□高 義（南陽市鴨河口水庫工程管理局）

一、工程概況

南陽市鴨河口水庫是以防洪、灌溉為主綜合利用的大（1）型水庫，水庫控制流域面積3030km2，總庫容13.39億m3。

鴨河口水庫的防汛安全，直接關(guān)系到下游近千萬人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，關(guān)系到國家交通、通訊主干線和南水北調(diào)總干渠的安全，因而水庫防洪位置極其重要。

水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)與集成采用C/S(客戶/服務(wù)器)的方式進(jìn)行開發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)在邏輯上分為5個(gè)系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為中心，與水情自動(dòng)采集系統(tǒng)、洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、洪水調(diào)度系統(tǒng)集成在一起，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)、洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度、數(shù)據(jù)庫管理等功能。

二、防洪調(diào)度系統(tǒng)的目標(biāo)

從防汛與水資源科學(xué)調(diào)度的實(shí)際需要出發(fā)，對(duì)流域雨洪規(guī)律、工程優(yōu)化運(yùn)用進(jìn)行深入研究，以信息資料庫為基礎(chǔ)，建成功能全面、操作簡(jiǎn)便的調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)流域?qū)崟r(shí)雨水情的演變過程進(jìn)行監(jiān)控，把水庫防洪信息管理、洪水預(yù)報(bào)模型、洪水演算、優(yōu)化調(diào)度緊密地相結(jié)合，提高洪水預(yù)報(bào)的精度和預(yù)見期，輔助領(lǐng)導(dǎo)迅速準(zhǔn)確地做出科學(xué)的防洪決策和調(diào)度指揮方案，提供快速高效的防洪管理、決策手段。

三、防洪調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)要求及內(nèi)容

（一）防洪調(diào)度工作流程

防汛決策工作流程基本上可以劃分為5個(gè)階段，即：情報(bào)活動(dòng)階段、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)活動(dòng)階段、方案設(shè)計(jì)活動(dòng)階段、決策（即方案選擇）階段和方案執(zhí)行階段。

情報(bào)采集處理階段：主要完成氣象、水雨情、工情（包括工程運(yùn)用和險(xiǎn)情）、災(zāi)情等防汛信息的收集、整理。由水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)完成。

預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)階段：主要完成暴雨預(yù)報(bào)、洪水預(yù)報(bào)、工程安全狀況預(yù)測(cè)、洪水災(zāi)害發(fā)生發(fā)展的預(yù)測(cè)等。

水庫調(diào)度方案設(shè)計(jì)階段：水雨工情和災(zāi)情實(shí)況及對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，構(gòu)成了防洪形勢(shì)，經(jīng)過分析歸納可以理出防洪決策的內(nèi)容和目標(biāo)。

決策（即方案選擇）階段：主要是由決策層在認(rèn)清防洪形勢(shì)的基礎(chǔ)上，本著局部服從大局的原則，以洪水災(zāi)害損失最小為目標(biāo)，通過會(huì)商和分析，進(jìn)行方案的補(bǔ)充和調(diào)整，選出滿意的方案并付諸實(shí)施。

方案執(zhí)行階段：經(jīng)過防汛會(huì)商形成防汛方案后，形成正式文件并按照方案安排執(zhí)行，同時(shí)統(tǒng)計(jì)上報(bào)水情、雨情、工情和災(zāi)情等。

（二）功能需求

水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)的功能將包括：

1.數(shù)據(jù)庫建設(shè)：包括水情、工情、防洪調(diào)度等數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和開發(fā)；實(shí)現(xiàn)與水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成，實(shí)現(xiàn)調(diào)度相關(guān)的水情、工程信息的輸入、修改、查詢。

2.實(shí)時(shí)降雨、氣象部門預(yù)報(bào)降雨及水情信息提取或交互輸入與修改假擬降雨總量，時(shí)段分配計(jì)算。

3.洪水預(yù)報(bào)：包括前期土壤蓄水量計(jì)算，產(chǎn)流量(入庫流量或凈雨深)預(yù)報(bào)及暴雨頻率估算，如入庫洪水過程預(yù)報(bào)及其相應(yīng)的洪峰或洪量頻率估算，水庫泄流的下游河道洪水演算，由實(shí)際庫水位或庫站組合流量推求實(shí)際入庫流量，預(yù)報(bào)結(jié)果實(shí)時(shí)修正(包括非常情況下的人類活動(dòng)影響修正)。

4.調(diào)度方案制定與仿真：包括按調(diào)度方式與規(guī)則自動(dòng)生成方案，根據(jù)實(shí)時(shí)雨情人機(jī)交互生成方案，上級(jí)下達(dá)的決策調(diào)度方案。

5.調(diào)度方案的比選：包括考慮決策者的傾向，依據(jù)水庫水位和防護(hù)點(diǎn)的組合流量等多目標(biāo)對(duì)生成方案優(yōu)劣進(jìn)行排序優(yōu)選和推薦，并粗估相應(yīng)的災(zāi)情。

6.調(diào)度成果管理：查詢、顯示與打印調(diào)度方案模擬及實(shí)施成果，報(bào)告文檔管理，報(bào)告文本編輯。

7.防洪工程信息管理：介紹水庫工程概況、特性參數(shù)、防洪能力及其以上流域自然地理、水文氣象特性，介紹水庫下游防護(hù)點(diǎn)防洪能力、堤防工況及其保護(hù)區(qū)社經(jīng)情況。

8.系統(tǒng)管理：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總控，對(duì)數(shù)據(jù)庫、模型庫進(jìn)行管理與維護(hù)。

（三）數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是防汛決策支持系統(tǒng)的信息支撐層，系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上對(duì)水庫實(shí)時(shí)雨水情信息、基本信息、工情信息庫、歷史信息、預(yù)報(bào)調(diào)度等信息進(jìn)行管理，并相互呼應(yīng)，為各子系統(tǒng)提供服務(wù)，并存放其輸出成果，進(jìn)而完成子系統(tǒng)間的信息交換，使信息處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、綜合化。

1.水情信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)。按照國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、河南省防汛抗旱指揮系統(tǒng)的相關(guān)要求來構(gòu)建。具體參照《水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)》。

2.綜合數(shù)據(jù)庫建設(shè)。綜合數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)類型繁多。根據(jù)專業(yè)屬性分：雨情數(shù)據(jù)、水情數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)、工情數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)等；根據(jù)數(shù)據(jù)形成分類：原始數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)、計(jì)算分析數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行管理的過程數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是多類型有交織的整體。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織原則是：以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，專業(yè)屬性數(shù)據(jù)為核心，以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為主導(dǎo)，歷史數(shù)據(jù)相配合。

（四）信息服務(wù)

信息查詢系統(tǒng)能夠在GIS平臺(tái)和綜合數(shù)據(jù)庫支持下，以鮮明簡(jiǎn)潔的圖表、文字、圖形、聲音等方式為用戶提供天氣形勢(shì)、實(shí)時(shí)雨水情、水庫工情、防汛信息等全面的信息服務(wù)。

1.數(shù)據(jù)接口為各類綜合數(shù)據(jù)庫，從綜合數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)。

2.查詢系統(tǒng)具有強(qiáng)大的信息輸出和表現(xiàn)功能。除具備一般的基本信息、工程信息、水情信息、雨情信息、統(tǒng)計(jì)信息和分析信息數(shù)據(jù)表現(xiàn)外，還應(yīng)有柱狀圖、過程線、雨量線等圖形表現(xiàn)功能。

3.分別開發(fā)B/S，C/S下查詢服務(wù)軟件。

4.對(duì)遙測(cè)信息要有分時(shí)段查詢和動(dòng)態(tài)監(jiān)視功能，如：雨量要有時(shí)段雨量、日、旬、月、次雨量、區(qū)域雨量等查詢，水位要有日水位、整點(diǎn)水位、實(shí)時(shí)水位等查詢。

5.要具備報(bào)表輸出功能。

6.要具備原始數(shù)據(jù)查詢功能。

（五）洪水預(yù)報(bào)

以實(shí)時(shí)水文信息為基礎(chǔ)，研制適合流域水文特點(diǎn)的預(yù)報(bào)方法，可以運(yùn)用多種方案進(jìn)行實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)計(jì)算?？蓪?duì)不同方案預(yù)報(bào)出的結(jié)果進(jìn)行比較、優(yōu)選，針對(duì)不同方案的適用范圍、預(yù)報(bào)時(shí)刻的雨情水情，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)各種方案的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，形成最優(yōu)的預(yù)報(bào)成果，從而為洪水調(diào)度作業(yè)提供信息支持。

四、水庫調(diào)度分析方法模塊

調(diào)度決策服務(wù)系統(tǒng)能夠通過對(duì)實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)和歷史的雨水情、工情信息檢索和分析，結(jié)合氣象信息，進(jìn)行防洪形勢(shì)分析，根據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)洪水和模擬洪水、防洪調(diào)度規(guī)則和專家經(jīng)驗(yàn)，以工程安全和減少洪災(zāi)損失為原則。在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度分析時(shí)，通過改變初始條件（如水庫泄流量、泄流時(shí)間，或者模擬后期降雨量等）進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度分析計(jì)算，直到滿意為止，最終獲得多套方案，供工程技術(shù)人員會(huì)商決策。

（一）水庫調(diào)度分析計(jì)算

根據(jù)水庫的實(shí)時(shí)雨水情、預(yù)報(bào)成果及當(dāng)時(shí)調(diào)度方式，分析計(jì)算水庫某一時(shí)間后的水庫水位、蓄量，或者可能出現(xiàn)的最高庫水位、最大蓄水量。

（二）水庫調(diào)度預(yù)分析計(jì)算

在給定不同的調(diào)度方式（泄量）的情況下，分析計(jì)算給定時(shí)間水庫所達(dá)到的水位、蓄量，以及水庫的最高水位和最大蓄量。

（三）水庫調(diào)度后分析計(jì)算

1.在不考慮后期降雨時(shí)：在水庫調(diào)度方案確定之后，按照給定的水庫泄流量，分析計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)水庫水位、蓄量過程，以及水庫的最高水位和最大蓄量。

2.在考慮后期降雨時(shí)：在水庫調(diào)度方案確定之后，按照下達(dá)的調(diào)度指令中給定的水庫泄流量，根據(jù)天氣云圖及天氣預(yù)報(bào)情況，考慮一定的后期降雨量，分析計(jì)算給定時(shí)間內(nèi)水庫水位、蓄量變化過程，以及水庫的最高水位和最大蓄量。

（四）水庫抗洪能力分析計(jì)算

根據(jù)水庫的實(shí)時(shí)水情進(jìn)行不同量級(jí)的降雨、入庫水量、出庫水量的模擬分析計(jì)算，測(cè)算出水庫達(dá)到汛限水位（沒超限時(shí)）、遷賠高程、移民高程、歷史最高水位等特征水位量級(jí)時(shí)的雨情、蓄泄指標(biāo)值，為調(diào)度決策提供宏觀的調(diào)控依據(jù)。

五、總結(jié)

該調(diào)度系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為核心，通過人機(jī)交互進(jìn)行信息服務(wù)、洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度、數(shù)據(jù)庫管理等，能保證鴨河口水庫安全運(yùn)行，并充分發(fā)揮其整體防洪效益，及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)地為水庫上、下游防洪調(diào)度決策提供服務(wù)。