2023年7月,海河流域爆发大规模洪水,对京津冀地区的防洪工作提出了严峻挑战。中国水利部消息称,在近一年的时间里,北京基本建成了永定河官厅山峡段现代化雨情监测预报体系,为首都防汛安全构筑了“三道防线”。
**第一道防线:防线前移,延长“云中雨”观测时间**
在卢沟桥水文站,一座高耸的“铁塔”为这座有着百年历史的北京水文站增添了新的设备。
北京市水文总站副主任杜龙刚介绍道:“塔上正在运行的是相控阵型测雨雷达,每40秒扫描一圈,可以不间断地提供分钟级的实时降水数据。”
这套雷达与官厅山峡区间白草畔和东大坨的另外两套测雨雷达联网应用,共同构建了覆盖永定河流域北京段的“云中雨”监测体系。
北京的科技防汛“第一道防线”就是针对“云中雨”的雨情监测预报,它由气象卫星、测雨雷达、降雨预报模型、产汇流水文模型以及洪水演进水动力学模型组成。这套系统可以监测预报“云中雨”,并延伸产汇流和洪水演进预报,有效延长了降雨的观测时间。
北京市水文总站预报科副科长张欣表示:“测雨雷达可以对地面0到2公里垂直高度范围内的液态水进行超精细格点扫描和测量,这个高度最容易形成降雨。”
北京今年首次部署测雨雷达并组网应用,可以实时输出30米×30米的降水实况数据和3小时临近预报结果,对重点地区的降水强度、降水结构和降水变化趋势进行连续、高精度、高分辨率的监测。这与11部气象雷达协同应用,互为补充,实现了流域“云中雨”探测预报的高精度全覆盖。
**第二道防线:重点关注,提升“落地雨”计算**
在门头沟区王平镇韭园村,一条山洪沟道贯穿村庄南北,与沟道平行的道路和桥梁已经焕然一新,村庄的房屋也在进行最后的修缮,一改去年灾后的景象。北京市水务部门在沟道旁建立了山洪现地声光预警站,站点配备了摄像头、太阳能板和水位监测设备等,可以实时传输雨情监测数据,并对超过阈值的雨量和水位进行分级预警。
雨水情监测预报的“第二道防线”包括雨量站和汇流模型,可实现“落地雨”监测并预测产汇流和洪水演变。“官厅山峡区的雨量站由原有的 29 个增加到 256 个,实现了对 10 平方公里及以上流域、高风险区和行政村的全覆盖。”北京市水文总站副主任王亚娟表示,北京市整合了水务、气象等多部门资源,加密部署雨量站,弥补暴雨频发地区的监测空白,城市雨量站增加到 1900 多处,站网密度达到 8.5 平方公里/站,超过水利部的水文现代化监测指标,也远超大多数发达国家水平,确保了“落地雨”测量准确、稳定、快速传输。
第三道防线:以需求为导向,构建密集的“河中水”监测网络
与官厅山峡区的雨量站同样追求的目标,门头沟区陇驾庄水文站将“测得准、抓得住、报得出”的目标明确写在站房墙上。
去年洪水后,陇驾庄水文站结合水务灾后恢复重建项目,全面升级了防洪和测洪标准,增加了测洪设备(如水文站房加固、侧扫雷达、移动雷达波)和通讯设备(如 C 波段卫星、超短波电台),实现了全量程全自动在线监测,确保了极端天气条件下水文数据的测量、准确性和报告。
雨水情监测预报的“第三道防线”包括水文站和洪水演变模型,可实现站点洪水测量并预测洪水演变和传播。针对去年洪水期间卢沟桥——三家店区间产汇流规律的显著变化,北京市增建了 5 个水文站,实现卢沟桥——三家店区间沟道的全覆盖。全市新建了 90 个专用水文站,将 304 个水文站升级为堡垒站,结合新技术、新设备和传统监测手段,有效提高“河中水”预报精度,形成有力保障。
北京市山区面积占全市总面积的 61%,山洪灾害是该市最主要的洪涝灾害。“我们使用测雨雷达生成的‘云中雨’监测预报信息,结合地面站落地雨监测信息,每 15 分钟推动北京模型进行沟道产汇流和洪水演变分析,滚动生成监测预警。”北京市水务应急中心副主任潘兴瑶表示,全市围绕雨水情监测预报“三道防线”构建了“预报预警、监测预警、现场预警”的三阶段递进式预警体系,实现预警全覆盖和预警呼应闭环管理。
现代化雨水情监测预报体系建设正成为我国水利高质量发展的重要内容。近年来,水利部指导各地加快雨水情监测预报体系建设,强化“四预”措施,为水旱灾害防御提供强大的技术支撑。水利部要求:锚定“延长洪水预见期与提高洪水预报精度”的有效统一“一个目标”,抓住硬件和软件“两项重点”,加快构建气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测预报“三道防线”,不断提升预报预警预演预案“四预”能力,为洪水灾害防御、水资源管理和调配以及水利其他业务领域的决策管理提供前瞻性、科学性、精准性、安全性支持。这样的目标正在越来越多的地方变为现实。