水利測(cè)雨雷達(dá)產(chǎn)品在不同強(qiáng)度降雨過程中的表現(xiàn)評(píng)估

Evaluation of water control precipitation radar products in rainfall processes of different intensities

趙占鋒1，王琳3，朱自偉孫福寶1劉文彬12，春鵬，田富強(qiáng)，周艏，楊帆戚友存1

1.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地水循環(huán)及地表過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100101，北京；2.中國科學(xué)院大學(xué)，100049，北京；3.水利部信息中心，100053，北京；4.清華大學(xué)水圈科學(xué)與水利工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100084，北京；5.廣東省水文局，510150，廣州

摘要：水利測(cè)雨雷達(dá)能進(jìn)行精細(xì)化面雨量監(jiān)測(cè)，是推動(dòng)水文測(cè)雨作業(yè)提檔升級(jí)，提升預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”能力的核心裝備。建設(shè)水利測(cè)雨雷達(dá)是加快構(gòu)建現(xiàn)代化雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)體系的重要任務(wù)。本文以位于平原區(qū)的海河流域大清河水系為試點(diǎn)研究區(qū)，選取2023年、2024年汛期水利測(cè)雨雷達(dá)監(jiān)測(cè)的不同強(qiáng)度典型降雨過程，系統(tǒng)評(píng)估了水利測(cè)雨雷達(dá)及其定量降水估測(cè)（Quantitative Precipitation Estimation，簡(jiǎn)稱 QPE）產(chǎn)品。研究結(jié)果表明，兩次典型降雨過程中水利測(cè)雨雷達(dá)QPE產(chǎn)品與地面雨量站小時(shí)降雨量的相關(guān)系數(shù)分別為0.768和0.901，驗(yàn)證了組網(wǎng)雷達(dá)及其算法對(duì)強(qiáng)降雨雨強(qiáng)和落區(qū)的高精度捕捉能力。按雨強(qiáng)大小進(jìn)行劃分評(píng)估顯示，隨著雨強(qiáng)增大，雷達(dá)反演結(jié)果的偏差有適度升高趨勢(shì)，未來仍需通過持續(xù)改進(jìn)衰減訂正等核心算法來進(jìn)一步提升強(qiáng)降雨監(jiān)測(cè)精度?；诋?dāng)前水利各級(jí)單位水利測(cè)雨雷達(dá)的建設(shè)和應(yīng)用情況，結(jié)合水利測(cè)雨雷達(dá)的主要優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用成效，從業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè)、質(zhì)量評(píng)估、算力環(huán)境、預(yù)報(bào)模型等方面提出了規(guī)劃應(yīng)用和建設(shè)管理建議。

關(guān)鍵詞：水利測(cè)雨雷達(dá)；大清河流域；不同強(qiáng)度降雨；試點(diǎn)應(yīng)用；雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)體系；“四預(yù)”；定量降水估測(cè)

作者簡(jiǎn)介：趙占鋒，副研究員，主要從事水文水資源方面研究。

通信作者：戚友存，研究員，主要從事雷達(dá)水文學(xué)方面研究。E-mail：youcun.qi@igsnrr.ac.cn

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金氣象聯(lián)合基金項(xiàng)目（U2442201）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2026.04.003

我國是全球氣候變化敏感區(qū)和影響顯著區(qū)，極端天氣引發(fā)不同強(qiáng)度降雨過程，特別是“七下八上”防汛關(guān)鍵期暴雨洪水頻發(fā)重發(fā)。例如2025年極端暴雨事件中，山東萊蕪強(qiáng)降雨最大點(diǎn)雨量309.5mm，面雨量較歷史同期偏多12倍；北京密云遭遇局地特大暴雨，最大點(diǎn)雨量298mm，受遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)水汽輸送與地形抬升共同影響，清水河流域面雨量達(dá)261mm；甘肅榆中興隆山站24h降雨量220.2mm，達(dá)當(dāng)?shù)啬昃邓康?7%，重現(xiàn)期超200年，強(qiáng)降雨引發(fā)山洪并造成人員傷亡；吉林集安出現(xiàn)極端短時(shí)強(qiáng)降水，最大6h降雨量205mm。

氣候變化的不確定性為流域防洪減災(zāi)帶來新挑戰(zhàn)。然而，我國水旱災(zāi)害防御仍存在短板，尤其是暴雨監(jiān)測(cè)預(yù)警的覆蓋范圍與精準(zhǔn)度有待進(jìn)一步提升。水利測(cè)雨雷達(dá)作為推動(dòng)水文測(cè)雨作業(yè)提檔升級(jí)的專業(yè)裝備，正成為強(qiáng)化“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）能力的核心支撐。自2020年起，水利部門在河北雄安新區(qū)、湖南湘江流域等區(qū)域開展高精度X波段水利測(cè)雨雷達(dá)試點(diǎn)應(yīng)用。截至2025年年底，全國已建成212部水利測(cè)雨雷達(dá)，監(jiān)測(cè)范圍涉及110條河流，初步形成了一張重要的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。2025年年底，長(zhǎng)江干流首套水利測(cè)雨雷達(dá)系統(tǒng)順利完成部署，標(biāo)志著我國在重大水利基礎(chǔ)設(shè)施的雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)布局上取得進(jìn)展。當(dāng)前，水利部門正從戰(zhàn)略部署、技術(shù)融合、標(biāo)準(zhǔn)制定和人才培養(yǎng)等多方面系統(tǒng)推動(dòng)其發(fā)展，旨在通過分鐘級(jí)、高時(shí)空分辨率的立體觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)雨水情監(jiān)測(cè)從被動(dòng)應(yīng)對(duì)“落地雨”到主動(dòng)預(yù)警“云中雨”的轉(zhuǎn)變，為暴雨洪水防御搶占關(guān)鍵預(yù)見期。

本文以位于平原區(qū)的海河流域大清河水系為試點(diǎn)研究區(qū)，選取2023年、2024年不同強(qiáng)度降雨事件，結(jié)合已有定量降水估測(cè)QPE算法進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估分析，闡述水利測(cè)雨雷達(dá)在不同降雨情境下的表現(xiàn)，并結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用情況提出促進(jìn)水利測(cè)雨雷達(dá)裝備和技術(shù)發(fā)展的建議。

試點(diǎn)區(qū)概況

1.試點(diǎn)區(qū)介紹

大清河水系位于海河流域中部，西起太行山，東至渤海灣，北接永定河及海河干流，南鄰子牙河，是海河流域致災(zāi)暴雨的典型頻發(fā)區(qū)，其暴雨類型復(fù)雜、致災(zāi)性強(qiáng)。歷史上該水系洪水災(zāi)害頻繁，如1956年、1963年、2012年、2023年洪水，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重影響。大清河水系暴雨主要由強(qiáng)徑向環(huán)流引發(fā)，常受地形抬升作用在太行山東麓迎風(fēng)坡形成。華北極端暴雨絕大多數(shù)是深厚的高空槽系統(tǒng)槽前西南氣流受到東側(cè)高壓阻擋后形成的，具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣、累計(jì)雨量大的特點(diǎn)。這種復(fù)雜且多樣的暴雨機(jī)理，對(duì)精細(xì)化、全天候的雨量監(jiān)測(cè)提出了極高要求。

水利測(cè)雨雷達(dá)大清河試點(diǎn)，由水利部信息中心聯(lián)合河北省水文勘測(cè)研究中心、中科院地理科學(xué)與資源研究所及設(shè)備廠家共同開展，主要覆蓋雄安新區(qū)及周邊地區(qū)。綜合考慮雷達(dá)有效組網(wǎng)探測(cè)距離，用地、水、電、路、網(wǎng)情況及施工條件，電磁環(huán)境及地形和地理氣候特點(diǎn)，選址北河店站、棗林莊站、東茨村站、北辛店站，于2021年12月全部投入運(yùn)行，4部測(cè)雨雷達(dá)控制總面積1.81萬km2，自2022年汛期雷達(dá)監(jiān)測(cè)已實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸。

2.降雨數(shù)據(jù)選取

2023年個(gè)例選取海河流域“23·7”流域性特大洪水期間降雨過程，2024年個(gè)例選取5月25日河北全省大范圍弱降雨過程。

2023年7月29日—8月1日，臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”殘余環(huán)流挾豐沛水汽北上，受到華北北部“高壓壩”攔截，加上太行山和燕山山脈地形抬升等共同作用，京津冀地區(qū)出現(xiàn)一輪歷史罕見極端暴雨過程。大清河流域降雨過程集中在7月30日—31日，暴雨中心位于大清河北支拒馬河，具有峰高量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。“23·7”降雨量等值線圖顯示，大清河系中上游、子牙河系上游、漳衛(wèi)河系中部及官廳山峽地區(qū)局地降雨量超過300mm。自動(dòng)站雨量計(jì)監(jiān)測(cè)顯示，7月31日8時(shí)—8月1日8時(shí)的強(qiáng)降雨過程，試點(diǎn)區(qū)雨強(qiáng)最高近60mm/h。

2024年5月25日，受蒙古國東移南下冷空氣影響，預(yù)報(bào)河北大部地區(qū)有大范圍降雨，保定、雄安新區(qū)、廊坊、滄州局地有暴雨，并伴有強(qiáng)對(duì)流天氣。自動(dòng)站雨量計(jì)監(jiān)測(cè)顯示，9時(shí)—15時(shí)，試點(diǎn)區(qū)雨強(qiáng)大多在15mm/h以下，僅個(gè)別站點(diǎn)雨強(qiáng)達(dá)到15~20mm/h。

3.QPE技術(shù)及評(píng)估指標(biāo)

本文采用的水利測(cè)雨雷達(dá)降水組網(wǎng)融合技術(shù)主要包括以下流程。

①質(zhì)量控制。使用水利測(cè)雨雷達(dá)雙偏振觀測(cè)，依據(jù)降水回波和非降水回波存在的觀測(cè)差異，通過設(shè)置閾值對(duì)雷達(dá)回波進(jìn)行質(zhì)量控制，去除非降水回波的影響。

②掃描仰角計(jì)算。根據(jù)地理位置信息和地形、建筑等信息，計(jì)算水利測(cè)雨雷達(dá)不同方位角和仰角電磁波受到遮擋的情況，選擇遮擋率小于50%的最低仰角用于降水反演。

③降水率計(jì)算。基于雨滴譜觀測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)適用于試點(diǎn)區(qū)的降水反演算子，建立降水反演方法用于單部水利測(cè)雨雷達(dá)降水估計(jì)。由于X波段雷達(dá)在經(jīng)過強(qiáng)降水區(qū)時(shí)，反射率（）和差分反射率（_DR）會(huì)受到衰減影響，因此計(jì)算降水率需要對(duì)_DR進(jìn)行衰減訂正。本研究中使用的X波段水利測(cè)雨雷達(dá)已經(jīng)內(nèi)置了衰減訂正算法或模塊，當(dāng)信號(hào)部分衰減時(shí)，內(nèi)置算法會(huì)對(duì)_DR進(jìn)行自動(dòng)衰減訂正。此外，降水率反演方法也通過使用不受衰減影響的雷達(dá)變量來減少衰減對(duì)降水率計(jì)算的影響，如在強(qiáng)降水中采用差分相移率（_DP進(jìn)行降水率估測(cè)。

④組網(wǎng)拼圖。使用大地橢球模型確定拼圖區(qū)域，根據(jù)單部雷達(dá)探測(cè)波束的高度和寬度，計(jì)算每個(gè)格點(diǎn)各雷達(dá)拼圖的權(quán)重，進(jìn)行多部水利測(cè)雨雷達(dá)的降水信息拼圖，形成高精度、高時(shí)空分辨率的組網(wǎng)融合降水產(chǎn)品。

以自動(dòng)站雨量計(jì)1h降雨量觀測(cè)為基準(zhǔn)，對(duì)雷達(dá)QPE產(chǎn)品性能進(jìn)行評(píng)估。首先，把QPE產(chǎn)品累計(jì)成1h降雨量；隨后，根據(jù)雨量計(jì)的經(jīng)緯度信息，把QPE產(chǎn)品估計(jì)的降雨量與雨量計(jì)觀測(cè)的降雨量進(jìn)行匹配，取與雨量計(jì)經(jīng)緯度最接近的QPE產(chǎn)品格點(diǎn)及其周邊8個(gè)格點(diǎn)估計(jì)的降雨量平均值作為QPE產(chǎn)品在該雨量計(jì)位置的降雨量估計(jì)值；最后，選取QPE產(chǎn)品和雨量計(jì)1h觀測(cè)降雨量均大于0.1mm的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

評(píng)估的指標(biāo)包括相關(guān)系數(shù)（CC）、均方根誤差（RMSE）、相對(duì)平均誤差（RMB），公式為：

式中，為樣本數(shù)，分別為QPE產(chǎn)品估計(jì)的降雨量和雨量計(jì)觀測(cè)的降雨量。其中，CC是體現(xiàn)降雨量估計(jì)值與實(shí)際觀測(cè)降雨量線性關(guān)系的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，CC越高，說明降雨量估計(jì)值與實(shí)際觀測(cè)降雨量的一致性越高；RMSE是體現(xiàn)降雨量估計(jì)值與實(shí)際觀測(cè)降雨量誤差的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，RMSE越接近于0，說明誤差越小，估計(jì)的離散度越低。RMB是體現(xiàn)平均偏離情況的指標(biāo)，RMB為正（負(fù)），說明 QPE產(chǎn)品高估（低估）了實(shí)際觀測(cè)的降雨量。

試點(diǎn)區(qū)對(duì)不同強(qiáng)度降雨過程的監(jiān)測(cè)成效分析

1.2024年5月25日小雨~中雨過程QPE評(píng)估

（1）降雨空間分布

下圖為2024年5月25日9時(shí)—15時(shí)研究區(qū)內(nèi)水利測(cè)雨雷達(dá)估計(jì)的累計(jì)雨量和雨量站累計(jì)雨量結(jié)果。水利測(cè)雨雷達(dá)QPE累計(jì)降雨量結(jié)果顯示，此次過程降雨總量超過10mm的區(qū)域主要分布在試點(diǎn)區(qū)的中東部，降雨總量超過20mm的區(qū)域零星散布在東部，整體上呈現(xiàn)“東高西低、北強(qiáng)南弱”的空間分布特征。水利測(cè)雨雷達(dá)產(chǎn)品精細(xì)描述了不同強(qiáng)度降雨的空間分布。

試點(diǎn)區(qū)2024年5月25日累計(jì)降雨量空間分布

（2）小時(shí)降雨評(píng)估

以2024年5月25日9時(shí)—15時(shí)雨量站數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，與水利測(cè)雨雷達(dá)數(shù)據(jù)建立匹配關(guān)系，得到雨量站累計(jì)雨量和對(duì)應(yīng)點(diǎn)雷達(dá)累計(jì)雨量數(shù)據(jù)并進(jìn)行評(píng)估。如下圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該過程水利測(cè)雨雷達(dá)反演的小時(shí)降雨量與地面雨量站觀測(cè)的降雨量相關(guān)系數(shù)（CC）為0.768，均方根誤差（RMSE）為1.518，相對(duì)平均誤差（RMB）為-0.121。說明本次過程中雷達(dá)估計(jì)雨量數(shù)值與雨量站小時(shí)雨量數(shù)值存在高相關(guān)性，誤差較小且不存在明顯的高估或低估情況。

試點(diǎn)區(qū)2024年5月25日雨量站觀測(cè)與QPE估算小時(shí)降雨量散點(diǎn)圖

（3）QPE產(chǎn)品評(píng)估

從下圖可以看出，雷達(dá)QPE與雨量計(jì)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)CC均在0.7以上，最高為25日14時(shí)的0.897；雷達(dá)QPE與雨量站雨量數(shù)據(jù)之間的均方根誤差RMSE均在2.5mm/h以下，最低RMSE值為25日15時(shí)的0.8mm/h；雷達(dá)QPE與雨量計(jì)小時(shí)雨量數(shù)據(jù)之間的相對(duì)平均誤差RMB大部分時(shí)次在±0.4以內(nèi)。以上結(jié)果說明，水利測(cè)雨雷達(dá)QPE與雨量計(jì)小時(shí)降雨量總體接近，誤差較小，離散度低。

試點(diǎn)區(qū)2024年5月25日降雨過程評(píng)估指標(biāo)變化

2.2023年7月31日—8月1日大暴雨過程QPE評(píng)估

（1）降雨空間分布

下圖為2023年7月31日8時(shí)—8月1日8時(shí)研究區(qū)內(nèi)水利測(cè)雨雷達(dá)估計(jì)的累計(jì)雨量和雨量站累計(jì)雨量結(jié)果。水利測(cè)雨雷達(dá)QPE累計(jì)降雨量結(jié)果顯示，此次過程研究區(qū)內(nèi)降雨總量普遍超過10mm，水利測(cè)雨雷達(dá)和雨量站數(shù)值分布趨勢(shì)整體比較一致。其中，超過20mm的區(qū)域主要分布在試點(diǎn)區(qū)的北部，呈現(xiàn)“北高南低”的空間分布特征，超過60mm的區(qū)域主要分布在北側(cè)東茨村雷達(dá)站點(diǎn)覆蓋區(qū)域，個(gè)別點(diǎn)位累計(jì)降雨量超過100mm。

試點(diǎn)區(qū)2023年7月31日—8月1日累計(jì)降雨量空間分布

（2）小時(shí)降雨評(píng)估

如下圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，4部水利測(cè)雨雷達(dá)QPE的整體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到小時(shí)降雨的相關(guān)系數(shù)（CC）為0.901，均方根誤差（RMSE）為3.554, 相對(duì)平均誤差（RMB）為-0.03。說明本次過程中雷達(dá)估計(jì)雨量與雨量站小時(shí)雨量的誤差較小，離散度低。從散點(diǎn)圖可以看出，雨量站觀測(cè)1h累計(jì)降雨最高值超過50mm/h，除個(gè)別站點(diǎn)小時(shí)降雨估計(jì)值與雨量站觀測(cè)值較為偏離1:1關(guān)系線，其余站點(diǎn)的觀測(cè)值與QPE估算值高度匹配，說明水利測(cè)雨雷達(dá)在強(qiáng)降雨過程中監(jiān)測(cè)效果較好，對(duì)強(qiáng)降雨區(qū)域的雨量估計(jì)較為準(zhǔn)確。

試點(diǎn)區(qū)2023年7月31日—8月1日小時(shí)降雨量散點(diǎn)圖

此外，對(duì)本次過程的降雨情況按雨強(qiáng)大小進(jìn)行劃分評(píng)估，分別對(duì)雨強(qiáng)大于10mm/h、雨強(qiáng)大于20mm/h的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。其中，對(duì)于雨強(qiáng)大于10mm/h的站點(diǎn)，相關(guān)系數(shù)（CC）為0.860，均方根誤差（RMSE）為7.318mm/h，滿足水利部小時(shí)雨強(qiáng)≥10mm時(shí)RMSE≤8mm/h的要求，相對(duì)平均誤差（RMB）為-0.183；對(duì)于雨強(qiáng)大于20mm/h的站點(diǎn)，相關(guān)系數(shù)（CC）為0.732，均方根誤差（RMSE）為9.901mm/h，滿足水利部小時(shí)雨強(qiáng)≥20mm時(shí)RMSE≤13mm/h的要求，相對(duì)平均誤差（RMB）為-0.142，驗(yàn)證了組網(wǎng)水利測(cè)雨雷達(dá)及其配套QPE算法對(duì)于準(zhǔn)確估計(jì)大暴雨雨強(qiáng)和落區(qū)的高精度捕捉成效。

水利測(cè)雨雷達(dá)在不同雨強(qiáng)降雨過程中的應(yīng)用效果

水利測(cè)雨雷達(dá)系統(tǒng)作為水文專用裝備，能實(shí)現(xiàn)40s、30m×30m網(wǎng)格的超精細(xì)化降雨監(jiān)測(cè)，代表水利行業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力。其相控陣型融合快速掃描與雙極化技術(shù)，可高效探測(cè)地面至2km高度的液態(tài)水信息。在河北大清河試點(diǎn)區(qū)，組網(wǎng)的4部測(cè)雨雷達(dá)站海拔高度均低于30m，且各雷達(dá)周圍凈空條件優(yōu)越，站址四周應(yīng)無高大建筑物、山脈、高大樹木等對(duì)探測(cè)造成遮擋。下圖中，最低有效仰角電磁波離地面高度基本均低于800m，僅在覆蓋區(qū)北部受太行山余脈的影響存在少部分高于1km區(qū)域。因此在該試點(diǎn)區(qū)開展近地面降雨監(jiān)測(cè)避免了地形干擾影響，便于評(píng)估水利測(cè)雨雷達(dá)和QPE算法的穩(wěn)定性和有效性。

試點(diǎn)區(qū)最低有效仰角電磁波離地面高度

從2023年、2024年不同強(qiáng)度降雨過程評(píng)估結(jié)果可以看出，在降雨強(qiáng)度普遍低于10mm/h的小雨、中雨降雨過程中，連續(xù)7h評(píng)估結(jié)果的RMSE值均在2.5mm/h以下。對(duì)于降雨總量普遍超過20mm的暴雨、大暴雨降雨過程，雨強(qiáng)大于10mm/h站點(diǎn)評(píng)估結(jié)果的RMSE值為7.318mm/h，雨強(qiáng)大于20mm/h站點(diǎn)評(píng)估結(jié)果的RMSE值為9.901mm/h。隨著雨強(qiáng)增加，水利測(cè)雨雷達(dá)對(duì)于降雨的反演結(jié)果偏差有適度升高的趨勢(shì)，均滿足水利部在水利測(cè)雨雷達(dá)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用技術(shù)要求中對(duì)于小時(shí)雨量估計(jì)精度的要求。這些結(jié)果表明，X波段雷達(dá)組網(wǎng)具有提供高時(shí)空分辨率降雨數(shù)據(jù)的能力，但其短波長(zhǎng)易受雨滴散射/吸收影響，即強(qiáng)降雨監(jiān)測(cè)存在的雨衰問題導(dǎo)致降雨量估算偏差，未來仍需持續(xù)改進(jìn)算法，以進(jìn)一步提升強(qiáng)降雨的監(jiān)測(cè)精度和效果。

結(jié)論與建議

近年來，我國極端降水事件頻發(fā)多發(fā)重發(fā)，中小水庫、中小河流洪水、山洪災(zāi)害已成為洪水防御工作面臨的主要安全風(fēng)險(xiǎn)和突出短板弱項(xiàng)，流域防汛、水庫防洪調(diào)度以及中小河流洪水預(yù)報(bào)預(yù)警、山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警等是水利測(cè)雨雷達(dá)主要的應(yīng)用對(duì)象。洪水的主要來源是降雨，只有提前監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)到降雨過程，才能實(shí)現(xiàn)洪水早期預(yù)報(bào)預(yù)警。水利測(cè)雨雷達(dá)能提供流域精細(xì)化面雨量監(jiān)測(cè)，其建設(shè)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)水文雨量監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化的重要途徑。

中小河流洪水、山洪災(zāi)害源短流急，突發(fā)性和致災(zāi)性強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間短。例如，“23·7”永定河特大洪水中，官廳山峽區(qū)間“降雨—產(chǎn)流—匯流—演進(jìn)”時(shí)間僅4h，雨峰、洪峰相隔時(shí)間不到2h。觀測(cè)時(shí)間分辨率高是水利測(cè)雨雷達(dá)的主要優(yōu)勢(shì)之一，以分鐘級(jí)甚至秒級(jí)為觀測(cè)周期獲取即時(shí)降雨量數(shù)據(jù)，可有效解決中小河流洪水預(yù)報(bào)中傳統(tǒng)預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)難以解決的問題。

目前，各級(jí)水利部門在京津冀、云貴川、廣西、成都等區(qū)域積極開展超精細(xì)化面雨量監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)試點(diǎn)應(yīng)用。大清河流域試點(diǎn)區(qū)應(yīng)用表明，水利測(cè)雨雷達(dá)及其QPE產(chǎn)品可以充分捕捉該平原區(qū)不同強(qiáng)度降雨的空間精細(xì)化分布，在提高致災(zāi)暴雨監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力方面取得了良好效果。在試點(diǎn)應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)測(cè)雨雷達(dá)基數(shù)據(jù)質(zhì)量控制不規(guī)范、測(cè)雨雷達(dá)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)雨量產(chǎn)品應(yīng)用效果不佳等問題。鑒于水利測(cè)雨雷達(dá)系統(tǒng)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)門檻高，為有序推進(jìn)水利測(cè)雨雷達(dá)業(yè)務(wù)化應(yīng)用，提升致災(zāi)暴雨監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警水平，尚需加快推進(jìn)水利測(cè)雨雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估技術(shù)要求出臺(tái)，以評(píng)估測(cè)雨雷達(dá)觀測(cè)基數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與一致性，評(píng)測(cè)定量監(jiān)測(cè)降雨產(chǎn)品、預(yù)報(bào)雨量產(chǎn)品的準(zhǔn)確性。

加強(qiáng)測(cè)雨雷達(dá)建設(shè)應(yīng)用規(guī)劃和管理，需要按照全國一盤棋思路，統(tǒng)籌規(guī)劃部署“水利測(cè)雨雷達(dá)一張網(wǎng)”。當(dāng)前尚缺少水利測(cè)雨雷達(dá)管理應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)及相應(yīng)的算力環(huán)境和超精細(xì)化預(yù)報(bào)模型。水利測(cè)雨雷達(dá)管理應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)是確保“第一道防線”建設(shè)發(fā)揮效益的重要支撐和保障，部、省兩級(jí)都需要建設(shè)水利測(cè)雨雷達(dá)管理應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集管理、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、服務(wù)產(chǎn)品制作、預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)應(yīng)用等。集中力量統(tǒng)一開發(fā)水利測(cè)雨雷達(dá)管理應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)和超精細(xì)化預(yù)報(bào)模型，加大產(chǎn)匯流、洪水演進(jìn)模型研發(fā)力度，加強(qiáng)平臺(tái)算力環(huán)境建設(shè)，高質(zhì)量加快推進(jìn)雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)“第一道防線”建設(shè)工作，把控測(cè)雨雷達(dá)運(yùn)行和應(yīng)用質(zhì)量

Abstract: Water control precipitation radar enables refined areal rainfall monitoring. It is a core piece of equipment for upgrading hydrological rainfall observation operations and enhancing the capabilities of forecast, early-warning, rehearsal, and contingency planning. The construction of water control precipitation radar is a crucial task for accelerating the establishment of a modern monitoring and forecasting system for rainfall and water conditions. This study selected the Daqing River basin of the Haihe River basin, a plain region, as the pilot area, and systematically evaluated the application of water control precipitation radar and its quantitative precipitation estimation (QPE) products for typical rainfall processes of different intensities monitored during the 2023 and 2024 flood seasons. The research results indicate that the correlation coefficients between the radar QPE products and hourly rainfall from ground-based rain gauge stations were 0.768 and 0.901 for the two typical rainfall processes, respectively. This verifies the high-precision capability of the networked radar and its algorithms in capturing the intensity and location of heavy rainfall. Stratified evaluation based on rainfall intensity showed that the deviation of radar retrieval results tends to increase moderately with higher rainfall intensity. Future efforts require continuous improvement of core algorithms, such as attenuation correction, to further enhance the monitoring accuracy for heavy rainfall. Based on the current construction and application status of water control precipitation radars by various water authorities at different levels, and considering the main advantages and application effectiveness of this technology, recommendations for application planning and construction management are proposed in terms of operational platform development, quality assessment, computing environment, and forecasting models.

Keywordswater control precipitation radar; Daqing River basin; rainfall of different intensities; pilot application; rainfall and water conditions monitoring and forecasting system; forecast, early-warning, rehearsal, and contingency planning; quantitative precipitation estimation (QPE)

本文引用格式：

趙占鋒，王琳，朱自偉，等水利測(cè)雨雷達(dá)產(chǎn)品在不同強(qiáng)度降雨過程中的表現(xiàn)評(píng)估[J].中國水利，2026（4）：13-19.

封面供圖阮慧娟

責(zé)編楊文杰

校對(duì)宋雨恒

審核張瑜洪

監(jiān)制馬穎卓

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