李立君，周世龍，張秀梅

（河北省桃林口水庫(kù)管理局，河北 秦皇島 066400）

淺析桃林口水庫(kù)洪水調(diào)度系統(tǒng)

李立君，周世龍，張秀梅

（河北省桃林口水庫(kù)管理局，河北 秦皇島 066400）

介紹了桃林口水庫(kù)洪水調(diào)度系統(tǒng)的組成、各子系統(tǒng)的功能，并重點(diǎn)對(duì)2012年“7·21”洪水的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了闡述，通過(guò)實(shí)踐論證了系統(tǒng)建設(shè)對(duì)水庫(kù)防洪調(diào)度、應(yīng)對(duì)突發(fā)險(xiǎn)情的重要意義。

桃林口水庫(kù)；洪水調(diào)度系統(tǒng)；實(shí)際應(yīng)用

桃林口水庫(kù)是灤河主要支流青龍河的控制性工程，水庫(kù)在防洪調(diào)度決策時(shí)，既要保證上、下游及水庫(kù)本身的安全，又要最大限度地?cái)r蓄雨洪資源，故對(duì)其決策的科學(xué)性、可靠性和實(shí)時(shí)性均有很高要求。水庫(kù)管理者在廣泛調(diào)研收集資料的基礎(chǔ)上，從圍繞滿足大型水庫(kù)防洪調(diào)度工作的需要出發(fā)，對(duì)影響水庫(kù)防洪調(diào)度決策的因子進(jìn)行梳理，進(jìn)而選擇先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)方法進(jìn)行研究，建立了桃林口水庫(kù)防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)，為水庫(kù)洪水調(diào)度提供了一個(gè)開(kāi)放、科學(xué)的決策平臺(tái)，在實(shí)際運(yùn)行中取得了非常好的應(yīng)用效果。

1 系統(tǒng)組成及功能

桃林口水庫(kù)洪水調(diào)度決策支持系統(tǒng)包含6個(gè)子系統(tǒng)：①洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度系統(tǒng)；②雨水情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)；③工情視頻監(jiān)控系統(tǒng)；④計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)（包括局域網(wǎng)和VPN專網(wǎng)）；⑤衛(wèi)星云圖接收分析系統(tǒng)；⑥降雨數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

整個(gè)系統(tǒng)由洪水預(yù)報(bào)、交互式調(diào)度、信息查詢、工情視頻監(jiān)控、雨水情信息采集等應(yīng)用軟件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)網(wǎng)+VPN+內(nèi)網(wǎng)）、工情視頻監(jiān)控網(wǎng)、雨水情自測(cè)報(bào)網(wǎng)等硬件系統(tǒng)組成。

1.1 水情自測(cè)報(bào)系統(tǒng)

桃林口水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用BGK-9010-011/012一體化雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備，用于野外環(huán)境的降雨自動(dòng)監(jiān)測(cè)，水位站采用麥克品牌MPM4700水位計(jì)，TY3000水位遙測(cè)終端機(jī)。BGK-9010-011/012一體化雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備具有雨量數(shù)據(jù)智能采集，長(zhǎng)期固態(tài)存儲(chǔ)和遠(yuǎn)距離傳輸功能，應(yīng)用一體化結(jié)構(gòu)，采用移動(dòng)動(dòng)感地帶/全球通GSM卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

系統(tǒng)共設(shè)15個(gè)BGK-9010-011/012一體化雨量監(jiān)測(cè)站、4個(gè)超短波水位站、1個(gè)超短波中繼接收站、1個(gè)數(shù)據(jù)接收處理中心。目前系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行良好，信號(hào)暢通率為100%，各遙測(cè)站能夠及時(shí)準(zhǔn)確的收集和傳遞實(shí)時(shí)雨水情信息，故障率為0。實(shí)際應(yīng)用經(jīng)過(guò)與各站觀測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)，自測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合，對(duì)比數(shù)據(jù)如表1。桃林口水情自測(cè)報(bào)系統(tǒng)接收應(yīng)用軟件功能齊全，操作簡(jiǎn)便。具有一機(jī)接收，多機(jī)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性較高，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地接受和處理實(shí)時(shí)雨水情信息的諸多優(yōu)點(diǎn)。

表1 桃林口水情自測(cè)報(bào)系統(tǒng)自測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比 單位：mm

1.2 工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

桃林口水庫(kù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程包括寬帶組網(wǎng)工程和網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)部分，對(duì)水庫(kù)大門(mén)、管理局院內(nèi)、大壩、電廠、河道及其他重要地區(qū)進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)在線多點(diǎn)監(jiān)控、全程錄像及歷史記錄檢索。系統(tǒng)采用全數(shù)字化與模擬混合組網(wǎng)形式，設(shè)12數(shù)字點(diǎn)、13個(gè)模擬點(diǎn)，模擬點(diǎn)主要應(yīng)用在電廠的設(shè)備儀表監(jiān)控。

系統(tǒng)數(shù)字監(jiān)控中心由若干臺(tái)監(jiān)控工作站，完成對(duì)前端監(jiān)控點(diǎn)的視頻監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，采用先進(jìn)的數(shù)字音視頻壓縮編碼技術(shù)，保障了良好的音頻和視頻輸出質(zhì)量，能夠提供有關(guān)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確、直觀、及時(shí)和全面的信息，對(duì)水庫(kù)管理局旅游公司、執(zhí)法處、電廠等相關(guān)部門(mén)的管理、運(yùn)行工作起到了一定的輔助作用。既方便了管理，又節(jié)省了人力，極大地提高了辦公效率。

1.3 交互式洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度系統(tǒng)

洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)思路，即系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、各個(gè)關(guān)鍵部分提供必要的技術(shù)與細(xì)節(jié)支持。在系統(tǒng)預(yù)報(bào)模型選擇上，提供開(kāi)放的設(shè)計(jì)接口，即允許各個(gè)水庫(kù)或防洪控制點(diǎn)斷面所在河流增加系統(tǒng)沒(méi)有提供的預(yù)報(bào)模型，或原來(lái)預(yù)報(bào)模型的變異。在系統(tǒng)使用環(huán)境上，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)流的有效劃分，系統(tǒng)可非常方便地應(yīng)用于單機(jī)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以適應(yīng)所在流域計(jì)算機(jī)應(yīng)用環(huán)境。洪水調(diào)度系統(tǒng)是為決策者提供的洪水調(diào)度成果的最終體現(xiàn)。它將應(yīng)用洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)的預(yù)報(bào)成果，自動(dòng)與交互制定多個(gè)實(shí)時(shí)可行調(diào)度方案，并可結(jié)合決策者的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些方案作出評(píng)價(jià)，為防洪調(diào)度決策提供良好的支持信息。

桃林口水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)采用新安江模型和經(jīng)驗(yàn)單位線兩種預(yù)報(bào)方案。根據(jù)1969～1996年歷史洪水資料，選擇了12次不同等級(jí)洪水運(yùn)用兩種方案分別進(jìn)行了模擬預(yù)報(bào)。根據(jù)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)可知，經(jīng)驗(yàn)單位線方案預(yù)報(bào)次洪量平均誤差24%，合格率60%；次洪峰平均誤差32%，合格率90%。新安江模型預(yù)報(bào)次洪量平均誤差27%，合格率60%；次洪峰平均誤差31%，合格率30%。說(shuō)明這兩種預(yù)報(bào)方案基本符合流域徑流變化特征，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。

1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

桃林口水庫(kù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程方案設(shè)計(jì)，遵循經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用的指導(dǎo)思想，采用“內(nèi)外網(wǎng)物理隔離和訪問(wèn)控制架構(gòu)”?！皟?nèi)網(wǎng)”指桃林口水庫(kù)內(nèi)部辦公網(wǎng)，運(yùn)行內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)，支持跨部門(mén)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行。內(nèi)網(wǎng)與因特網(wǎng)之間采用Netscreeng公司的NS-5GT硬件防火墻安全隔離，根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間信息交換。另外，還有專用的WEB訪問(wèn)服務(wù)器提供對(duì)外信息服務(wù)和旅游景點(diǎn)宣傳。

2 系統(tǒng)主要應(yīng)用

系統(tǒng)于2007年建成并投入正式運(yùn)行，到現(xiàn)在先后經(jīng)歷了兩次大的洪水過(guò)程，應(yīng)用本系統(tǒng)采集了大量準(zhǔn)確可信的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了洪峰、洪量，為水庫(kù)科學(xué)防洪調(diào)度、領(lǐng)導(dǎo)決策提供了技術(shù)支持，尤其在2012年7月洪水過(guò)程中起到了巨大的作用，保障了國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2012年進(jìn)入主汛期后，受高空槽、副熱帶高壓及臺(tái)風(fēng)達(dá)維的影響，青龍河流域連續(xù)發(fā)生了5場(chǎng)強(qiáng)降雨，流域累計(jì)平均降雨量509mm，持續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致桃林口水庫(kù)暴發(fā)了5次連續(xù)的洪水過(guò)程，2012年8月2日10時(shí)，最高庫(kù)水位達(dá)到143.57m，8月4日0時(shí)，入庫(kù)980m3/s， 最大出庫(kù)3000m3/s， 水位140.38m；8月4日5時(shí)，最大入庫(kù)4000m3/s，出庫(kù)1500m3/s。

在2012年7月暴雨洪水過(guò)程中，調(diào)度人員及時(shí)啟用《桃林口水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)》進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)。在7月28日洪水中，預(yù)報(bào)3d洪水總量1.10億m3，誤差15.3%；在7月30日洪水中，預(yù)報(bào)3d洪水總量3.50億m3，誤差13.2%；在8月4日洪水中，預(yù)報(bào)7d洪水總量3.70億m3，誤差11.9%。

2012年7月洪水新安江模型預(yù)報(bào)方案如圖1所示。

圖1 2012年7月洪水新安江模型預(yù)報(bào)方案

2012年7月洪水過(guò)程中，運(yùn)用水庫(kù)防洪調(diào)度系統(tǒng)準(zhǔn)確及時(shí)地采集數(shù)據(jù)、精確地預(yù)報(bào)入庫(kù)來(lái)水，提高了洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期，為水庫(kù)預(yù)蓄預(yù)泄、防汛搶險(xiǎn)提供了決策支持，同時(shí)為下游群眾安全轉(zhuǎn)移爭(zhēng)取了充裕的時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)新技術(shù)、新裝備不斷投入生產(chǎn)和運(yùn)行，技術(shù)環(huán)節(jié)不斷完善，桃林口水庫(kù)防洪調(diào)度系統(tǒng)已運(yùn)行近十年，是水庫(kù)洪水調(diào)度和洪水資源利用重要的技術(shù)支撐，結(jié)合新技術(shù)的發(fā)展和水庫(kù)運(yùn)行實(shí)際，還需在以下方面進(jìn)行進(jìn)一步研究，使該系統(tǒng)更加實(shí)用、先進(jìn)、高效可靠。

（1）新技術(shù)的集成。決策支持系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、模型驅(qū)動(dòng)、知識(shí)驅(qū)動(dòng)等過(guò)程，目前，基于WEB、GIS及通訊驅(qū)動(dòng)的在線分析技術(shù)，成為決策支持系統(tǒng)發(fā)展和應(yīng)用的主流。建立B/S結(jié)構(gòu)的流域?qū)崟r(shí)調(diào)度決策遠(yuǎn)程會(huì)商平臺(tái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以吸收更廣泛、更多樣的信息，并可吸納遠(yuǎn)程異地專家的決策經(jīng)驗(yàn)。

（2）人工智能的應(yīng)用。防洪調(diào)度系統(tǒng)的智能，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)能利用專家知識(shí)輔助決策，并能隨決策環(huán)境的變化改變自己的行為，在實(shí)時(shí)防洪調(diào)度中，歷史洪水調(diào)度經(jīng)驗(yàn)，調(diào)度規(guī)則，預(yù)報(bào)調(diào)度模型選擇，可考慮決策者經(jīng)驗(yàn)的人機(jī)交互會(huì)商決策技術(shù)，信息修正，防洪形勢(shì)的分析，洪水變化趨勢(shì)和后果判定，歷史洪水的相似性聯(lián)想等都渴望形成知識(shí)模型。

（3）流域?qū)崟r(shí)防洪調(diào)度面臨諸多不確定性，采用風(fēng)險(xiǎn)決策是必然的選擇，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的選擇與度量，風(fēng)險(xiǎn)分析方法，風(fēng)險(xiǎn)決策技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)都有待于進(jìn)一步豐富與完善。

（4）2012年7月洪水是桃林口水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)發(fā)生的最大暴雨洪水，3d洪水總量接近設(shè)計(jì)10年一遇，在調(diào)度洪水過(guò)程中，運(yùn)用水庫(kù)防洪調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度，延長(zhǎng)了洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期，為水庫(kù)預(yù)蓄預(yù)泄、防汛搶險(xiǎn)提供了決策支持，同時(shí)為下游群眾安全轉(zhuǎn)移爭(zhēng)取了充裕的時(shí)間。

［1］SL61—2003，水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］劉立權(quán)，梁鳳國(guó)，李明文，等.鴨綠江流域洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)方案研究［J］.東北水利水電，2009（5）.

［3］楊樹(shù)華，劉繼波，田林.水情遙測(cè)及計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)在防汛工作中的應(yīng)用［J］.山東水利，1999（4）.

［4］周廣剛，溫立成，侯國(guó)柱.三水源新安江模型在灑河流域的適用性研究［J］.水利水電工程設(shè)計(jì)，1999（3）.

［5］朱求安，張萬(wàn)昌.新安江模型在漢江江口流域的應(yīng)用及適應(yīng)性分析［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2004（3）.

Analysis of the Flood Dispatching System of Taolinkou Reservoir

LI li-jun，ZHOU Shi-long，ZHANG Xiu-mei
（Taolinkou Reservoir Administration of Hebei Province，Qinhuangdao 066400,China）

This article introduces the composition of Taolinkou reservoir’s flood dispatching system and the function of every subsystem.It gives an elaboration about practical application which focuses on the flood in July 21th.2012,and meanwhile demonstrates that system building is of importance to reservoir’s flood control and emergency situations through practice.

Taolinkou reservoir;flood dispatching system;practical application

TV122

B

1672-9900（2014）05-0036-03

2014-05-05

李立君 （1973-），男（漢族），河北任丘人，高級(jí)工程師，主要從事水利工程管理工作，（Tel）13933610196。