水库通用洪水预报与调度系统平台研究
摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，各级水库以及各级防汛主管部门，在每年汛期，都要投入大量的人力物力来进行防汛部署和防汛决策。尤其是中小型水库，在洪水预报、水库调度平台建设方面还很欠缺，制约着水库调度决策的优化与整个流域的防洪效率的提高。随着互联网和计算机技术的发展，建立洪水预报与调度决策系统平台可使水库尤其是中、小型水库的洪水预报与调度能力迅速提高，从而提高全省防洪信息化管理水平。平台的开发，可以更好地满足各水库、各级防洪防汛部门的需求，市场效益与社会效益都非常显著。
关键词：洪水预报；洪水预报与调度；研究 引言
我国的疆土非常辽阔，各个地区在地形地貌水质以及气候条件等各方面均存在着非常大的差异性。因此，截止到目前为止，我国对于中小河流还尚未形成明确的、统一的定义和标准。在本文中我们引用了《江河流域规划编制规范》中的相关定义和标准，认为流域面积在3000km2以下的河流被定义为中小河流。所以，据相关调查统计显示，我国的中小河流数量非常多，其中大部分中小河流的流域面积均处于100~1000km2这个区间内。长时间以来，我国中小河流发生洪水灾害的现象非常普遍，造成的损失高达70%以上，对于人民群众的生命和财产安全带来了严重的威胁。在我国开展防洪减灾工作过程中，中小河流洪水预报是其中一项不可或缺的重要组成工作内容，实施过程中也面临着诸多的困难和挑战。与大江大河流相比较而言，中小河流构建的防洪体系缺乏完善性和科学性。更为严重的是，部分中小河流甚至尚未设立防洪标准。现阶段，随着全球温室效应日益趋于严重化，全球气温处于不断上升的趋势中，极端天气发生的概率逐渐增加，我国各个地方中小河流洪灾频繁发生。因此，在如此严峻的形式背景下，对于我国中小河流洪水的分布特点、形成的机制等方面内容进行有效的调控和研究，构建完善的、科学的中小河流洪水预报体系具有至关重要的意义所在，这也将会对我国实现可持续发展，使得国家和人民的生命和财产安全得到重要保障的重大举措之一。 1水文概述
所谓水文是一种对水资源自然环境所开展的一种研究，主要内容包含：水资源时间、空间、容量、运动规律等相关内容，通过对水文的研究能够了解水资源的分布状况以及在未来一段时间的发展规律，进而更科学有效的开发区域内的水资源，在水库水文研究中的主要四个特质性指标如下：①水位。水位是水库水文系统的核心指标，也是影响其他相关指标的根本性决定因素；②水量。水库水量的多少对区域产业结构、人口密度等具有直接影响；③汛期。汛期是决定降雨量多少的重要因素，另外，对汛期的长短进行预测也能预估水库发生洪涝灾害的概率；④含沙量。含沙量是预测水库水资源来源的重要因素，也能对水库周边的水土流失情况进行预测分析。
2水库通用洪水预报与调度系统平台 2.1实时洪水预报
所谓实时洪水预报，即降水开始后，根据已知的降雨过程进行实时滚动预报，对洪水过程进行较为准确的预报，为调洪演算和实时洪水调度决策提供依据.基本原理：中小型水库的流域面积和库容均比较小，洪水具有汇流速度快，预见期短等特点.因此，快速、准确是中小
水库实时洪水预报的必不可少的要素.为达到此要求，可简化洪水过程，对洪水要素（洪峰流量、峰现时间、洪水总历时）重点预报.在此选用简化单位线法，从而达到适用性强，计算速度快，预报精度高的目的. 2.2数据的采集和接收
数据的采集和接收即数据的接入系统，主要是设置数据接入网关，连接水文气象数据中心的监测数据管理平台，实时获取水文气象数据。监测系统数据，主要包括水位监测、流速、流量监测、雨量监测、水质检测、泥沙监测等，通过传输系统传递到监测设备管理平台。监测设备数据管理平台是本系统的核心部分，负责把实时接入的水文数据信息进行分析归纳与计算处理。通过平台读取的数据，可进行监测数据管理、洪水预报、洪水演进、洪水调度、方案评估等功能。
2.3水库水文资源预蓄预泄模型
预储与预泄是避免洪水的重要措施，因此，水库水文预报必须要明确水库的最大安全蓄洪量，一旦洪水流量超过水库安全蓄洪量则发生洪涝灾害的概率则相对较大，在该模型当中水库水文资源预蓄预泄量为：式中W—水库的预储预泄总量；t—时间序号；T—预报周期；It—入库总量；Qt—泄洪总量。从上式中可以发现水库预蓄预泄水量与时间序号、预报周期、入库总量以及泄洪总量都存在着较为复杂的关系，且呈现出明显的非线性。这也充分证明了传统以单一某一要素或某几种要素为基础的水库水文预报是不精准的。但只依赖于上述模型开展水库水文预报没有充分考虑水库实时防洪风险，为此，也存在着一定的不精准性。 2.4洪水调度研究
洪水调度研究，是在洪水预报的基础上，再开发适用于水库实际管理调度计算的水库调洪模型，洪水调度的计算方法主要有试算法和数值解析法。通用性主要体现在能够满足不同水库调度方式模拟、以及各不同长短、时间间隔的水库入库洪水过程。对入库洪水进行调洪演算，得出不同的水库特征水位和最高水位与水库泄流量过程，根据水位成果，推算水库上游库区的淹没范围、特征水位；根据水库泄流过程线，推算水库下游的特征水位与防护要求，做出水库调度的最优化的决策。 2.5构建分布式的水文模型
以下将对分布式水文模型的构建方法、参数确定等方面内容进行详细的分析：第一，分布式水文模型构建的方法方面，模型构建方法主要可以分为数值分析和网格单元两种方式。数值方法主要是指在相邻的网格单元间构建相应的联系，例如：SHE模型就是其中非常典型的模型之一，但是数值分析模型最大的缺陷在于其运算的环节和步骤较为繁杂。另一种方法就是在单个网格中使用概念性的水文模型来对净雨量进行相应的推算，然后再采取汇流盐酸的方式计算得到中小河流出口位置上的面流量，其中SWAT模型就是基于该原理的，该模型的最大特征在于其模型的架构较为简单，并且运算过程较为简便。第二，模型参数的确定。分布式水文模型中的参数的最大作用在于其能够充分展示河流区域断面量以及气候环境变化的相应数集。在对分布式水文模型中的参数进行确定过程中，主要采取以下3种方式：一是对于原来模型中的参数以及架构等不作更改，根据实际情况下的空间变换对于模型中的参数进行相应的改变，并且按照空间信息图来实现相应的计算过程。二是对于分布式水文模型的架构以及相应的参数进行重新的设置，使得其能够充分体现出空间的实际情况。三是将原来模型中的参数与实际获得相关数据搭建起联系，从而得到分布式水文模型参数相应的计算方法。 结语
本系统的开发，有很好的应用前景，考虑到系统的通用性，项目将洪水预报与调度进行功能分解，采用模块化形式开发，便于修改与维护，并根据现有理论及开发研究人员技术能
力逐步进行技术升级。本系统可以为水库管理人员提供科学、有效、简洁的洪水决策支持，可以提高工作效率和决策的准确性。持续探索提高各洪水预报模型精度，探索洪水模拟从一维到二维，探索防洪优化调度。对于洪水预报与调度系统，各水库管理局、各级防洪防汛部门均非常迫切需要。本次研究平台开发完成后，可直接应用于各用户，普及和推广的可行性好。本系统研发完成后，可使洪水预报与调度系统整体部署成本降低，可使无力维护洪水预报与调度系统的中、小型水库具备洪水预报与调度能力，提高全省的水库整体防洪信息化管理水平。 参考文献：
[1]赵人俊．流域水文模拟-新安江模型与陕北模型[M]．北京：水利电力出版社，1984． [2]叶守泽，水文水利计算，中国水利水电出版社，1992．
[3]辽宁省中小河流设计暴雨洪水计算方法，辽宁省水文水资源勘测局，1998．
水库通用洪水预报与调度系统平台研究
