洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的实验研究

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摘要：本文根据2012年几场较大洪水,应用洪水预报调度系统做出的预报及调度成果论证了洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的重要作用。

关键字：洪水预报、水情测报、调度方案

中图分类号：TV122 文献标识码：A 文章编号：

1前 言

察尔森水库洪水预报调度系统是以水文遥测数据库和预报调度数据库为基础，完成遥测数据的接收处理和存储汇总；通过人机交互对话提供流域洪水预报成果和防洪综合调度方案；能够提供简洁鲜明的图像、图表等直观可视的防汛信息，供业务技术人员和调度决策者使用。

2水库洪水预报调度软件的特点

水库实时洪水预报调度软件的主要特点：

（1）具有功能齐全、运行灵活、使用方便、有较强实用性与通用性的特点，便于推广使用。

（2）采用了可视化、多媒体、数据库等当今我国最先进的计算机技术，利用了面向对象技术构筑对象模型，具有良好的通用性，便于系统维护。

（3）洪水预报提供了开放的设计接口，易于实现模型和系统的扩充和修改，便于系统运行环境的变化。

（4）易于实时、快速地生成水库防洪系统可行调度方案。设计了自动与交互二种方式推求水库的洪水调度方案。

（5）在信息查询中采用多线索分层查询方式，使操作更为简单，在水雨情查询中实现了实时水雨情与历史水雨对比查询，实时水情与预报水情对比查询，使调度人员可及时准确地对洪水的发展趋势做出判断。

（6）具有很强的图表输出功能。

（7）在数据库的设计和开发中，以国家防汛抗旱总指挥部办公室制订《水库洪水调度系统设计与开发规则》为依据，采用Client/Server结构体系，使系统既可用于网络系统，又可用于单机系统，便于系统的集成。

3软件功能

本系统具有信息查询子系统、交互式洪水预报子系统、交互式洪水调度方案生成子系统、交互式洪水调度方案评价子系统、数据库管理子系统。各子系统的功能为：

3.1 信息查询子系统

实时雨情查询及其报表统计与输出，实时水情查询及其报表统计与输出，工情查询，实时水雨情与历史大洪水的对比查询。

3.2 交互式洪水预报子系统

从水雨情自动遥测系统提取实时降雨量，查询流域各站降雨量，计算前期土壤含水量，可根据落地雨作洪水预报，也可根据假拟降雨作洪水预报。

3.3 交互式洪水调度子系统

包括交互式洪水调度方案生成与洪水调度方案评价两部分。

交互式洪水调度方案生成：进行单库或可扩展进行区间补偿的洪水调度，可确定出水库的泄流方式及相应的泄流量，预报水库的水位变化过程，可扩展预报水库下游控制站的组合流量过程。

交互式洪水调度方案评价：根据调度与决策人员的偏好，应用多目标模糊优选模型，对交互生成的多个调度方案进行评价与排序。

3.4 数据库管理子系统

包括数据库数据录入与维护和水雨情数据的整编两部分。

数据库数据录入与维护：可以进行数据库的查询、录入、修改和删除。

水雨情数据的整编：可进行流域各站雨情数据的日降雨量、一小时最大降雨、一日最大降雨、三日最大降雨、五日最大降雨、七日最大降雨、十一日最大降雨、月旬降雨及流域月旬平均降雨量的整编，也可以进行日平均水位、日平均流量、旬月平均水位、旬月平均流量等水情数据的整编，也可以把实时库中的数据导入历史库。

4交互式洪水预报子系统

洪水预报子系统设计遵循系统总的设计思路，即系统操作简单，各个关键部分提供必要的技术与细节支持。在系统预报模型选择上，提供开放的设计接口，即允许各个水库或防洪控制点断面所在河流增加系统没有提供的预报模型，或原来预报模型的变异。在系统使用环境上，通过对数据库数据流的有效划分，系统可非常方便地应用于单机或网络系统，以适应所在流域计算机应用环境。应用系统做洪水预报基本流程为：（1）设置预报时间（2）实时提取水情自动测报系统数据并将其存入实时水情数据库（3）计算前期土壤含水量（4）提取库水位，输入相应入库出库值（5）根据单位线或大伙房模型做出预报。除实时预报之外还可作假拟预报并可查询降雨总量、总净雨、入库或区间洪水总量、峰值、1d、3d、8d、30d、60d洪量、重现期、相应频率等。可实现把预报结果按图、表方式输出；预报洪水过程水平滚动显示；预报洪水过程单点查询；预报洪水人工修改等功能。

5交互式洪水调度子系统

交互式洪水调度子系统是本软件系统的子系统之一，是为决策者提供的洪水调度成果的最终体现。它将应用洪水预报子系统的预报成果，自动与交互制定多个实时可行调度方案，并可结合决策者的经验，对这些方案作出评价，为防洪调度决策提供良好的支持信息。该系统可实现的功能有：1、按自动方式和交互方式制定水库洪水调度方案2、可推求控制站组合流量3、洪水调度方案的评价4、可按表格、图形等方式输出洪水调度成果。

洪水调度还对多个方案进行评价，具有方案评价交互窗口界面。其中上部为确定目标权重对话组框，下部为方案的评价结果，右部为功能按纽。洪水调度方案评价所使用的方法为多目标模糊优选理论与模型。

6在察尔森水库洪水防汛中的应用

2012年进入汛期之后，由于受天气系统的影响，洮儿河流域频繁降雨，虽然降雨强度不大，但是降雨次数频繁，致使前期土壤含水量比较大，7月28日，流域上游又普降中雨，局部地区达到大雨，受此次降雨过程影响，使洮儿河洪水迭起，察尔森水库水位持续上涨，察尔森水库发生了5年一遇的超标准洪水。下面就7月25日～27日一场降雨做预报如下：

（1）雨情

时间：7月25日8点----7月27日8点

（2）汛情

8点水位359.25m；库容6.427m3；入库235m3/s；出库60 m3/s。截止27日，Pa值为94.6，已经达到饱和。

7月25日～7月27日流域降雨26.4毫米（降雨中心在索伦一带，单站最大降雨45毫米），该次降雨过程产生的洪峰入库流量393m3/s（时段为3小时），峰现时段为26日17～20时。

（3）洪水预报

由于天气预报预报未来两天有中到大暴雨，所以分别作了未来24小时无降雨、假拟降雨20mm和假拟降雨50mm的预报方案

根据本次降雨预报如下：

峰值：27日20点264 m3/s；一日洪量：0.057亿m3；三日洪量：0.163亿m3；八日洪量：0.389亿m3；预报洪量：1.227亿 m3；小于五年一遇洪水。

假拟4个时段降雨20mm预报如下：

峰值：29日8点349m3/s；一日洪量：0.574亿m3；三日洪量：0.223亿m3；八日洪量：0.569亿m3；预报洪量：2.048 亿m3；小于五年一遇洪水。

假拟4个时段降雨50mm预报如下：

峰值：29日14点627 m3/s；一日洪量：0.135亿m3；三日洪量：0.402亿m3；八日洪量：0.986亿m3；预报洪量：3.284亿m3；大于五年一遇洪水。

（4）方案分析及调度

根据预报来水推算仅本次降雨不会到达汛限水位360.55m（相应库容7.22亿m3）；假拟20mm降雨31日8点超过汛限水位360.55m；假拟50mm降雨29日14点超过汛限水位360.55m。依据预报及实际来水情况7月30日9时，水库开始泄流260m3/s（含发电量），泄流持续7个小时，到16时，水库泄流减小到150 m3/s。到8月10日8时，入库流量为104 m3/s，库水位为362.46m（相应库容为8.472亿m3），根据气象预报预测，后续不会再有大的降雨过程，按退水过程演算，到8月15日，库水位为362.75m，此时已为后汛期，根据调度方案后汛期汛限水位可逐步抬高到365.40m，鉴于此种情况，为了充分发挥水库的兴利效益，水库于8月10日9时关闸停止泄洪，水库转入正常运行，保持发电机四台机组满发。此次洪水，察尔森水库共拦蓄洪水2.89亿m3，经水库调节下泄洪水总量为1.43亿m3，削峰率为70%，为保障水库下游地区的防洪安全发挥了重要作用。

7结语

察尔森水库洪水预报调度系统自1999年建设完成并投入运行，根据洪水形式进行准确判断，制定水库的洪水预报方案，再对多种防洪调度方案进行比较和优化选择，提高了水库的洪水预报精度和预见期，为水库的防洪和发电提供了可靠保障，有效解决了水库自身防洪与水库承担下游防洪之间的矛盾，保护了下游防洪安全，以及水库防洪与兴利之间的矛盾。

作者简介：

郭海云（1980－），女，内蒙古乌兰浩特人，工程师，主要从事水库运行管理与水情调度工作。