，而更多的关注降水的预测，水文与气象的连接点就是降水，可以这么解释，降水是气象研究的终点，同时是水文研究的起点。既然谈到了降水的预测，我也就稍微啰嗦一下。降水预测分短期，中期和长期，中长期的预测主要以统计规律入手，分析各种前期气象要素（比如说海温场，环流场等）对降水可能产生的影响，用统计学的方法建立预报模型，但这种预测精度很一般，大致能预测出降水的多或寡，只能做定性分析，而且这种模型预报可能还没那些有经验的工作人员预报的准=。=短期的预测目前来说精度还是比较高的，因为现今科学技术那么发达，有那么多的气象卫星、雷达探测，对于影响降水的天气系统的分析也已经很成熟，所以说现在的天气预报还是很准确的（三天之内）。当然极端事件像龙卷风这种东西还是很难去预测其强度，一来没有类似事件的数据（龙卷风一来，什么观测仪器都没了），而且这么大强度的龙卷发生的也比较少，即使发现有可能发生也不会发出预报（万一报出去没出现咋办）=。=所以前一段时间出现的龙卷风事件还是别吐槽气象局了。
最后，回归正题。现在的研究趋势就是水文与气象相结合，搞一些陆气耦合模型，以气象模型的输出作为水文模型的输入，提高洪水的预报期，当然任何模型最重要的还是提高精度，这也是水文和气象研究人员正在努力的方向。
【土雷的回答(2票)】:
不是洪水预报方向，完全根据自己的感觉强答，欢迎指正。
如果用一句话概括，那就是：根据降水大小来预测洪水，精度主要取决于降水数据是否准确。
洪水预报的基本过程是通过降水来计算河水径流，再根据径流去计算洪水峰值，规模，行成时间，持续时间等。进行洪水预报，需要采集的数据不仅有降水，还可能包括温度，风速，蒸腾，土壤类型，地形。更复杂的模型也许会考虑到流域内尤其是上游水库的蓄水量，水位，沟渠的排水效果等等，但是我觉得最直接最主要的驱动数据还是降水。
【张莫提的回答(6票)】:
谢邀。本科学的土木，我是来强答的。
洪水预报主要分为三个过程：洪水预测（flood forecasting），洪水预警（flood warning） 和 应急响应（energency response）。三者之间的关系见图。
(图片来源: Sene K. Flood warning, forecasting andemergency response[M]. Springer Science & Business Media, 2008.)
洪水预测过程主要利用水文模型（hydrological model）模拟降雨-径流过程，根据流域（catchment)的降水，蒸散，土壤湿度等观测数据预测流域流出的水量、峰值大小，峰值形成的时间。一个简单的降雨-径流模型（rainfall-runoffmodel）示意图如下。
如图 [忽略字丑]，净降水量（降水 - 蒸散）中的一部分渗入地下，形成基流（baseflow）；另一部分在地表成为地表径流（surface runoff）。基流和地表径流最终汇流到达流域出口，成为流出这个流域总的径流 [ 这个是我乱翻的]（dischange）。
根据流域流出的水量，利用水力模型(hydualic model)计算出水位，泛洪区（受洪水影响的范围）等。
好吧我也就读了三个月文献，刚开始有点儿懂了然后老板告诉我水文模型发展已经很成熟了建议我干点别的。。。(╯‵□′)╯︵┻━┻
而且有好多单词不会翻啊。。。???
所以。。我写不下去了。。。???
还以为终于可以试着在知乎上认真答题了呢 ???
好惭愧我还是默默去读文献吧 (?_?)
【王路的回答(1票)】:
谢邀。作为水文一线的工作人员，简单地说一下这个问题吧。
水文预报分为短期预报和中长期预报。
短期预报的方法一般就是上下游水文站建立洪水传播时间关系，可以结合集水面内降水量和支流汇流情况预测下游洪水量大小。这种预报一般都是基于历史资料归纳整理后作出的，在资料较全的地区预测是非常准确的。现在短期水文预报基本延续这种方法。短期洪水预报是非常准确的，但是媒体上很少会提前发布相关信息，是因为洪水量可以预测，但是受灾情况无法预测，所以短期洪水预报基本是防汛办掌握数据，暗中调动，老百姓一般是不知道的。
中长期水文预报则需要建立相应的数学模型。目前我国最成功的水文模型是新安江模型（请自行百度），通过大量的参数率定已经能比较准确的预报洪水过程。但是水文模型参数多难率定，没有现成的物理率定方法，多数都是实验数据，因此无法大规模推广。
在洪水预报方面，国外现在正在研究通过气象模型来进行预报。即通过气象卫星模拟降水过程，再根据现有的水文资料模拟产汇流过程，从而进行预报。这种预报在有资料的区域也是比较准确的，但是其准确性主要取决于气象预报是否准确和其他参数之间的联系是否复杂，是一个跨学科的领域。
现在很多的水文局已经开始研究城市水文，有些地区也取得了一定的研究成果，但是解决城市内涝主要还是在城市建设方面，要想达到经济与民生的平衡还需要很长的探索。
【火克金的回答(0票)】:
水文工作的可以回答，中小河流水位检测，实时测量，降水量是气象局播报的吧。
【淇奥的回答(0票)】:
强答一发。
去年就有人预测今年要发类似于98年的全国范围的大洪水了。为啥？因为出现了厄尔尼诺现象的征兆，而98年，也是因为厄尔尼诺现象导致洪水发生，所以可以预估2016年将要发生洪水。为此，全国范围内的水务局今年压力都很大的，都是按照九八洪水的标准来准备的。无奈雨太大，实在兜不住。
预测今年会发洪水的人无疑是预测对了，但是这种预测只是定性分析，肯定不是题主问的那种洪水预测。那么，到底怎么预测洪水呢？
目前常用的，是各种数值模型来根据气象预测信息模拟并预测的。可以看出，洪水的预测有两道坎：气象预测和洪水过程预测。地方性的气象预测的精度一般是三小时内基本准确，一天内的预测值得相信，三天内的基本上可以拿来当带伞还是不带伞的参考，一周的天气预报只能看看了，再长就没必要了。而全球性的气象预报能预测那种像厄尔尼诺现象这种周期长范围大的全球气候现象，也就能预测近几年的吧（这只是个人估计）。现在计算机技术发展很快，未来是什么样就不知道了。如果有需要会讲为什么这么说。
可以看出，根据气象局给的气象数据，洪水一般是这么预测的：气象局根据统计资料，先对这一年进行一个定性的估计。地方上的相关人士也会根据水文计算来搞个多少年一遇的设计降雨，然后把设计降雨带入模型计算一下。所以说现在只要知道了小时降雨量，相关人员大概都能猜到当地河川和城市淹没的大概情况了。说实话都实地检测、统计、计算过好多次了。
然后就到题主想知道的准确的洪水预测部分了。首先天上飞的那么多气象卫星或者地面上的气象雷达给出未来一段时间的降雨情况，这些降雨、当地上下游的流量、当地土地利用的相关参数、地形地貌等导入数值模型，数值模型计算出未来这段时间内洪水的过程，然后把计算结果提供给相关人员。
至于精度，那要看你数据的精度和你采用什么样的模型了。市面上经常用的MIKE, InfoWorks和xp-swmm之类的，这些都是把地表和排水系统模型化，参数和降雨调对了精度都相当可观的（淹没深度误差在10cm以内吧）。
其实模型不难，我都写了一个降雨模型。难得是模型的各种参数，这些参数没有长期的观测是没法获得的，中国现在其他的都不差，差的就是这个。以日本为例，日本各个地方的降雨观测站观测的各类气象数据都是能直接在日本气象厅网站上免费下载的。像一些大一点的气象观测站，一百年前的观测数据都有……他们在上世纪五六十年代就开始持续航空测绘了，而且这些数据真的在网上都能查到……
就回答到这吧……
【小学友的回答(0票)】:
政府排水没做好，预报再准，还是要斟。预报没有把我们走出困难，灾难还是一样发生。
【山东小马的回答(0票)】:
水文毕业生，尽管都基本都还给老师了。浙江某地市水利局。预报很难，短历时预报更难，尤其是防汛关键时刻要拿出数据给行政领导做决策难上加难。基本是气象预报降雨 水利估报，然后气象水利等部门会商，形成结果给行政领导决策。实际工作中主要是工作人员（水文测报算人员、防办人员、领导）的经验，长期分管防汛工作的领导经验很重要，经验 经验 经验。