预报调度方式（共3篇）
预报调度方式 篇1
摘要：水库汛限水位动态控制域是水库汛限水位动态控制的基础,文中以碧流河水库为工程背景,深入分析了开展防洪预报调度方式的迫切性和可行性,详细介绍了设计净雨推求、设计洪水调节计算和防洪预报调度规则制定等关键步骤,既为碧流河水库的实际控制运用提供可操作的成果,也可为国内同类研究与实践提供参考。
关键词：水库汛限水位,动态控制域,防洪预报调度方式,设计净雨,碧流河水库
1 引言
汛限水位是重要的水库特征水位,对水库防洪与兴利蓄水均十分关键。我国传统的汛限水位控制采用水库坝前的实际水位作为判断入库洪水量级标准,执行规划的防洪调度方案,该调度式的特点是不考虑水文、气象预报信息,被称为“静态控制”方式[1,2],这种方式强调了对防洪安全的重视,却可能牺牲了部分兴利蓄水效益。近年来,对水资源需求的不断增长,同时水文气象预报科学理论及水雨情监视技术也迅速发展,这两个重要因素都从现实上迫切要求在水库汛期控制运用中考虑预报信息,从而在不增加防洪风险的同时,提高水库的兴利蓄水效益[3]。2002年,水利部将水库汛限水位动态控制与运用列为重大课题,碧流河水库被列首批12座试点水库之一,研究该水库的汛限水位动态控制方法,其核心问题之一是汛限水位动态控制域的确定[4～5],它是汛限水位实时动态控制的基础。
目前,确定汛限水位动态控制域的主要方法有三[6]:一是防洪预报调度方法,二是预泄能力约束法,三是结合实际流量和分级预泄的方法。三种方法的共性在于更加重视水雨情预报信息,其结果都是通过提前分析、判断洪水情势,提前均匀泄流,达到提高汛限水位的目的。其中防洪预报调度方法最早被提出,国内也有成功应用,但该方法应用中设计净雨反演推求、可操作的洪水调度规则的制定等关键问题并没有得到详细阐述。本文以碧流河水库为工程背景,详细介绍了采用防洪预报调度方式确定水库汛限水位的详细过程,并从可操作层面,制定了该水库防洪预报调度规则。
2 碧流河水库的工程背景
碧流河水库是一座以城市供水、防洪为主,兼有水力发电、农业灌溉、养鱼等综合利用的多年调节大(II)型水利枢纽工程。水库控制面积2 085 km2,总库容为9.34×108m3,下游河道第一级防护点河道过流能力允许的水库泄流量为1500 m3/s。水库原设计主汛期汛限水位为68.1m,正常高水位69.0m。2002年,水利部重大科技项目“水库汛限水位设计与运用”把碧流河水库列为首批试点水库之一,深入研究汛限水位动态控制方法与应用。
以前,碧流河水库一直采用原设计的“不考虑预报的以坝前水位作为判别指标,分级有闸控制”的常规防洪调度方式,洪水资源利用率较低;经长系列调节计算,碧流河水库尚有20～50×106m3洪水资源可利用;同时,流域水情自动测报系统运行稳定,卫星云图等气象信息收集系统、流域洪水预报精度较高,已具备了考虑洪水预报或降雨预报修改原防洪调度方式的基本条件。
3 设计洪水选择与设计净雨推求
3.1 设计洪水选择
碧流河水库原设计的1962年典型洪水过程是直接移用了下游小宋屯实测洪水过程,没有考虑河槽调蓄影响,依据此过程同频率放大推求各种频率设计洪水过程。
3.2 典型洪水模拟
基于原设计成果,以原设计的1962年典型洪水过程总径流深作为控制的原则,应用水库以上流域的单位线逆推净雨过程。首先分析模拟预报的1962年典型碧流河洪水过程与小宋屯实测洪水过程差异的合理性,结果图1所示。
表1为反演推求的各频率设计净雨过程,通过碧流河水库洪水调度系统,模拟计算62年典型洪水,如图1所示,左边线是模拟预报的碧流河洪水过程,右边线是小宋屯实测洪水过程。最右边的数据框内1～4列数字分别为时间、模拟降雨、模拟净雨、模拟预报碧流河入库洪水过程、小宋屯实测洪水过程,分析比较结论是:
(1)第一时段净雨形成后即产流是符合产流规律的。
(2)碧流河入库洪水流量较原设计坝址洪水起涨早且陡,水库洪水向下游传播的初阶段及流量较小时,河槽调蓄作用较明显,所以小宋屯断面流量过程起涨比较缓;当流量超过3000 m3/s后或洪峰两侧河槽调蓄作用不明显,小宋屯断面流量与碧流河入库流量涨势趋于一致,亦是合理的。
(3)水库至小宋屯距离40km,河道比降0.068%,入库洪峰近4000m3/s传播到小宋屯需3h,亦属合理;因为原设计将小宋屯断面流量过程及洪量,没做任何处理直接移用到碧流河水库坝址,故模拟产流系数接近1,在设计上是偏于安全的。
3.3设计净雨推求
按“径流总量倍比放大法”推求不同频率设计洪水过程的净雨时程分配,各频率设计净雨推求结果如表1所示。
4 碧流河水库预报调度方式各频率设计洪水推求
因为没有设计频率的暴雨过程资料,所以不作产流预报,不同设计频率洪水净雨过程直接采用表1各频率设计净雨数值。汇流预报采用经验单位线方法,选用典型年模拟的全流域经验单位线,即图1标识的第3号单位线,依此单位线模拟预报1962典型年汇流过程效果较好。用第3号单位线和各频率设计净雨,模拟预报相应频率洪水过程,如图2所示。
5 碧流河水库预报调度规则与结果分析
5.1 预报调度规则
在确定预报调度规则时,对判断指标设计净雨选取采用“逐级调节滞后泄流”确定方法。通过对多方案的各频率洪水的调节计算,确定满足水库及上下游各级防洪标准的前提下,拟定防洪预报调度规则如下:
a.当累积预报净雨<=185 mm,若实际入流>=1500m3/s,则出流=1500 m3/s;实际入流<1500m m3/s,则出流=入流。
b.若累积预报净雨>185mm,则滞后一时段出流=2500m3/s.
c.若累积预报净雨>290mm,则滞后一时段出流=4500m3/s.
d.若累积预报净雨>355mm,则滞后一时段敞泄。
“规则-03”的调洪成果与确定的动态控制汛限水位上限值分析
基于上述初步拟定的防洪预报调度规则,经过多个汛限水位方案比较,最后选择动态控制汛限水位的上限值为68.8m。
5.2 预报调度规则的合理性分析
若以68.8m水位作为起调水位,调节5%频率洪水,下游组合流量3170m3/s,小于下游安全泄流量3400 m3/s,坝前水位70.19m,低于上游退赔线70.20m;调节2%频率洪水,下游组合流量5350m3/s,小于规划的下游组合流量5650 m3/s,满足水库下游防洪要求;调节0.2%频率洪水,设计水位70.53m,低于水库设计标准水位约束71.0 m;调节0.01%频率洪水,调洪最高水位72.09m,满足水库校核标准水位约束72.6m。
因此,以防洪预报调度方式确定的碧流河水库汛限水位与调度规则是安全可行的。
6 结论与认识
水库汛限水位动态控制域的确定是汛限水位动态控制研究的基础与核心。本文以水利部重大科研课题为背景,重点研究了碧流河水库防洪预报调度方式确定汛限水位的关键问题,详细阐述了设计净雨推求、预报调度方式设计洪水模拟,最后从实用性出发,拟定了可操作的防洪预报调度规则。采用防洪预报调度方式,可将碧流河水库的汛限水位提高到68.8m,并且调洪过程中的特征水位与下泄流量均满足水库规划设计的约束,未在原设计的基础上额外增加防洪风险。
作为整个课题的一部分,本项研究成果已获得松辽流域水利管理委员会的批准,并且在2005～2010年的汛期得到成功应用,取得非常好的综合效益。
参考文献
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南四湖洪水预报调度模型研究 篇2
南四湖为南阳、独山、昭阳、微山4湖的总称。南四湖入湖主要河流共53条,其中29条入上级湖,24条入下级湖,出湖河流共4条。入上级湖的河流中有控制站的主要有:湖东的白马河、四河、光府河、城河、北沙河;湖西的洙赵新河、梁济运河、万福河、复新河、东鱼河。入下级湖的河流中有控制站的主要有:十字河、不牢河、新薛河、郑集河、沿河。出湖河流为老运河、韩庄运河、伊家河、不牢河,自东向西分布于湖区南部。南四湖流域多年平均降水量695.2 mm,多年平均径流量29.6亿m3。
南四湖流域水系复杂,湖东为山洪河道,源短流急;湖西为平原坡水河道,集流入湖缓慢。在南四湖洪水预报时,没有比较实用的预报调度系统。在实时性和准确性方面,已经不能满足防汛调度对洪水预报信息的需求,因此,开展南四湖洪水预报调度模型研究具有重要的理论意义和实际应用价值。为了解决南四湖洪水预报调度中存在的问题,构建了新安江模型,率定有实测资料的11个子流域,对于主要控制站以下的无实测资料区间,考虑移用下垫面情况相似的相邻流域参数,使预报结果达到一定精度[1]。
1 新安江模型应用
1.1 模型概述
新安江模型是一个概念性流域水文模型[2]。根据降水和下垫面的水文、地理情况将流域划分为若干个单元,对每个单元流域作产汇流计算,再将每个单元面积预报的流量过程演算到流域出口后叠加起来即为整个流域的预报流量过程。河道洪水演算采用马斯京根法。单元流域的新安江模型由4个层次组成:三层蒸散发计算、蓄满产流计算、三水源划分,以及坡地、河网汇流计算。
1.2 模型验证与应用分析
根据流域水文站网的报汛情况和流域洪水的汇流时间,南四湖水库洪水预报采用6 h时段长度。各子流域均采用新安江模型进行洪水模拟,参数律定。限于篇幅,仅列举鱼城、孙庄及腾县3个子流域结果。20世纪70年代该流域是天然流域,利用历史资料进行验证,模型效果较好,90年代后,由于水利工程的建设,破坏了流域的天然特性,预报效果较差,为此系统采用20世纪90年代及以前的资料进行验证。
1.2.1 模型验证
鱼城流域内有5个雨量站,选取1971—1995年的27场洪水资料;孙庄流域内有3个雨量站,选取1971—1995年的29场洪水资料;腾县流域内有3个雨量站,选取1962—1995年的32场洪水资料。从洪量的模拟精度来看,鱼城、孙庄和腾县3个流域合格率分别为88.9%,75.9%和75.0%,其中鱼城精度达到甲级标准,孙庄和腾县达到乙级标准。图1为鱼城流域1973-07-14 T 8:00—08-05 T 14:00实测与模拟洪水过程线,图2为孙庄流域1973-07-14 T 20:00—07-19 T 8:00实测与模拟洪水过程线(图1、2中各纵向虚线均代表所标日期的零时),表1为各流域新安江模型参数。
通过对比鱼城、孙庄及腾县3个流域的参数值可以发现:1)由于KG+KI=1,EX=0,此时的新安江模型实际是二水源新安江模型[3];2)孙庄流域的上层张力水容量WUM较其他2个流域要小,表明此流域的植被和土壤发育状况不及另外2个流域;3)鱼城流域的河网水流消退系数CS比较大,参数CS决定于河网的地貌,CS值愈大,流域调节能力愈大[4]。腾县流域调蓄能力明显不及鱼城和孙庄流域,这一点由自由水容量参数SM也可看出,究其原因,腾县流域丘陵地区占70%,属山区地貌,而鱼城和孙庄流域属湖西平原地貌。此外,鱼城流域面积远大于另外2个流域,流域的调蓄能力自然也较另外2个流域要大。
1.2.2 实际应用
在20世纪90年代后期,南四湖流域部分河道内进行了水利工程建设,修筑了拦河闸坝拦蓄上游来水,工程的建设改变了天然河道特性。通过实际应用来看,鱼城站实际应用效果较好,孙庄和藤县2站受工程影响较为明显。详细情况如图3～5所示(此3图中各纵向虚线均代表所标日期的零时)。
1.3 无资料区间处理
上级湖流域控制流域面积为27 263 km2,湖区面积为602 km2,水文站以上控制面积为18 564 km2,这样湖东无资料地区786 km2,湖西7 004 km2,将湖东和湖西无资料区间流域各分为4块,湖东每块为196.5 km2,湖西每块为1 751 km2,湖区单独作为1块。下级湖流域控制流域面积为4 250 km2,湖区面积为666 km2。将下级湖区间分为4块,湖东湖西各2块,每块820 km2,湖区作为1块。
这样上下级湖无资料流域和湖面分为14块,由于没有直接的流量资料,这些子流域水文模型的参数无法直接率定,对于产流和分水源参数,在考虑东西2岸地理差异的基础上,从邻近相似流域直接移用,对于汇流参数,根据地形和汇流河段的长度,估算得出。
2 洪水调度模型
南四湖是1个浅水型河流堰塞湖,湖内芦苇、水草生长茂盛,加之群众在湖内围湖生产养鱼等的影响,导致湖内洪水下泄缓慢。2级坝段闸前和闸后芦苇和其他人工障碍的阻水十分严重。历史上南四湖地区就是洪水灾害的多发区,本次仅考虑南四湖防洪调度。
2.1 基本原理
水库调洪计算的直接目的,在于求出水库逐时段的蓄水、泄水变化过程,从而获得调节该次洪水后的水库最高洪水位和最大下泄流量,以供进一步防洪计算分析之用。
水库调洪演算有2种情况,一种为下泄流量受控制的调洪演算,其控制调节方式由水库防洪运行规则决定。这只能在有闸门控制的泄洪设备条件下才存在。
另一种情况为自由泄流条件下的调洪演算,无闸门溢洪道泄流、或设闸门的泄洪设备闸门开启程度一定的条件下泄流均属此种情况。对此种情况,若按静库容条件考虑,需联解水库水量平衡方程和相应水库蓄泄方程才能实现逐时段的调洪演算。对调洪中过程中任一∆t(∆t=t2-t1)时段,计算式可表示如下:
式中:Q1,Q2分别为时段初和末入库流量;q1i,q2i分别为时段初和末第i号闸门或泄流设施的下泄流量;q1j,q2j分别为时段初和末第j号机组的下泄流量;V1,V2分别为时段初和末水库蓄水量。
蓄泄方程qi=ƒ(Z)表示闸门开度不变的条件下水库水位与泄流量之间的关系[5]。
对于控制泄流的计算可采用列表法,方法非常简单,这里不加以叙述。对于自由泄流的情况,需要联解式(1)和(2)及水库库容曲线(Z～V)。这里解析解是不可能的,需要使用试算求解。对于任意的∆t时段,在南四湖流域不需考虑机组下泄流量(因为南四湖没有安装发电机组),其Q1,Q2,q1i,V1为已知,通过试算法可求解q2i和V2。
2.2 约束条件
在进行模型计算时,主要考虑以下4个约束条件:
1)水库最高水位约束
式中:Zt为t时刻水库水位;Zmax(t)为t时刻容许最高水位,通常采用防洪高水位。
2)水库泄流能力约束
式中:qt为t时刻的下泄量;q(Zt)为t时刻对应于水位Zt的下泄能力。
3)出库变幅约束
式中:|qt–qt-1|为相邻时段出库流量变幅;∆qm为相邻时段出库流量变幅的容许值。
4)下游防洪能力约束
式中:qt为t时刻的下泄量;qmax为下游防洪安全泄量。
2.3 调度原则
根据《沂沭泗洪水调度方案》,涉及到南四湖的洪水调度方案主要概括为以下几点:
1)当上级湖南阳站水位达到34.2 m并继续上涨时,2级坝枢纽开闸泄洪,视水情上级湖洪水尽量下泄。
预报南阳站水位超过36.5 m,2级坝枢纽敞泄。当南阳站水位超过36.5 m时,滨湖洼地滞洪。
2)当下级湖微山站水位达到32.5 m并继续上涨时,韩庄枢纽开闸,视南四湖、中运河、骆马湖水情,下级湖洪水尽量下泄。当预报微山站水位不超过36.0 m,如中运河运河站水位达到26.50 m或骆马湖水位达到25.0 m时,韩庄枢纽控制下泄。
预报微山站水位超过36.0 m,韩庄枢纽尽量泄洪,尽可能控制中运河运河站流量不超过5 500 m3/s。
当微山站水位超过36.0 m时,韩庄枢纽敞泄,滨湖洼地滞洪;在不影响徐州城市、工矿安全的前提下,蔺家坝闸参加泄洪。
本节中的水位与流量均为目前沂沭泗防洪调度方案中的控制水位与流量。
2.4 调度模式
根据调度原则,确定2种防洪调度模式,一种是按照调度规则放水的情况下推求上级湖和下级湖的蓄洪和水位变化过程;另一种是各个闸都按照指定的放水过程推求上级湖和下级湖的蓄洪和水位变化过程,整个放水过程由人工控制,充分考虑了调度员的经验,使得洪水调度更具灵活性。从调度结果可以发现,经过调度之后,上级湖与下级湖的水位均可控制到汛限水位,保证了实际洪水调度的灵活性。
3 结语
南四湖流域水系复杂,本次构建新安江模型进行洪水预报,并利用洪水调度模型分别对上、下级湖入湖洪水进行调度,基本满足南四湖防汛调度对洪水预报信息的需求。通过初步的研究和探索,对南四湖流域的水文特性有了一定的认识,调度结果为南四湖防灾减灾提供依据,人工干预的调度方式使调度员可以根据实际情况调整下泄流量,保证洪水调度的灵活性。但由于资料缺乏,仍有不少问题留待解决:
1)随着流域内水利工程的大规模建设,流域的下垫面条件发生较大变化,本次仍采用1套参数,可以考虑将已有洪水资料分为80年以前和80年以后分别率定以适应流域变化,提高模拟精度;
2)调洪演算的条件由于资料的原因不能完全满足,中运河运河镇或者骆马湖的水位不能及时取得,并且防洪高水位在调度方案中没有给出。因此,对于该模型的实际运行情况,目前只能按照普通的调洪演算进行。
参考文献
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预报调度方式 篇3
关键词：电视天气预报,制作系统,传输方式,故障处理
随着气象影视的不断创新发展, 在气象部门向电视台传输节目的过程中, 首先采用的是人工送带的传输方式, 其缺点很明显, 容易受路程、天气、交通等影响。然而, 随着信息技术的不断发展, 想要使传输质量高、损耗小, 减轻工作人员负担, 需建一条专线来提高工作效率。但是操作较复杂, 传输时双方同时都需专人负责。现将其运行过程中的日常维护和常见故障[1,2,3,4,5]总结归纳如下, 以供参考。
1 电视天气预报节目的制作系统基本组成
制作系统主要由硬件和系统软件组成, 硬件包括通讯接口、供电系统、计算机等部分组成, 系统软件包括Windows2000操作系统、WIN-XCG软件、Edius非线性编辑软件、cuteftppro.exe、Premiere 6.0、Photoshop 6.0、PCOOL3D、WINRAR3.0、3DMAX、录音大师、非线性板卡的驱动及TOOL, 保证电视《天气预报》能够正常传输到电视台的日常常用主要软件有WIN-XCG软件、Edius非线性编辑软件、cuteftppro exe 3个软件。
2 软件介绍
2.1 天气预报制作软件WIN-XCG
WIN-XCG天气预报制作软件主要用来作为天气预报的后期制作, 把文本形式的天气预报做成人们喜闻乐见的电视播出方式, 使人一目了然, 接收快。其突出特点是中文Windows 2000下的全中文操作界面, 全新的天气预报制作软件, 无论是制作天气预报还是广告画面都能让人得心应手, 强大的形文字处理功能和完善的电视天气预报制作功能完美的结合, 全新的界面、强大的功能、人性化的设计, 使得操作轻松、高效、一目了然。
2.2 天气预报输出软件Edius 5.51非线性编辑软件
Edius线性编辑软件专为广播和后期制作环境而设计, 特别针对无带化视频制播和存储。它可以按照个人的要求和客户的需求添加一些背景、音乐、广告、文字、素材等, 创作空间很大, 比如广告、文字的位置可以随意调整, 也可以做一些转场, 使画面更加流畅、美观, 力求做到让自己和客户满意。
2.3 传输软件cuteftppro.exe
cuteftppro.exe是一个全新的FTP客户程序, 其加强的文件传输系统能够完全满足节目的应用需求。其主要功能就是实现双向通信, 通过建设一条传输线, 即可实现高速传输。
3 新的传输方式
常规的送预报气象业务流程调整后, 不再需要专人负责取送, 实现由盟局天气预报制作中心直接上传到盟公署信息办外 (内) 网, 然后电视台自己下载, 盟局天气预报制作中心负责对本盟市24 h城镇天气预报的传输时效、数据质量的监控工作。
传输时应注意4点:一是做预报前30 min检查传输服务器是否正常, 如不正常及时通知网管。二是在使用61.134.97.232来传输预报的同时也可查看预报接收情况。三是传输后检查界面上的预报是否传输成功。四是在使用本系统时, 如果发现预报有误, 需立即更正, 重新传输, 覆盖上次预报, 否则会影响预报的准确性。
4 常见机器故障及解决办法
4.1 硬件故障 (计算机经常死机)
一是散热不好。显示器、电源和CPU在工作中发热量非常大, 因此保持良好的通风状况非常重要, 如果显示器过热将会导致色彩、图像失真甚至缩短显示器寿命。工作时间太长也会导致电源或显示器散热不畅而造成电脑死机。二是灰尘过多。机器内灰尘过多也会引起死机故障。如软驱磁头或光驱激光头沾染过多灰尘后, 会导致读写错误, 严重的会引起电脑死机。三是感染病毒。病毒可以使计算机工作效率急剧下降, 造成频繁死机。这时, 需用杀毒软件来进行全面查毒、杀毒, 并做到定时升级杀毒软件。四是硬盘剩余空间太少或碎片太多。如果硬盘的剩余空间太少, 由于一些应用程序运行需要大量的内存, 这样就需要虚拟内存, 而虚拟内存则是由硬盘提供的, 因此硬盘要有足够的剩余空间以满足虚拟内存的需求。同时, 还要养成定期整理硬盘、清除硬盘中垃圾文件的良好习惯。
4.2 软件故障
一是人为因素。由于工作人员操作不当, 引起软件故障, 可以提前备份以备用。二是软件升级不当。大多数人可能认为软件升级是不会有问题的, 事实上, 在升级过程中都会对其中共享的一些组件进行升级, 但是其他程序可能不支持升级后的组件从而导致各种问题。
4.3 电视台计算机与盟局计算机无法通讯
一是判断计算机以及软件是否一切正常。二是检查外部通讯线是否连接可靠。三是询问盟公署信息办服务器是否有故障。四是检查通信网络是否畅通。五是查看传输通信软件的通信设置是否正常。
5 结语
本文主要针对天气预报制作中心计算机的日常工作和维护维修进行探讨, 并且只列出了部分较常见的故障现象及解决办法, 特别要注意的是, 天气预报制作中心的计算机运行时要保障供电系统安全、做好雷电的防护, 认真细致地维护整个制作和传输系统的硬件和软件, 减少故障的发生, 确保传输工作正常进行。
参考文献
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