【摘要】白盆珠水庫利用已有的信息采集技術(shù)配合水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)的使用，建立起以超短波遙測(cè)站為信息依據(jù)的洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)，充分?jǐn)U展了水情自動(dòng)測(cè)報(bào)的范圍，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)的洪水預(yù)報(bào)，提高了水庫科學(xué)管理水平。
　　【關(guān)鍵詞】白盆珠，水庫，數(shù)據(jù)庫管理，洪水預(yù)報(bào)，水庫調(diào)度
　　
　　近年來，水情信息自動(dòng)采集技術(shù)發(fā)展迅速,信息傳輸與共享的范圍不斷擴(kuò)大。為了讓豐富的水情信息源成為水庫運(yùn)行管理工作中決策的依據(jù)，真正做到水情實(shí)時(shí)采集、及時(shí)預(yù)報(bào)、科學(xué)調(diào)度，為抗洪救災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)。現(xiàn)就白盆珠使用的水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
　　1 工程概述
　　白盆珠水庫位于廣東省東江支流西枝江上游的惠東縣境內(nèi)，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、改善航運(yùn)等綜合利用的多年調(diào)節(jié)大(I)型水庫，壩址控制流域面積856平方公里，水庫庫容為12.2億立方米。水庫流域系統(tǒng)有遙測(cè)雨量站7個(gè)，自2004年5月使用由河海大學(xué)開發(fā)的水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)軟件以來，建立起以超短波遙測(cè)站為信息依據(jù)的洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)，利用已有的信息采集技術(shù)配合該系統(tǒng)的使用，充分?jǐn)U展了水情自動(dòng)測(cè)報(bào)的范圍，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)的洪水預(yù)報(bào)。及時(shí)做好防洪預(yù)報(bào)，更加合理、更加科學(xué)地運(yùn)用水庫工程調(diào)度洪水，保障水庫安全，減輕上下游洪災(zāi)損失，最大限度地發(fā)揮水庫的防洪與興利的綜合效益，具有十分重要的作用，而且對(duì)當(dāng)?shù)氐?a href='http://m.anghan.cn/sheh/' target='_blank' class=infotextkey>社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有十分重要的意義。
　　2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境
　　2.1 硬件配置
　　CPU：PⅢ；內(nèi)存：512M；硬盤：20G；顯示器：15’彩顯；光驅(qū)：32速；激光打印機(jī)或噴墨打印機(jī)。
　　2.2 軟件配置
　　操作系統(tǒng)采用Windows2000Server版；數(shù)據(jù)庫采用MS-SQLServer2000網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫；洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)。
　　3 系統(tǒng)功能模塊
　　水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的通用性，從數(shù)據(jù)庫接到水文遙測(cè)數(shù)據(jù)開始，一直到洪水預(yù)報(bào)調(diào)度，主要由三個(gè)子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)和洪水調(diào)度子系統(tǒng)。
　　3.1 數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)
　　軟件開發(fā)工具選用PowerBuilder6．0,主要是解決數(shù)據(jù)庫庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、水庫庫碼、水文站雨量站的站碼管理，水雨情信息輸入與輸出管理及水文資料的信息的整編與處理等問題。開發(fā)的數(shù)據(jù)庫,具有在上下級(jí)系統(tǒng)間雙向流動(dòng)的功能。
　　3.2 洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)
　　軟件開發(fā)工具選用VisualBasic6.0。洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)，在功能上分為定時(shí)洪水預(yù)報(bào)和人工干預(yù)洪水預(yù)報(bào)。
　　3.2.1 定時(shí)洪水預(yù)報(bào)
　　定時(shí)洪水預(yù)報(bào)，就是根據(jù)定時(shí)遙測(cè)的雨量和水位，人工采集的蒸發(fā)和出庫流量等水文數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)出未來一定時(shí)期內(nèi)入庫洪水總量、洪峰、峰現(xiàn)時(shí)間、入庫洪水過程等。自動(dòng)做出未來洪水的預(yù)測(cè)，其結(jié)果自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫，不作任何人工修改，不需人工操作。
　　3.2.2 人工干預(yù)洪水預(yù)報(bào)
　　(1) 實(shí)時(shí)洪水模擬。該功能除了能根據(jù)實(shí)時(shí)雨量快速地預(yù)報(bào)出未來洪水的變化過程及洪量、洪峰與發(fā)生時(shí)間等特征值，還可與氣象預(yù)報(bào)結(jié)果相連接，根據(jù)未來的可能預(yù)測(cè)雨情，做出洪水變化的趨勢(shì)預(yù)測(cè)與分析，延長了洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見期，給會(huì)商調(diào)度提供更多的信息，為洪水調(diào)度提供更豐富的未來可能水情信息。
　　(2) 歷史洪水模擬。該功能用當(dāng)前使用的預(yù)報(bào)模型和模型參數(shù)，對(duì)歷史上洪水特點(diǎn)與當(dāng)前洪水相近的洪水進(jìn)行模擬，分析當(dāng)前模型模擬歷史洪水的效果，進(jìn)而評(píng)估當(dāng)前模型預(yù)報(bào)未來將發(fā)生洪水的可能效果和誤差情況，以給決策者和洪水調(diào)度提供更多的參考信息。
　　(3) 模型管理。主要有模型的選擇、模型的修復(fù)和模型參數(shù)的修正。各種功能都有人工干預(yù)和全自動(dòng)執(zhí)行的能力，以適應(yīng)不同層次操作人員的需要。其主要作用是提高洪水預(yù)報(bào)軟件的自適應(yīng)能力，以在流域水文特點(diǎn)變化條件下，或模型運(yùn)行環(huán)境遭破壞情形下，洪水預(yù)報(bào)還能正常運(yùn)行，并達(dá)到一定的預(yù)報(bào)精度。為了使系統(tǒng)具有廣泛的適用性與靈活性，提供了6種預(yù)報(bào)模型：新安江模型、混合產(chǎn)流模型、變徑流系數(shù)模型、坦克模型、薩克拉門托模型、經(jīng)驗(yàn)相關(guān)模型，大大豐富了洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)的功能。
　　(4) 信息查詢。信息查詢主要有洪水預(yù)報(bào)結(jié)果、模型中間變量、模型參數(shù)和模型運(yùn)行信息查詢。
　　3.3 洪水調(diào)度子系統(tǒng)
　　軟件開發(fā)工具選用PowerBuilder6．0,主要是根據(jù)洪水預(yù)報(bào)的結(jié)果進(jìn)行防洪形勢(shì)分析，根據(jù)水庫、壩下防洪關(guān)鍵點(diǎn)與庫內(nèi)淹沒區(qū)的水情、工況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，用不同控制模式，生成洪水調(diào)度預(yù)案系列；對(duì)預(yù)案進(jìn)行效益分析、評(píng)價(jià)與推薦；同時(shí)還可考慮各級(jí)防汛部門、領(lǐng)導(dǎo)和專家的意見，采用多種調(diào)度規(guī)則，進(jìn)行會(huì)商、綜合，提出調(diào)度方案。
　　(1) 方案生成，主要對(duì)水位生成、流量生成、補(bǔ)償生成、指令生成、預(yù)報(bào)預(yù)泄六種生成模式作水庫調(diào)洪演算，得六種模式條件下的調(diào)度方案。生成的方案能對(duì)洪水預(yù)報(bào)成果進(jìn)行評(píng)估，模式條件修改方便、操作簡單，生成速度快。為預(yù)報(bào)調(diào)度過程中加入專家經(jīng)驗(yàn)提供了有效的人機(jī)交互手段。
　　(2) 會(huì)商調(diào)度，主要要反映決策者的意圖，根據(jù)決策者提出的調(diào)度方案進(jìn)行洪水調(diào)度。
　　(3) 方案管理，主要對(duì)生成的方案進(jìn)行管理，主要包括方案信息提供、方案靈敏度分析、方案條件排序、方案選定、方案實(shí)施和方案刪除六種管理功能，可為用戶防洪決策提供技術(shù)支持。
　　(4) 防洪形勢(shì)分析，主要是對(duì)實(shí)時(shí)水雨情、庫情、工情和未來洪水決策的分析，為防洪決策提供綜合信息支持。
　　4 系統(tǒng)運(yùn)行情況
　　白盆珠水庫流域，降水量豐富，洪水包含豐富的地下水，屬典型的濕潤地區(qū)，產(chǎn)流宜采用蓄滿產(chǎn)流模型，分水源用自由水水箱，坡面水源劃分為三水源，坡面單元匯流采用線性水庫，河道匯流采用分河段馬斯京根法。
　　由于受季風(fēng)影響，年降雨主要集中在汛期4~10月份，而洪水多發(fā)生在5月至9月，洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)軟件在2004年5月至今的運(yùn)行期間，在汛期利用降雨信息進(jìn)行了多次洪水預(yù)報(bào)作業(yè)，預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際洪水過程比較接近但仍有一定的誤差，共發(fā)生5場(chǎng)大洪水（洪峰流量>1500），其中4場(chǎng)大洪水合格,9場(chǎng)中等洪水（700<洪峰流量<1500），其中5場(chǎng)中等洪水合格，9場(chǎng)小洪水（500<洪峰流量<600），其中8場(chǎng)小洪水合格，合格率達(dá)73.9%，結(jié)果可見下表一。反映出預(yù)報(bào)模型在預(yù)報(bào)大洪水較理想（如2008年6月12日發(fā)生相當(dāng)于20a一遇的洪水,預(yù)報(bào)洪峰流量為3745m3/s實(shí)測(cè)洪峰流量為3473m3/s，非常接近。)，預(yù)報(bào)中、小洪水不太理想，分析幾場(chǎng)不合格洪水的原因，認(rèn)為水庫所謂的實(shí)測(cè)洪峰流量，是由水庫水位反推計(jì)算得，本身會(huì)存在很大誤差。但從總的結(jié)果看，可以認(rèn)為白盆珠水庫的預(yù)報(bào)軟件是合格的，洪水預(yù)報(bào)精度滿足規(guī)范要求，設(shè)置的預(yù)報(bào)參數(shù)較為合理，能夠達(dá)到預(yù)報(bào)目的。
　　5 系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題及建議
　　盡管實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)調(diào)試系統(tǒng)在運(yùn)行中取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，但仍存在一定的問題，主要表現(xiàn)在洪水預(yù)報(bào)的誤差精度上。
　　(1) 設(shè)備故障，導(dǎo)致資料缺測(cè)或不合理的觀測(cè)數(shù)據(jù)。水文遙測(cè)系統(tǒng)，有許多水位站和雨量站，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，常會(huì)遇到各種各樣的故障，引起的雨量資料代表性誤差和水文資料觀測(cè)誤差都會(huì)給實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)結(jié)果帶來誤差。建議加強(qiáng)設(shè)備的定時(shí)維護(hù)巡檢和程序的運(yùn)行狀況檢查。
　　(2) 流域水文規(guī)律的變化。這變化主要有流域水文規(guī)律受氣候條件和下墊面條件的改變而改變。如鋒面雨引起的洪水特征與雷暴雨、臺(tái)風(fēng)雨引起的洪水特征差異，還有系統(tǒng)長期運(yùn)行過程中，流域人類活動(dòng)，如水土保持治理、森林的大面積砍伐，開挖人工河渠等，長年累積作用，會(huì)給水文規(guī)律帶來大的影響，這些變化，也會(huì)給實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)帶來一定的誤差。建議針對(duì)不同的洪水特征制定不同的率定參數(shù)。
　　(3) 模型中間變量的誤差。系統(tǒng)軟件在運(yùn)行過程中,會(huì)遇到種種非正常因素。如中心系統(tǒng)設(shè)備或遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)備故障等,破壞了洪水預(yù)報(bào)模型的運(yùn)行環(huán)境,系統(tǒng)重新起動(dòng)后,需對(duì)模型運(yùn)行環(huán)境作修復(fù)。實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件,在許多情形需要自適應(yīng)修正。每個(gè)模型都有中間變量，模型中間變量初值估計(jì)對(duì)洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度起至關(guān)重要的作用，在系統(tǒng)軟件起動(dòng)時(shí)，其中間變量的初值需要估計(jì)。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，正常情況下隨時(shí)間變化的中間變量模型軟件會(huì)自動(dòng)逐時(shí)段遞推估計(jì)出并保存在計(jì)算機(jī)中。若遇非正常情況，使模型中間變量遭受破壞后，系統(tǒng)軟件重新起動(dòng)時(shí)，需重新估計(jì)模型中間變量初值。模型中間變量初值的估計(jì)也會(huì)給實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)結(jié)果帶來一定的誤差。建議及時(shí)人工干預(yù)模型中間變量初值的估計(jì)，保障預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。
　　(4)加強(qiáng)職業(yè)培訓(xùn)，提高使用人員素質(zhì)。由于該系統(tǒng)的使用需要有專業(yè)的水文知識(shí)，對(duì)于不同層次的工作人員使用起來有難度，建議系統(tǒng)提供者應(yīng)做好售后服務(wù)，加強(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn)。同時(shí)系統(tǒng)使用方也要制定相應(yīng)的工作規(guī)范，這對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。
　　6 結(jié)語
　　白盆珠水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)的使用，進(jìn)一步完善了洪水預(yù)警系統(tǒng)，形成了從數(shù)據(jù)采集、管理到數(shù)據(jù)應(yīng)用的完整體系，為雨情、水情的快速準(zhǔn)確定量，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的調(diào)度決策提供了有力的技術(shù)支持，對(duì)于提高白盆珠水庫的防洪等綜合效益具有重要意義。系統(tǒng)從2004年5月份投入運(yùn)行以來運(yùn)行正常，通過多年汛期的運(yùn)行，基本能滿足要求。為更好地發(fā)揮系統(tǒng)的作用，需要繼續(xù)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，熟悉各種操作，不斷提高管理使用水平，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，發(fā)揮更大的效益。