清河水库洪水自动预报系统研究

摘要 对清河水库的洪水自动预报系统研究内容进行了阐述，同时对自动预报系统主要功能作了详尽说明，对各个功能的科学性和合理性作了分析，指出了自动洪水预报可能出现的问题，并给出相应的解决方法，以提高清河水库洪水自动预报的精度。

关键词 洪水自动预报系统；功能；问题；解决方法；清河水库

中图分类号 TV122；TV697.11 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）01-0203-01

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[1-4]，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。

4 参考文献

[1] 李海明，赵文忠.山口水库水情自动预报与洪水调度自动化研究[J].黑龙江水利科技，2005，33（2）：37-38.

[2] 赵咸榕，陈宜安.碛口水库水情自动测报系统若干问题探讨[J].西北水电，1997（1）：12-16.

[3] 肖毅.浅谈深圳水库水情自动测报系统软件设计特点[J].广东水电科技，1994（4）：45-47.

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