走近御洪“尖板眼”——長江防洪預報調度系統

2019年5月，水利部組織開展長江流域防洪調度演練。本次演練以1998年長江洪水為背景，充分發揮以三峽水庫為核心的長江上中游水庫群聯合防洪作用，采取洪水預報與水庫調度運用相結合的手段，實現了全流域預報調度一體化、調度方案實時計算、快速比選、專家討論、上下溝通、會商決策同步開展。

在此次防洪調度演練中，長江委水文局研發的長江防洪預報調度系統因其強大的技術支撐作用而受到廣泛關注。輕點鼠標，重要水文節點各種實時、歷史信息躍然于屏幕之上；幾秒之內完成河系自動演算，提出多種預報調度方案。這套先進的預報調度系統，已然成為洪水防御決策的重要“利器”。

當前的長江水文情報預報中心會商室

讓我們一起走近“長江防洪預報調度系統”這個防御洪的“尖板眼”。

從零開始的突破之旅

20世紀90年代中期，長江洪水預報系統建設跨出了從無到有的歷史性一步，將長江水文真正推入信息化的“懷抱”。

1994年開始，長江委水文局謀劃建設第一代洪水預報系統。在借鑒國外先進技術建立水文預報計算模型的同時，長江委水文局在系統設計上開創性地提出了“交互式預報”概念。將預報員的經驗進行量化、規范化、計算機化，通過兩年時間的建設，第一代長江洪水預報系統---“長江專家交互式預報系統”誕生。“第一代洪水預報系統的誕生，成果是立竿見影的。”長江委水文局原局長王俊介紹，由于繁重的計算任務由計算機分擔，預報員之前大量花費在計算上的時間，可以用在思考通過模型計算出的預報結果是否準確，還需要做哪些調整，這些思考往往能讓預報結果變得更加精確。

在與1998年那場大洪水的博弈中，也正是這套預報系統在抗洪最關鍵的時刻，幫助水文專家準確作出了“沙市水位不會超過45.30米；超過45米的持續時間只有22小時；超額洪量只有2億立方米左右”的預報。科學的分析、準確的報告為中央決策提供了科學依據，避免了荊江分洪區的分洪運用，最大限度地降低了洪災損失。

一往無前的探索之路

新的技術不斷匯入，長江洪水預報系統建設接連開啟從有到優的新旅程，系統建設以實用為前提再上新臺階。

2003年6月，三峽工程首次蓄水，開始通航、發電，樞紐初步產生效益。在這“高峽出平湖”偉大構想取得重要階段性成果的喜人時刻，長江水文預報工作又迎來新的挑戰。

從2004年開始，長江委水文局在“長江專家交互式預報系統”的基礎上，開始研發基于B/S架構（瀏覽器/服務器架構）的通用型水文預報平臺。“開發過程，也是探索的過程和試錯的過程。”長江委水文局局長、時任水文氣象預報處處長的程海云說，“我們嘗試把當時最新的技術，運用到最合適的地方，期間我們走了不少的彎路，但我們一直沒有停下深入研發的腳步。”

“我們是專業的水文預報員，同時也是業余的系統開發員。”參與系統開發的長江水文預報員、現任長江水文情報預報中心（原水文氣象預報處）副主任鄒冰玉說，“為了做好系統開發，參與開發的人員都是在正常預報工作之余，通過自學或邀請專業老師授課來提高開發水平。”

憑借長江水文人特有的韌性和對實際工作需求的透徹理解，新系統的建設首次提出了建立模型庫、方法庫、平臺資源庫的新思路。

經過兩年的艱苦開發，2006年通用型水文預報平臺問世，這是第二代洪水預報系統，也是之后“長江防洪預報調度系統”的雛形。系統在通用化和平臺資源積累式發展上取得突破性進展，達到國際領先水平，并首先應用在三峽水庫防汛調度中，建立了“三峽水庫入庫站（寸灘、武隆）流量預報會商系統”，為實現三峽梯調中心與長江委信息交換和資源共享，建設宜昌、武漢、重慶三地四方預報會商等提供了技術平臺。

2004年開發的第二代洪水預報系統

新系統成功解決了三峽入庫洪水的預報難題，借助這套系統，2010年、2012年，長江委水文局提前五天，準確預報出三峽水庫最大入庫流量70000立方米每秒、71200立方米每秒，通過調度三峽水庫攔洪錯峰，確保了沙市水位不超過警戒水位，有效減輕了下游的防洪壓力，避免了千軍萬馬上堤巡查搶險。

量變到質變的歷史跨越

隨著流域內控制性水庫群的建成，預報與調度愈發不可分割，長江防洪預報調度系統應運而生，翻開了長江洪水預報的新篇章。

“調度離開了預報，就是無本之木，無法實施。而在水庫群體系中，沒有各水庫調度運行方案作為前置條件，洪水預報也將是茫然的。”長江委水文局副總工程師、曾任水文氣象預報處處長周新春解釋說，在長江委的統一部署下，長江委水文局革新理念，破除思維定式和工作慣性，積極下好預報調度一體化的“先手棋”。

從2014年開始，長江委水文局依托國家防汛抗旱指揮系統二期工程，集成以往優勢資源，傾力打造長江洪水預報系統的升級版---“長江防洪預報調度系統”。“系統匯集了流域30000多個報汛站點信息、各類氣象信息和降水模式預報，以及31個干支流預報調度體系849個預報節點（包括447個河系節點和402個子流域）、近百個調度對象，實現信息綜合展示、預報演算、交互式調度分析和會商決策支持等功能于一體，真正做到了預報調度分析信息化、實時動態化，所見即所得。最關鍵的是，系統可以根據實際調度需求，動態構建預報調度體系。”周新春介紹。

新的系統剛剛建成，便接連迎來2016長江中下游型洪水、2017年長江中游型洪水和2018年長江上游型洪水。而實際預報結果，給出了令人滿意的答案。特別是在應對2017年7月長江中游罕見大洪水時，在“控制城陵磯水位不超過34.4米保證水位”的調度目標下，長江防總在34個小時內，先后發出5道調度令，一步步將三峽出庫流量從27300立方米每秒削減到8000立方米每秒，為下游“減負”。

2019年5月28日，“長江防洪預報調度系統”應用在長江1998年洪水防洪調度推演中

“能在主汛期的7月份將三峽下泄流量降到8000立方米每秒，這是史無前例的，稍有不慎就可能帶來嚴重的后果。”長江委水旱災害防御局巡視員陳桂亞說，“借助于長江防洪預報調度系統這個‘利器’，水文預報專家更‘神’了”。

走出長江的全新啟航

如今，長江防洪預報調度系統已走出長江流域，并在服務“一帶一路”、經濟社會發展中得到推廣運用。進入新時代，長江防洪預報調度系統必將展現新的活力和作為。

“我們的系統在設計之初就聚焦‘管用’，緊貼使用者最關心的問題，用個時髦的話，就是‘用戶至上’。”程海云說，經過不斷更新換代的系統貼近最新技術，把不同功能細化成標準化的模塊，讓系統擁有了非常高的可塑性，可以實現個性化定制。

正因為長江防洪水預報調度系統的這些特性，如今系統早已走出長江流域，在廣東中小河流預報預警系統等建設中投入運用，并在老撾、巴基斯坦等水利工程建設中得到使用，服務經濟社會發展和“一帶一路”建設。同時，系統設計理念和相關技術也在向其他流域推廣。

“我們正在進入一個技術爆發的新時代，我們必須秉持開放合作態度，使系統不斷地得以進化。”長江水文情報預報中心主任閔要武說，隨著技術的不斷進步和硬件環境的不斷改善，系統運算會更加精確，幫助預報員的判斷更加趨于科學合理，讓預報員能夠實現集合預報、風險分析。”

“得益于二十余年接續滾動開發，長江防洪預報調度系統已經成為長江防洪實時調度不可或缺的工具。”長江委副主任金興平說道，“但圍繞長江流域100座水工程聯合調度這個大目標，我們仍有大量工作要做。首先是構建長江流域洪水模擬系統，其次是納入更多綜合信息，引入大數據挖掘和機器學習等人工智能新技術，構筑長江流域水工程綜合調度的預報調度一體化支撐平臺，為防洪調度、水量調度、泥沙調度、水生態調度及應急調度決策提供強有力的抓手。”

長江委防汛會商現場

在水文預報的戰場，永遠沒有最準確，只有更準確。不管時代如何變化，技術手段如何革新，水文人“團結、求實、奉獻、進取”的精神傳承不斷，對精確預報孜孜以求的初心不改，為防洪決策提供更有力的支撐、為長江兩岸百姓的福祉貢獻更多的力量的使命和擔當始終不變。（朱俊君 賈茜 周明 楊杰）