洪水自动预报系统（精选4篇）
洪水自动预报系统 篇1
清河水库是辽河流域的重要水利枢纽工程之一, 位于辽河中游左侧一级支流清河下游, 是一座以防洪、灌溉、工业供水为主, 兼顾养鱼等综合利用的大 (2) 型水利枢纽工程。清河水库现应用的洪水预报调度系统开发于1989年, 1998年、2004年进行了2次升级改造。洪水预报方案由产流预报和汇流预报组成, 产流预报主要应用单一的蓄满产流模型, 汇流预报主要应用单位线法。随着水利科技的进步, 水库洪水预报技术也在不断发展进步, 防汛抗洪工作的目标也在不断提高, 清河水库原有洪水预报技术显现出不足和薄弱, 必须求新求变, 才能适应当前和未来的发展需要。
洪水自动预报[1,2,3,4], 就是根据定时遥测的水文数据, 预报出未来一定时期内入库洪水总量、洪峰、峰现时间、入库洪水过程等。所谓定时, 就是取固定的时间间隔。一般系统取1 h间隔, 即系统每过1 h, 到每个准点时刻就会自动作出洪水预报。系统实现此种功能, 不需要任何的人为操作, 是计算机全自动进行模拟预报。
1 清河水库洪水自动预报系统主要研究内容
清河水库洪水自动预报主要研究内容包括:水文资料系列摘录与分析整理;模型结构选择;模型参数率定;洪水预报实时修正;模型参数修正;模型中间变量初值估计。
洪水自动预报结果自动存入数据库, 不作任何人工修改, 其预见期范围内的结果作为预报方案优劣的考核依据。但由于水文预报的精度依赖于实时遥测的降雨、水位、蒸发等的精度, 如果这些资料不精确或缺测, 必然会导致定时洪水预报结果的误差, 在此种情况下做出的洪水预报不作为考核范围。同时还可能由于水库库容曲线、下泄流量关系线等误差, 造成反推的实测流量误差大时, 也不作为考核范围。考虑到实时修正的重要性, 系统特设置了人性化的实时修正栏, 可人工在自动预报软件界面进行设置。
2 自动预报系统主要功能
(1) 报警流量设置。在自动预报软件里面, 特别添加了自动报警功能。报警以流量为判别条件, 不同的用户, 报警流量可以不同, 可以自行设置。自动报警功能可作为洪水期值班人员辅助工具, 以进行实时提醒。
(2) 实时显示预报过程曲线。自动预报界面默认情况为“实时显示清河入库预报流量过程”。主要实时显示最近1 h的入库流量预报值。其显示的预报值可为操作人员提供更加简洁明了的信息。该流量过程预报的图形显示可以通过“软件设置”菜单底下进行设置是否需要显示。
(3) 预报延时设置。自动洪水预报, 需要预报时段的降雨、水位、蒸发等资料, 而这些资料是由另外一台遥测工作站接收后送入服务器数据库的。自动洪水预报必须等这些资料入库后, 才能使用这些资料。遥测工作站准点开始把所有的水文数据接收到写入数据库需要时间, 因此要求自动预报有等待时间, 特别添加了预报延时设置。通过预报延时设置大大降低了实时信息滞后所带来的影响。但同时也需注意:自动预报延时, 既要考虑遥测接收和写库时间, 还要考虑遥测工作站与预报软件所在计算机时间的误差。假如2台计算机时间误差大, 还要校正计算机时间。
(4) 预报时间设置。因为自动预报每做1次, 都会自动记录。原来未做的, 当自动预报软件执行时会自动补做。但如果上一预报时间与当前时间差超过3个月, 自动预报就不能补做, 导致软件不能运行。此时需要人工设置“上一预报时间”为自动预报补做限定一个时间。
(5) 重复时段数设置。自动预报软件, 只采用当前时段的雨量、水位等资料信息, 实时资料信息, 一经使用, 就被保存到历史信息库中。假如使用时, 资料信息有误, 有误的信息也被保存到历史信息库中, 且会不断地影响着以后的预报结果。考虑到遥测系统, 雨量、水位资料等问题不易实时发现, 有时要过几小时之后被发现, 为免除这些资料误差对未来预报的影响, 软件设置了重复时段数参数。如重复时段数设置为5, 在5 h内改正的资料, 计算机会自动改正5 h内的历史信息库。这样, 5 h内改正了误差, 就不会影响以后的预报结果。
(6) 加密预报设置。考虑到有些山区性小流域或短预见期的洪水, 1 h预报1次还嫌不够, 可通过加密预报设置, 设定15 min的降雨量阈值, 则系统每过15 min, 如雨量超过设定的阈值, 就会自动加密预报。自动加密预报的设置为历时短、强度大的暴雨提供了更加精确的预报。
(7) 预报时段数设置。预报时段数与流域面积有关。流域面积越大, 预报时段数也要设置的越大。对于一般的水库流域, 预报时段数设置为24或36就可。
3 自动预报可能出现的问题及解决办法
洪水自动预报是整个洪水预报调度系统软件中技术性最强、难度最大、对环境要求最高的技术支持软件。其运行过程中, 可能发生的问题有水文资料问题、模型中间变量问题等。现介绍几个自动预报疑难问题分析与解决方法。
(1) 水文资料问题分析与解决方法。洪水自动预报需要有实时的雨量、水位、蒸发等资料作为模型输入, 这些资料的问题会引起水文预报的误差或甚至使模型无法预报。雨量资料值的偏大、偏小或缺测, 会使预报的流量偏大、偏小。全流域的雨量站全无雨量观测时或雨量冒大数至不合理范围时, 会使模型无法预报而缺报。水位资料值的偏大或偏小误差, 主要影响由水位反推的入库流量或河道流量, 从而影响水文预报的实时修正。蒸发资料误差主要影响流域土壤蓄水量和雨间蒸发等, 从而也影响水文预报的结果。
水文资料问题可以通过实时信息查询, 了解其具体问题。但洪水自动预报结果不能恢复。如果有些洪水还想用模型计算水文数据恢复后的结果, 需要通过人工干预洪水预报, 来修正洪水自动预报结果。
(2) 模型中间变量问题分析与解决方法。模型中间变量, 就是指模型中随时间变化的状态变量初始值。水文模型常有的中间变量为流域土壤蓄水量、坡面退水流量、河网退水流量等。由于模型中间变量是时空变化的, 需要由水文资料作为模型输入, 时间上连续的递推估计。如果水文资料有误差, 或模型计算不连续, 都会引起模型中间变量的误差, 从而影响洪水预报的精度。例如, 某个时段的雨量观测值偏大或偏小, 就会使模型的中间变量偏大或偏小, 其结果保存下来会影响下个时段的洪水预报偏大或偏小。当由于某些原因, 使预报间断一个时段或数个时段或更长时间未作预报, 这时模型只能调出停报前的中间变量, 显然是存在很大误差的。每个模型都有中间变量, 在系统软件启动时, 其中间变量的初值需要人工估计。在系统软件运行过程中, 正常情况下随时间变化的中间变量模型软件会自动逐时段递推估计出并保存到计算机中。若遇非正常情况, 如中心站计算机设备故障、遥测设备故障等原因使模型中间变量遭受破坏后, 系统软件重新启动时, 需重新估计模型中间变量初值。
参考文献
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洪水自动预报系统 篇2
辽宁省水旱灾害频发。1949—2010年期间,于1951、1953、1960、1962、1985、1995、2005、2010年发生洪水灾害,给国民经济和人民生命财产造成了重大损失。统计“1995.7”大洪水可知:全省受灾县(市、区)达44个,人口584万人,直接经济损失347亿元,占同期GDP(2 797亿元)的12.4%。因此,洪水灾害是影响全省经济和社会可持续发展的主要自然灾害之一,防洪减灾是水利部门的重要职责。在加强防洪工程体系建设的同时,还应大力加强防汛水情监测及洪水预警预报系统等非工程措施建设。在系统开展该项目研究前存在的突出问题有以下几点:(1)水文监测手段相对落后。水位以人工观测水尺、流量以测船、降水以雨量计等人工监测为主。(2)水情测报站点严重不足。雨量等自动报汛站有342处,不足现在的1/4。(3)水情信息迟滞严重。受水情信息编、转、译报等环节传输技术影响,仅有1/3报汛站能在规定时限内(30 min)将水情信息上报至省水文局。(4)水文分析、展示、会商等手段单一。可靠性、实时性、信息量等都难以保证。(5)水文预报方法模型单一,参数遴选等受GIS等技术限制,匹配难度大,预报精度低,尤其74座中型水库和285座小型水库信息空白、预报方案空白,一旦遇有险情,后果严重[1]。
2 主要研究内容与技术路线
2.1 研究内容
针对辽宁省的防汛形势和决策支持要求,项目主要开展以下研究:一是加强水文监测、通讯传输、数据处理、决策支持系统建设,增加现代科技含量,提高自动化水平。二是实施辽宁省现代实用洪水预报系统建设,将现代洪水预报理论、专家经验和智慧、人类活动影响的实际情况有机地结合,实现数字化洪水预报,提高洪水预报精度,增长洪水预见期。三是优化水库、河道联合洪水调度系统,发挥工程防洪最大效能。
2.2 技术路线
该研究充分立足于现有防洪工程体系,着力加强非工程措施建设,在防汛水情数据采集方面,通过新技术和新仪器的试验和应用,改变原有人工观测的模式,实现全省2 000余站点水情信息的自动采集和传输,以提高水情信息采集的数量、质量和传输速度;在水情信息接收、分析处理和信息发布方面,通过研发信息交换技术等新技术手段,实现国家部委、省气象、国土等数据信息的直接全面共享,以扩大辽宁省防汛信息资源量;通过新技术开发和应用以最快捷、最全面、最清晰的方式在不同的平台上给各级防汛工作者和决策者予以查询和显示,以便随时掌握防汛水情信息;通过研究和应用最优化、最适合辽宁下垫面情况洪水预报模型和洪水预报方法,提高洪水预报精度,延长预见期,为防汛决策和抢险赢得宝贵时间[2]。
2.3 开展的主要工作
该项目由辽宁省水文局、辽宁省防办于2003年开始相关研究和建设工作。2003年研究并编制辽河流域实用洪水预报方案;2004年编制辽宁省西部、东南部实用洪水预报方案;2005年开始开发辽宁省实用洪水预报系统,全省雨量、水位、流量观测等大量引进和应用新技术和新仪器;2006年引进中国洪水预报系统,开发辽宁省防汛抗旱水情信息网,进行水情自动测报系统的建设工作;2007年开发辽宁省防汛抗旱水情值班系统;2009年进行中小水库洪水预警预报系统的建设合水库洪水预报方案研制工作。2010年研发水情数据交换系统、水情易信通显示系统等,同时实现水情信息全面共享。其系统技术路线见图1。
3 主要研究成果
该项目结合辽宁省水文防汛工作实际需求在水情信息监测、传输、分析、发布、洪水预报预警等方面取得了多项研究成果。
(1)在水情信息采集、洪水分析模拟计算、水文预报等功能模块的关键技术环节中,应用GPS、GIS、ADCP、超声波、固态存储、遥测、雷达先进技术;应用新安江模型、MIKE-11、NASH单位线、三维模拟、辽宁模型等先进实用模型,构建了适合辽宁省实际情况的水文情报预报系统集成,保证了用于防汛决策支持的准确性和科学性。
(2)在各类水情信息传输过程中,最新采用水情信息交换技术,摆脱了原有各个环节需编码、解码等大量繁冗数据处理工作,充分实现了水情分中心、省水情中心、松辽委、国家水情信息中心的水情信息全面、直接、开放式共享,水情信息的时效性由原来的1 h缩短到5 min,解决了信息传输方面的关键技术问题。系统特点:低成本、易安装、易维护;业务覆盖全面:集数据轮询、发送、接收、入库、实时监控、提示预警等功能于一身,同时能够应对网络故障、大数据量传输等特殊情况;画面较直观,操作较简单;运行稳定且可靠[3]。
(3)项目实现了水情信息的高度整合,常年采集水位、流量、降雨、蒸发、土壤墒情、地下水、水库蓄水、冰情、气温,以及邻国朝鲜、邻省吉林、河北、内蒙古等地方的相关水情信息,建立了强大的雨情水情实时和历史数据库。尤其该项目首次实现与辽宁省气象局跨行业基于数据库层面的雨情水情信息高度共享,使全省水情报汛站网数量增加了3倍,有力地保证了流域暴雨中心的控制,提高了站网的覆盖密度。
(4)成功开发基于平板电脑(IPAD2)及地理信息系统平台水情信息查询与发布的水情易信通系统,以强大雨情水情实时数据库和历史数据库作为支撑,基于现代信息技术(3G通讯方式,iPad和GIS、遥感影像、googel地图的地理信息技术),开发具有雨、水、工情及气象信息等9个功能模块的水情易信通系统。实现了雨情、水情、台风、天气、墒情、水库、地下水、灾害区域地形地物等信息的随时随地快速查询,改变了信息查询对环境的要求和限制,大大提高了信息查询时效性和风险决策的能力[4]。系统具有移动式办公以及防汛现场与后方融为一体的突出特点,使防汛决策者能够随时随地了解最新水情信息,在防御2011年2次台风中发挥重要作用,受到各级领导广泛好评。
(5)在水库水文预报方案编制中,考虑中小型水库在强暴雨下,产汇流时间短、常规预报方法难以保证洪水预见期的情况,首次引入水库抗暴雨能力概念,并以暴雨各项指标作为主要因子编制洪水预报方案,提高了水库预报精度和预见期,填补了控制面积较小的中小型水库预报方法的空白。
(6)将辽宁省实用水文预报方法和中国水文预报系统有机融合和高度集成,创建了在同一平台上交互操作应用、参数遴选和成果相互验证的辽宁省洪水预报系统,开发出技术先进、手段丰富齐全、预报机制完善、成果精度高可靠性强的辽宁水文预报新产品。以GIS系统为平台,融合经验洪水预报方案和洪水预报模型,建立河库联合的辽宁省洪水预报系统集成模式,开发模拟预报和实时在线人工交互预报,实现洪水前预警、洪水中预报、洪水后评估,提高预报精度,增长预见期。该系统的成果界面见图2。
4 成果总结
通过上述关键技术的研究和项目的全面实施,彻底改变了传统防汛水情信息的监测、传输和情报处理模式,极大地提高了水情信息采集传输的速度和准确性;水情信息量增加了3～5倍,传输速度缩短为5 min以内2 000余站点信息传到省防和国家防总;多种洪水预报模型和方法研究和应用,保障了洪水预报成果精度,增长了洪水预警预测的预见期;填补了中小型水库预报方法的空白。基于IPAD2的水情易信通系统开发应用,做到有3G网络的地方,无论荒郊野外,还是河堤大坝防汛指挥现场,都能随时随地对水情信息等进行掌握,为防汛决策提供及时的信息,从而为防汛抢险赢得主动,为减轻人民生命财产损失赢得了主动。项目的实施,推动了全省防汛工作科技水平的提高,为水资源管理开发利用工作产生积极而深远的影响;历年为各级防汛抗旱指挥部门准确及时地提供了大量的防汛测报信息和分析预测成果,为安全度汛做出了贡献,取得巨大的效益,同时也推动了防汛水情监测及洪水预警预报技术快速发展。
参考文献
[1]罗海龙,梁振海,王亚迪.GPRS技术在白石水库水情自动测报系统中的应用[J].现代农业科技,2009(12):293-294.
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[3]钟江,吴东华.白石水库水情自动测报系统[J].东北水利水电,2002,20(4):7-9.
洪水自动预报系统 篇3
㈠工程概况鸳鸯池水库位于黑河支流讨赖河的夹山峡处, 距金塔县西南约12km, 坝址以上流域面积12439km2, 是一座以灌溉为主, 兼有防洪、发电、旅游、养殖等综合效益的大⑵型水库, 现状总库容1.048亿m3, 主要拦蓄讨赖河、洪水河、清水河三河系季节性河流冬春余水, 调节夏季洪水。坝址下游约5km处尚建有解放村水库 (总库容3900万m3) 和板滩水库 (总库容100万m3) 两座中、小型水库。3座水库联合控制调度, 以保证下游防洪和灌溉, 素称鸳鸯池水库群。鸳鸯池水库工程主要由大坝、溢洪、输水洞、电站等组成。
㈡主要水源及河流鸳鸯池水库的水源主要有临水河由东西两大支流组成, 西称讨赖河, 发源于青海省内祁连山区的讨赖南山北坡, 河势由东南向西北流经甘、青交界的朱龙关, 进入甘肃省境内折而向北;东称洪水河, 河势由南向北。讨赖河冰沟水文站 (控制流域面积6883km2) 、洪水河新地水文站 (控制流域面积1581km2) 可代表两河的出山口把口站。从出山口至水库区间流域面积3975km2, 讨赖河与洪水河于鸳鸯池水库 (控制流域面积12439km2) 上游约10km处汇合后注入鸳鸯池水库, 经解放村水库、板滩水库调节后引入鸳鸯灌区灌溉农田。
㈢水文气象特征鸳鸯池水库位于酒泉盆地的北沿, 库区海拔在1285m~1385m之间。气候特点是降雨稀少, 蒸发强烈, 日照时间长, 光热资源丰富, 四季多风, 夏季酷热, 冬季寒冷, 昼夜温差大, 属典型的大陆性气候, 对发展灌溉农业极为有利。
流域内多年平均降雨量59mm, 水库地处我国最干旱地区, 空气干燥, 相对湿度很小, 并且多风, 主要风向为西风, 年平均风速3.0m/s, 年平均最大风速25.0m/s。鸳鸯池水库入库洪水一般发生在每年的7月、8月和9月, 主要由上游山区的暴雨形成。鸳鸯池水库的多年平均入库流量为11.1m3/s, 调查历史最大洪峰流量969m3/s, 多年平均年径流量3.508亿m3, 设计洪峰流量 (P=1%) 1080m3/s, 校核洪峰流量 (P=0.05%) 2040m3/s。
二、洪水自动化调度系统建设的必要性
㈠防洪调度现代化程度比较低改革开放以来, 特别是进入90年代, 我国已在100多座大型水库安装了水文自动测报系统, 在水库防洪抗洪中发挥了巨大作用。但鸳鸯池水库作为大⑵型的水库, 由于建库早, 以后的历次加固只是在初建或前次加固扩建的基础上针对运行管理中出现的问题及隐患进行相关处理, 包括1994年的除险加固工程也是在保持原有工程规模的基础上进行加固改建。由于先天的不足造成了加固改建后的水库各项工程设施及管理手段均落后于现代化管理的要求。
㈡水库的洪水调度不能适应防洪的要求鸳鸯池水库作为一个上游流域面积达12439km2的大 (2) 型水库枢纽工程, 库区管理及流域内的水文观测设施相当落后, 水库上下游水情测报和库区各站点水情测报及坝体监测项目全部为人工观测, 观测项目也不齐全。防洪通讯调度手段极为落后, 观测采集的水文气象数据粗略, 精度低, 汛情通报无保障, 已不能及时、准确、高速地反映水库水文情况, 不能满足流域内洪水预报调度、工程安全预报和水库管理现代化的需要。为保证鸳鸯池水库这一金塔14万人民命脉工程的安全渡汛, 充分发挥水库这一骨干工程的重大作用, 科学合理的利用干旱地区极为有限的宝贵水资源, 提高灌溉效益和工程运行管理水平, 采用高科技的水文信息采集及计算机监控技术, 实现对水库的自动化监测及调度, 从而达到全天候的水库各种观测数据的捕捉和洪水预报, 实现工程安全预报以及水库的合理优化调度运行。同时, 建设水库自动化调度系统, 不仅是为了水库自身安全的需要, 也是为了确保国家重要国防设施 (如酒航战备公路、国防通信光缆) 和全县人民的生命财产安全以及经济社会发展和人民安居乐业的需要。
三、洪水自动化调度系统总体设计原则
㈠系统的先进性和可靠性鸳鸯池水库洪水自动化调度系统的设计充分借鉴和引用了国内一些相关单位已经运用中的先进的成熟技术和运行中可靠的成功经验, 充分确保了系统设计的先进性和运行的可靠性。
㈡经济、实用, 充分利用现有的软硬件设备鸳鸯池水库洪水自动化调度系统充分利用现有的部分硬件设备, 达到既节省投资又经济实用的目的, 既要立足于高起点, 同时又结合实际需要, 制定一个既高于现行管理水平, 又不脱离实际的具有较高技术含量的实用化系统。
㈢保证系统的规范化、通用化鸳鸯池水库洪水自动化系统的结构、数据库功能、界面、编程语言、操作系统、运行环境等的标准都与国家水利工程管理中的工情监测、防汛指挥系统工程设计开发基本要求相一致, 技术要求完全达到国家水利工程管理的相关规范要求。做到程序模块化、接口标准化、界面清晰友好和联系畅通方便, 做到系统既能单独运行, 又能有效继承于大系统。同时, 系统要建有独立的数据库, 并且数据库中的数据具有在上下级系统间双向流动的功能以及可统一和扩展的功能。
四、洪水自动化调度系统建设的内容
㈠系统建设的内容一是水文信息采集子系统。二是水库洪水预报子系统。三是水库洪水调度子系统。四是水库安全监测子系统。五是视频监测子系统。
㈡系统要具备的功能模块一是信息处理及查询。二是洪水预报。三是防洪形势分析。四是调度方案制定与传真。五是调度方案评价。六是洪水调度预报成果及信息管理。七是水库、水位、流量、水平位移、垂直位移、坝体浸润线和坝后渗流的工情监测分析评价。八是视频监测系统的使用。九是数据库及系统管理。
五、洪水自动化调度系统的建设规模
中心站1处:鸳鸯池水库管理所;分中心站2处:金塔县防办和鸳鸯池水库大坝管理股;中继站1处:鸳鸯池水库大坝西端微波塔;水位、雨量遥测站5处:讨赖河嘉峪关水文站、洪水河新地水文站、鸳鸯池库上水文站、讨赖河三墩水文站和洪水河临水水文站;水位遥测站1处:鸳鸯池库下水文站;雨量遥测站3处:讨赖河酒泉市雨量站、洪水河三奇堡雨量站和丰乐河下黄泥堡雨量站。
鸳鸯池水库距上游冰沟水文站150km, 距嘉峪关新地水文站约100km, 洪水发生后最快在8h~16h入库, 进入汛期后, 充分发挥水库洪水自动化测报系统优势, 加强与市防汛办公室和上游水文站的联系, 做好水情测报, 强化适时调度, 确保水库安全渡洪。
六、洪水自动化调度系统软件具备的功能
㈠洪水预报能实现实时预报, 包括在线预报和离线预报。洪水预报包括洪峰预报、峰显时间预报、洪量预报和洪水过程线预报。
㈡优化调度根据调洪演算及优化调度数学模型进行水库调度调洪演算, 存储演算结果并实时向相关部门发送。
㈢水务综合处理水务综合报表是水调日常生产调度的重要资料和依据, 也是衡量水调系统自动化管理水平的一个标志。其主要由七项组成:一是各流域水、雨情分布及等雨量线图;二是绘制雨量、水位预报过程线及直方图;三是雨、水情的日、旬、月、年特征值统计;四是流域平均时段、旬、月、年降雨量统计表;五是流域各站点水位月、年报表;六是洪水历时过程资料统计图表;七是系统运行情况汇报表。
㈣数据处理实现从实时数据到整点数据和最大、最小、均值、累计值的数据转换处理;完成多种水文报表输出的预处理功能;主要完成坝上、坝下及关键控制点的流量及其最大值和最小值;水位、流量自动计算统计功能;水情日报表、时段雨水情综合统计表。
㈤数据库管理当数据库数据日积月累到一定程度或指定时间后, 系统自动提示, 同时将数据库部分数据转存到其它存储媒体, 以实现数据备份、装载功能和历史数据筛选处理功能, 当认定某一数据有误时, 具有较高级别的用户 (系统管理者) , 可对该数据进行人工修改、删除或插入新记录。
㈥水情监测一是实时监视坝上、坝下、关键控制点的水位和流量的变化动态。二是实时动态监视各雨量测点的时段雨量。三是监视系统畅通率及各重要设备的运行状态。
七、提高防洪调度现代化管理水平
㈠加强鸳鸯池水库的防洪规划工作为尽快适应整个社会和国民经济的快速发展, 保护生态环境, 要加强并调整鸳鸯池水库的功能, 完善并建立科学的防洪体系, 最大限度地发挥鸳鸯池大⑵型水库的作用。
㈡强化鸳鸯池水库防洪管理要严格按照水库控制运用调度方案运行, 编制鸳鸯池洪水淹没风险图, 落实防御鸳鸯池水库特大洪水预案, 坚持汛期统一指挥和调度, 认真贯彻落实《防洪法》, 在确保水库安全的前提下, 充分发挥水库的综合效益。
㈢重视技术人员的专业化培训要实现防洪工作现代化, 必须重视人才的培养。要加强对水库管理人员的专业化培训, 尽快提高其业务水平, 彻底改变目前鸳鸯池水库专业技术人员少、业务水平低的局面。
洪水自动预报系统 篇4
陆浑水库是一座库容为13.2亿m3的大 (一) 型水库其防洪任务主要有:洛阳防洪、黄河下游防洪和陆浑水库本身保坝。做好洪水预报, 是为上级单位和水库本身防洪调度运用的关键。一九七六年二月至一九七七年元月, 水电部组织的洪水预报会战小组, 在学习大伙房水库管理局提出的“单元汇流单位线”方法的基础上, 通过对伊河流域的实地勘察和资料分析, 编制了陆浑水库的洪水预报方案。编制至今三十年的运用中, 发现了一些在本流域预报中存在的问题, 有洪峰偏大、退水过程过急等, 导致预报精度偏低, 不能很好地为防洪决策提供精确依据。现将本方案的运用情况介绍如下。
2 预报方案的实际运用情况
陆浑水库坝址以上受雨面积为3492km2, 全区共分10个汇流单元, 其中有8个单元多为石山林区, 有两个单元为黄土丘陵区。10个单元中现有16个按12时段制报汛的雨量站, 其中有4个水文站 (不包括陆浑站) 。流域上、中、下游的划分为:旧县站以上为上游, 旧县至嵩县为中游, 嵩县至陆浑为下游。
为进一步验证“单元汇流单位线”法编制的洪水预报方案在本流域中的运用情况, 将1964年至今有完整资料的23场洪水重新做了一次预报。预报情况分析如下。
2.1 洪峰流量的预报
按照《水库洪水调度考评规定》达到好的标准的有9场;一般的有6场;差的有8场。
从预报结果来看, 一般情况下, 洪峰流量大小与径流量成正比关系。同时, 也受到其它因素的影响, 如同样降雨量, 降雨历时越长, 洪峰越小;降雨历时越短, 洪峰越大。即使同样降雨量, 同样降雨历时, 个别时段降雨强度特别大和没有特别大强度时段降雨, 洪峰流量差别也比较大。同样降雨量, 降雨在流域上的分布越集中, 则洪峰流量越大, 洪水历时越短。对于降雨时段比较短, 时段雨量较大的洪水, 预报的洪峰值比实测值大得多。
2.2 洪水总量的预报
按照《水库洪水调度考评规定》达到好的标准的有10场;一般的有4场;差的有8场。
从预报资料可以看出洪水总量与洪峰的关系。在本流域中, 洪量的大小不仅与洪峰的大小有关而且与降雨中心的位置有关。降雨中心在上游的洪水一般是预报值大于实测值。全流域均匀降雨的洪水一般预报的洪量值小于实测值。
2.3 洪峰出现时间的预报
从资料中可以发现, 峰现时间不仅与洪水大小有关, 还与降雨历时有关。同样的径流量或洪水总量, 降雨历时越短, 降雨强度越大, 洪峰出现就越早。
2.4 洪水过程的预报
本流域洪水主要由夏季暴雨形成, 由于暴雨历时短, 强度大, 加之流域坡度陡, 河床比降大。洪水属于尖瘦型洪峰类型, 历时短, 陡涨陡落。一次洪水的持续时间一般为3～5天。通过资料可以看出, 所有场次洪水预报过程的后半部分的退水过程比较快, 与实际退水过程相差比较大。
对于时段比较长, 前期影响Pa值比较大的洪水, 洪水预报因退水非常快, 而实际退水比较缓, 虽然在起涨过程中和退水的前半程中洪量相近, 但洪水总量的预报值往往小于实测值。
2.5 降雨中心分布不同对洪水预报的影响
据上游栾川水电公司提供资料, 在流域上游支流上近几十年来不断修建小水库, 汇集了上游来水。由于流域下游为黄土丘陵区, 中游嵩县至旧县为半石山区, 而上游为石林山区, 产流汇流条件不同。因此降雨中心在上游, 且前期影响Pa值比较小的洪水, 所做预报的洪峰值、洪量值比实测值大。
3 预报值的修正
从计算结果来看, 所做的预报值误差偏大。我们可以从中寻找一定的规律, 根据前期影响Pa值和降雨中心分布不同, 及三十年来洪水预报结果分析, 经反复实践, 对预报值加减一个系数 (洪峰为K1, 洪量为K2) 进行修正来降低误差, 使其更趋于实测值。如下表所示:
注:因Pa≤40降雨中心在下游的洪水场次很少, 故无法计算其K1、K2值。
修正后的数值, 按照《水库洪水调度考评规定》达到好的标准有14场;一般的有6场;差的有3场。洪量预报达到好的标准有15场;一般的有5场;差的有2场。修正后的洪水其洪峰洪量的预报值更加趋于实测值。大大提高了洪水预报的精度。
根据修正后的来水过程及水库实时调度情况, 用手工计算得出水库实时库水位。在2003、2005丰水年的预报中精度还是比较高的。为水库调度提供了更加科学的依据, 增加了水库的自身效益和社会效益。
4 几点建议