赣江中游流域面雨量及吉安气象洪涝指数预报方法

毛文清 ， 王华军

　　摘　要：介绍了赣江中游流域概况以及面雨量计算方法，并以吉安站为例，阐述了具体的流域气象洪涝指数预报方法。

　　关键词：流域　面雨量　洪涝　指数　预报

　　赣江中游流域距福建、广东不远，离海洋较近，具有中亚热带季风气候特点，雨量充沛，但丰而不均。春夏之交冷暖空气交绥于境内，常发生大～暴雨降水过程，带来洪涝灾害；夏秋之际在副热带高压控制之下，晴热少雨，常出现干旱。据统计，本流域局部水旱灾害每年都会发生，而较大的水灾平均3 a一遇，较大的旱灾平均4 a一遇。因此，研究流域面雨量及洪涝气象指数预报方法对于提高气象服务水平，增强防灾减灾能力具有重要意义。

1　赣江中游流域水资源概况

1.1　河流及水系

　　赣江是江西省最大的河流。赣江自赣州市～新干县为中游段，长294 km，落差63.6 m。其中赣州市～万安县共94 km滩多水急，形成有名的“十八滩”，水能资源丰富，建有万安水电站。赣江中游流域包括吉安市行政区所辖2区1市9县及萍乡市的莲花县。

　　赣江在万安良口～新干三湖段流经吉安市的万安、泰和、吉安、吉州、青原、吉水、峡江、新干等8个县市区，河长264 km，占赣江总长的35.2％。其中万安～新干上下落差40 m。中游河段纳入支流较多，汇入赣江的大小河流总流域面积为26 333 km ²。其中集水面积>1 000 km²的有遂川江、蜀水、孤江、禾水、泸水、乌江、洲湖河及牛吼江共8条，流域面积为22 467 km²；集水面积为100～1 000 km²的河流有武术水、横石水、湄湘河等66条 。以上主河流总长28 750 km，河网密度0.8 km/km²，且以赣江为中轴，水系呈东西两侧不对称和树枝状分布。

1.2　水资源数量

　　本流域多年平均降水量为1 556 mm，其中有近1/2的降水量被蒸发和渗入地下，产生的地表径流只有760 mm左右。其多年平均径流量(包括浅层地下水)为200.1亿m ³，人均占有水量为4 796 m³，每亩耕地平均占有水量为3 458 m³，水资源比较丰富。

　　本区的地下水主要赋存于第四纪疏松的砂砾含水层及低丘的大孔隙岩层间，地下水埋深3～5 m，含水层厚8～15 m。地下水主要来源于大气降水，其次是地表蓄水下渗及侧向补给等。全流域多年平均地下水总量为46.29亿m ³。

1.3　入、出境水量

　　流入、流出本流域的水量为入、出境水量。本流域的入境水量区域主要包括万安良口以上的赣州市，其次是湖南的桂东县、抚州市的乐安县及新余市，此外还有赣州市的兴国、南康2县小部分，总面积为3.93 km ²，总入境水量为303.8亿m³。

　　流出新干三湖断面的水量为本流域的出境水量，也就是入境水量加上流域内的产水量。全流域的多年平均出水量为503.9亿 m ³。

2　赣江中游流域降水概况

　　赣江中游流域降水量具有年、季差异大，地域差异大，雨季暴雨日数多等特点。

2.1　年际差异大

　　取流域各县(市)历年平均总雨量的几何平均值作为流域平均年降水量，则流域年平均降水总量为1 556 mm。其中以1997年2 129 mm为最多，以1963年1 018 mm为最少，2 a相差1 111 mm。由此可见，降水量多的年份，其降水量可以是降水量少的年份的2倍以上。从分县年降水总量来看，全流域以1961年井冈山2 774 mm为最多，以1963年万安799 mm为最少，两者相差超过3倍。

2.2　季际差异大

　　冬季(12～2月)平均总雨量为208 mm，占全年总雨量的13％，平均每月只占4％；雨季(3～6月)平均总雨量为838 mm，占全年总雨量的54％，其中6月份占15％，且雨量集中，是洪涝多发季节；夏季(7～9月)平均总雨量为366 mm，占全年总雨量的23％，此季因台风暴雨容易发生局部洪涝；秋季(10～11月)平均总雨量为145 mm，各月占全年总雨量的3％，是全年雨量最稀少的季节，不容易发生洪涝灾害。

2.3　地域差异大

　　冬半年由于降水总量不多，各县(区)平均月雨量差别不大。而雨季降水分布不均，地域差异大。一般来说，流域降水北部多于南部。以6月份为例，北部降水量为270 mm左右，而南部只有200 mm左右。夏季则南部多于北部，山区多于平原。

2.4　雨季暴雨日数多

　　全流域年暴雨日数平均为10 d左右，且北部多于南部。但各年暴雨日数很不相同，且暴雨主要集中在雨季。如1982年6月中旬，流域暴雨日数就有6 d，过程雨量达400多mm，致使境内大小江河洪水泛滥，赣江吉安站水位超过警戒线2.16 m。

3　赣江中游流域洪涝概况

　　以赣江吉安站水位为代表，根据防洪需要，将洪涝分为4级：最高水位超过52.00 m为1级，为洪涝年；超过警戒水位且水位达50.50～52.00 m时为2级，为大水年；警戒水位至49.00 m为3级，为小水年，此时不易出现洪涝；低于49.00 m为4级，为干旱年。据近51 a水位情况分析，可以发现：

　　(1) 近51 a中，赣江吉安站最高水位超过警戒水位的有24 a，占47％。

　　(2) 历史最高水位(调查结果)为1915年的55.10 m。自1950年至今，洪涝年最高水位从高到低依次为：1962年(54.05 m)，1968年(53.84 m)，1994年(53.32 m)，1961年(52.90 m)。

　　(3) 吉安站赣江水位低于警戒水位的年份有26 a，占51％；低于49 m的干旱年有9 a，占18％。其中干旱年最高水位从低到高依次为：1963年(45.97 m)，1971年(46.93 m)，1987年(47.73 m)，1967年(47.95 m)。

　　(4) 洪涝年最高水位主要出现在6月份，占73％。进入20世纪90年代后，赣江中游出现早汛。如1992年3月出现罕见洪涝，水位达52.73 m；1998年3月又出现更早洪水，最高水位达52.63 m。此外，1980年5月也出现1次洪涝。因此，除6月、3月、5月外，吉安站其它月份均未出现洪涝。

4　赣江中游流域面雨量预报方法

4.1　面雨量定义

　　在以往的气象服务中，一般把流域内各气象台站雨量相加并进行几何平均，作为全流域的平均面雨量。实际上，由于气象台站所代表的地域地貌不同，所代表的集水面积也不同，几何平均面雨量显然不能代表流域实际平均雨量。

　　如果能够在各不同地貌地域密布雨量测站，将数量众多的实测雨量进行平均，就可以逼近实际面雨量，但这在目前是不可能的。

　　基于气象台站雨量测值具有比较性、代表性的事实，我们把各气象台站所代表的实际流域面积乘以其实测雨量，将积进行累加，然后除以总流域面积，所得结果就可以认为是流域的平均面雨量。

4.2　面雨量计算方法

　　(1) 读取江西省环境预报中心发布的赣江中游网格点雨量预报数据，也可同时读取Hlafs或Maps数值预报网格点雨量预报数据。

　　设某站所处网格四周的4个网格点预报雨量分别为r₁、r₂、r₃、r₄，则此站的雨量Ri为：

　　R_i=b₁·r₁＋b₂·r₂＋b₃·r₃＋b₄·r₄               (1)

　　式中b_i=(1-3d_i/d₁+d₂+d₃+d₄)，di为站点到网格点i的距离，b₁＋b₂＋b₃＋b₄=1。

　　(2) 面雨量R求取方法

　　R=(R₁·S₁＋R₂·S₂＋……＋R₁₂·S₁₂)/26 333          (2)

　　式中S_i为雨量代表站所代表的区域面积；26 333为流域总面积，单位为km²。

　　(3) 业务应用

　　可用TC和VC＋＋语言编制程序模块。其中先用TC编制资料的读取、面雨量预报值的计算和预报结论的生成程序，并将程序加入Micaps资料处理机的datatime.tab中，使之每天自动生成面雨量预报结论并存盘，然后用VC＋＋编制预报结论的调阅程序(程序略)。因此，利用Micaps操作平台，每天可以2次分别从省环境预报中心、Hlafs、Maps得到3种不同的赣江中游流域面雨量预报值。

5　赣江中游流域气象洪涝指数预报方法

5.1　气象洪涝指数定义

　　洪涝指数是度量降水可能产生洪涝的强度。洪涝指数与降水强度、降水持续时间、降水分布、暴雨中心位置等气象因素有关，还与地理地貌、河道长短、支流多少、前期蓄水量、土壤湿度、植被覆盖、下游顶托等自然条件有关。不过，河流发生洪水主要是由强降水和连续暴雨过程所致。因此，根据江河较长时期的实测雨量和洪涝水位资料，可以较好地推算出洪涝指数强度。

　　赣江吉安站警戒水位为50.50 m。当水位达到49 m时，便进入汛期服务阶段。为此，我们将赣江吉安站水位涨幅作为预报因子Y，其对应的气象洪涝指数等级和赣江吉安站水位如表1所示。

5.2　气象洪涝指数计算方法

　　赣江中游吉安站洪涝水位除受上游降水直接影响外，还受赣江上中游交界处的万安水库水位调度影响。因此，仅根据上中游降水来推算赣江中游水位涨幅是极其困难的。我们把万安水库水位涨幅和吉安水位涨幅综合为1个总水位涨幅Y总涨幅，并将赣江上中游的流域影响集水面分为3个区：

　　(1) 1区：泰和、遂川、万安、井冈山；

　　(2) 2区：赣州、上犹、兴国、崇义、南康、大余、于都；

　　(3) 3区：石城、会昌、瑞金、安远、龙南、全南。

　　以上3区对应的降水时段分别为前24 h、前24～48 h、前48～72 h。

　　分别计算雨量与水位总涨幅的相关系数，并建立以Y总涨幅为预报对象的多元线性回归方程：

Y_总涨幅=0.27183＋0.01804×x₁＋0.01724×x₂－0.0015×x₃＋0.00668×x₄   (3)

　　如果以Y库涨幅代表万安水电站水位涨幅，则赣江吉安站水位涨幅Y为：

Y=Y_总涨幅－Y_库涨幅             (4)

　　式中：x₁为3区域累计相当雨量均值，相关系数0.80；x₂为第2区域累计相当雨量，相关系数0.71；x₃为第1区域累计相当雨量，相关系数0.42；x₄为第3区域累计相当雨量，相关系数0.52。

5.2　业务应用

　　可用TB和VC＋＋语言编制程序模块。先用TB编制GD－05报中降水资料的读取存盘程序，并将程序加入Micaps资料处理机的datatime.tab中，使之每天自动生成洪涝指数预报所需的有关降水资料，然后用VC＋＋编制洪涝指数预报计算及发布程序(程序略)。

　　当汛期赣江吉安站水位≥49 m时，可启动气象洪涝指数系统，每天自动输出Y总涨幅数据。将Y总涨幅减去万安水电站水位涨幅Y库涨幅，便得到赣江吉安站水位净涨幅Y。再由表1可得到气象洪涝指数等级，从而直接向防汛决策部门开展相关服务。

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第一作者简介：毛文清(1946－)，男，高级工程师，主要从事天气气候分析工作.