【摘要】本文通過對目前國內(nèi)部分中小型水庫在防洪減災(zāi)的預(yù)報預(yù)警現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，并探尋在當(dāng)前環(huán)境下中小型水庫在防洪方面工作的不足，進(jìn)而提出相應(yīng)解決方案。即通過采用國際上較為先進(jìn)的預(yù)報警模型技術(shù)、汛情預(yù)報技術(shù)以及相關(guān)的智能監(jiān)測和分析技術(shù)等諸多模塊共同建立一個相對完整的中小型水庫防洪減災(zāi)預(yù)警預(yù)報體系，以提高其對于洪災(zāi)的預(yù)報警能力。中小型水庫的預(yù)報警系統(tǒng)在進(jìn)行洪汛情報通知時一般會采用手機(jī)短信、氣象新聞以及氣象廣播等多項網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的綜合利用。通過對各項先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，有助于提高預(yù)報警的效率，有助于實現(xiàn)中小型水庫在防洪減災(zāi)方面的預(yù)報警體系由原來的粗放模式向系統(tǒng)化科學(xué)化轉(zhuǎn)變，有利于水庫防洪減災(zāi)的預(yù)報警能力的提升，降低庫區(qū)危險。

【關(guān)鍵詞】中小型水庫；防洪減災(zāi)；預(yù)報預(yù)警技術(shù)

前言：

我國作為一個筑壩大國，全國上下大大小小水庫不下十萬座，其中中小型水庫占據(jù)了絕大多數(shù)的數(shù)量，然而相應(yīng)的堤壩的潰壩情況也相當(dāng)嚴(yán)重，這主要是由于多數(shù)中小型水庫在防洪減災(zāi)的預(yù)報警方面的能力和技術(shù)不足所致。因此當(dāng)前國內(nèi)防洪體系當(dāng)中的薄弱環(huán)節(jié)便在于中小型水庫的防洪減災(zāi)的預(yù)報警問題。以云南地區(qū)的中小型水庫為例，云南省境內(nèi)河流眾多，中小型水庫與壩塘達(dá)數(shù)千座，然而由于其建造歷史較為久遠(yuǎn)，因而普遍存在嚴(yán)重老化的問題，并且隨著時間的推移，多數(shù)水庫與壩塘缺乏相應(yīng)的人員管理，因而使得其原有的功能無法得到保障，其運行維護(hù)、日常管理以及預(yù)報警能力等方面均無法滿足現(xiàn)代要求，因此容易導(dǎo)致發(fā)生潰壩情況的發(fā)生。加之生態(tài)環(huán)境的惡化，云南省對于水庫壩塘等水利設(shè)施的防洪行洪能力要求更高，而小型水庫與壩塘在面對現(xiàn)代社會的防洪要求時無法勝任，因此難以起到有效的防洪減災(zāi)以及預(yù)報警的作用。由于中小型水庫壩塘在云南省內(nèi)的數(shù)量極為龐大，若想依靠工程方面進(jìn)行其預(yù)報警能力的提升往往會事半功倍，并且未必能夠與舊有的水庫體系相容，因此可以考慮采用非工程手段加強(qiáng)水庫防洪減災(zāi)方面的預(yù)報警能力。

一、當(dāng)前中小型水庫在防洪減災(zāi)方面的預(yù)報警能力現(xiàn)狀調(diào)查

目前國內(nèi)外的中小型水庫在防洪減災(zāi)的預(yù)報警方面存在諸多情況，例如缺乏對于水庫以及河流基本信息的掌握能力，預(yù)報警的模式單一，預(yù)報警技術(shù)落后，預(yù)報警的數(shù)據(jù)收集過于簡略，預(yù)報警系統(tǒng)效率低下以及機(jī)制的不完善等等都是制約預(yù)報警能力的主要因素。

針對中小型水庫當(dāng)中所存在的諸多問題，必須要抓緊對水庫在防洪減災(zāi)方面的預(yù)報警系統(tǒng)的研究工作，依據(jù)我國的具體國情以及水庫所處流域的實際特點，加強(qiáng)對于先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和借鑒，但不可盲目運用，以避免與實際情況不符的現(xiàn)象出現(xiàn)。在引進(jìn)的同時應(yīng)當(dāng)盡量避免過于重視硬件設(shè)備，而對于軟件卻不加以重視的情況出現(xiàn)。預(yù)報警的科研成果主要集中于對洪汛情況的監(jiān)測設(shè)備以及相關(guān)儀器的研究與發(fā)展方面。國內(nèi)多數(shù)的設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)普遍對于防洪預(yù)警方面知識較為缺乏，因此使得防洪預(yù)警在設(shè)備方面的進(jìn)展極為緩慢，在數(shù)據(jù)的收集分析以及預(yù)警功能的保障方面，缺乏一體化的系統(tǒng)集成體系。同時目前多數(shù)的水庫在防洪減災(zāi)的預(yù)警預(yù)報方面仍是以單個的預(yù)報為主，而對于整個流域范圍內(nèi)的其他水庫沒有做到信息資源的共享，流域內(nèi)的水庫信息無法做到統(tǒng)一調(diào)度，水庫上下游之間的階梯聯(lián)報意識不強(qiáng)，使得預(yù)報警效率低下，以及預(yù)報警的信息存在延遲性過高。水庫預(yù)報警制度的不健全，使得流域整體性優(yōu)勢在提高洪汛預(yù)報警能力上難以有效發(fā)揮。

二、中小型水庫在防洪減災(zāi)方面的預(yù)報警技術(shù)分析

為了能夠滿足當(dāng)前國內(nèi)中小型水庫在防洪減災(zāi)方面預(yù)報警能力的需要，通過對國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究和分析，從而提出了相應(yīng)的解決方案，以提高其預(yù)報警能力。該方案主要包括五條，分別是預(yù)報警機(jī)制的建立與完善、預(yù)報警的模型設(shè)計、洪汛災(zāi)情的報告以及智能監(jiān)測分析技術(shù)、防洪減災(zāi)的預(yù)報警平臺的構(gòu)建以及流域內(nèi)氣象、水文等情報的安全收集保障建設(shè)，從而實現(xiàn)中小型水庫在防洪減災(zāi)方面預(yù)報警能力的提高。

1 借助當(dāng)前較為先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行流域內(nèi)的觀測與情報收集，主要包括對于流域內(nèi)降水情況、水質(zhì)情況、地質(zhì)環(huán)境等多項環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行實時在線采集，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)流域內(nèi)信息的共享并進(jìn)行相應(yīng)的存儲。其次則是利用計算機(jī)信息技術(shù)中的云計算能力以及模糊識別能力，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析以及優(yōu)化處理，通過水利廳的負(fù)載均衡手實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效計算與分析。

2 依據(jù)流域內(nèi)汛期與非汛期時間節(jié)點的不同，對流域內(nèi)的降水情況、Pa數(shù)值、大壩的抗雨能力等諸多項目的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測，并做好相應(yīng)的記錄工作，當(dāng)發(fā)生變化時應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行監(jiān)測。

3 通過結(jié)合所收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過借助日常預(yù)警、假擬預(yù)警以及實時告警著三種手段進(jìn)行詳細(xì)的分析與計算。在這些數(shù)據(jù)計算中預(yù)警所需要的指標(biāo)數(shù)據(jù)主要包括Pa數(shù)值、河流實際的來水量、流域預(yù)估水位數(shù)值、以及堤壩設(shè)施的納雨能力等。而告警指標(biāo)則主要包括降雨的強(qiáng)度、水庫水位變化情況、12小時、24小時內(nèi)的實際降雨量以及未來一定時間段內(nèi)的降雨情況。

4 在進(jìn)行防洪預(yù)警的模型庫建設(shè)時，需要確定水文預(yù)報情況、庫區(qū)內(nèi)部洪水預(yù)報情況以及水庫調(diào)洪能力演算等諸多系統(tǒng)模型的要求標(biāo)準(zhǔn)。對于流域內(nèi)的所有模型庫應(yīng)當(dāng)進(jìn)行統(tǒng)一的電子管理，從而確保所有水庫的模型標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，并且符合流域整體性的特點，從而提高預(yù)報警的精準(zhǔn)性。

5 在進(jìn)行河流數(shù)據(jù)的采集以及模型庫的建設(shè)時，也應(yīng)當(dāng)及時做好預(yù)報警系統(tǒng)的構(gòu)建，主要包括數(shù)據(jù)的采集與開發(fā)利用、通信網(wǎng)絡(luò)的建立、標(biāo)準(zhǔn)的制定以及預(yù)報警機(jī)制的決策等。從而確保水庫預(yù)報警體系的完整高效。

6.對于野外系統(tǒng)中的科技設(shè)備，如自動監(jiān)測系列的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場保護(hù)技術(shù)以及設(shè)備避雷技術(shù)以保證設(shè)備不會因自然因素而受到破壞，同時應(yīng)當(dāng)分配專職人員定期進(jìn)行巡邏以保證設(shè)備的正常運行，從而確保系統(tǒng)的運行穩(wěn)定可靠。

三、水庫防洪減災(zāi)中預(yù)報警系統(tǒng)的構(gòu)建

1 開發(fā)與構(gòu)建的研究思路

在進(jìn)行預(yù)報警系統(tǒng)的開發(fā)時，可以同時建立專業(yè)預(yù)警以及決策分析系統(tǒng)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的專業(yè)分析以及洪汛情況的綜合決策的高效結(jié)合。在進(jìn)行流域內(nèi)系統(tǒng)的建設(shè)時必須要保證流域內(nèi)部總體一致的原則以及各個水庫實際情況不同的原則，要做到系統(tǒng)模式標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的同時，對于各個水庫地質(zhì)水文不盡相同的特征也能得到充分的體現(xiàn)。在進(jìn)行信息的分析時應(yīng)當(dāng)基于個人的實際經(jīng)驗，對系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。在確保數(shù)據(jù)真實有效地同時，通過同步技術(shù)將本地數(shù)據(jù)與服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，進(jìn)一步加強(qiáng)對信息的記錄以及統(tǒng)計。在建立流域內(nèi)通用的框架體系時，對于其中部分較為特殊的模型，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行單獨的開發(fā)并將其納入模型庫之中，必須要確保系統(tǒng)具備較強(qiáng)的通用能力，以及適應(yīng)特殊情況的能力，在需要采用面向技術(shù)人員的可視化開發(fā)時，應(yīng)當(dāng)盡量使操作界面的設(shè)計更加操作簡便，在進(jìn)行操作系統(tǒng)的設(shè)計時應(yīng)當(dāng)以實際操作人員的習(xí)慣為設(shè)計原則，以確保操作人員的快速上手。在通信方面可以借助有線與無線相結(jié)合的通信方式，依據(jù)不同的地理環(huán)境以及信息采集方式采用全方位有保障的通信模式。

2 預(yù)報警系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

2.1 手機(jī)預(yù)報警功能。針對目前國內(nèi)小型水庫的實際情況，可以適當(dāng)借助智能手機(jī)完成洪汛情況的報告，通過數(shù)據(jù)以及圖片完成流域內(nèi)多數(shù)小型水庫的數(shù)據(jù)采集與上報，并經(jīng)由水庫的管理人員逐層進(jìn)行上報，從而保證流域內(nèi)情況的詳細(xì)和及時。在報告的頻率上應(yīng)當(dāng)依據(jù)當(dāng)天的實際情況而定，如果是晴天則可以每天上午和下午各一次即可，具體時間依各地情況不同而確定，如果是陰雨天氣則應(yīng)當(dāng)提高報告的頻率，盡量保證三個小時一次。

2.2 預(yù)報警系統(tǒng)的平臺服務(wù)。預(yù)報警系統(tǒng)需要進(jìn)行綜合信息手機(jī)的平臺服務(wù)建設(shè)，從而能夠為洪汛情況的數(shù)據(jù)傳輸提供統(tǒng)一的信號接口、通信協(xié)議以及終端服務(wù)配置，以實現(xiàn)對信息的全面收集與檢測。對于工作流程以及模式應(yīng)當(dāng)依據(jù)流域內(nèi)的整體情況而進(jìn)行統(tǒng)一的制定。同時應(yīng)當(dāng)為流域的各子系統(tǒng)提供相應(yīng)的分平臺，使其能夠依據(jù)流域內(nèi)各水庫類型、水庫所屬區(qū)域、以及水文特征等進(jìn)行批量選擇，從而方便中心系統(tǒng)的對于各地的管理與監(jiān)測。

2.3 地理信息數(shù)據(jù)的采集與繪制。目前國際上普遍采用GIS技術(shù)中的點視圖進(jìn)行降水情報的收集與記錄，雖然這種形式有一定的方便性，但是就水庫的防洪減災(zāi)預(yù)報警能力而言缺乏較為直觀的反饋。因此應(yīng)當(dāng)利用GIS技術(shù)進(jìn)行水庫定位搜索以及信息顯示等功能，并將其以立體視圖的方式呈現(xiàn)。并借助克立格算法完成對于流域內(nèi)所有水庫降雨量、抗雨能力以及PA熟知的繪制和展示

2.4 預(yù)報警系統(tǒng)中的模型設(shè)計與管理。在進(jìn)行模型的設(shè)計與管理時，應(yīng)當(dāng)注意將河流預(yù)報以及水庫自身的調(diào)洪演算能力等多項概念納入模型的設(shè)計之中，通過計算機(jī)算法以實現(xiàn)中小型水庫的的功能性預(yù)報與模型組合。在建立水庫模型庫時，應(yīng)當(dāng)將流域范圍的全部水文模型進(jìn)行收集，并進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)定，從而確保各水庫能夠任意選擇模型進(jìn)行模擬計算，通過相互之間差異的對比以提高預(yù)報警精確性。集成省內(nèi)應(yīng)用的所有水文模型，對全省中小型水庫預(yù)報預(yù)警模型統(tǒng)一設(shè)定，各水庫可以任意選擇適合的預(yù)報模型進(jìn)行計算，并可選擇多個模型同時計算，對比不同模型間的差異，進(jìn)一步提高預(yù)報精度。

2.5 日常預(yù)報。通過流域內(nèi)中小型水庫綜合預(yù)報警能中心的建立，可以實現(xiàn)對于流域內(nèi)日平均降水情況、河流徑流量、水庫蓄水量以及水庫最高水位等等多項數(shù)據(jù)的收集。這主要是由于常規(guī)的日常工作效率較為低下，并且失誤率較高，通過該系統(tǒng)可以將計算機(jī)的信息監(jiān)測與收集能力進(jìn)一步加強(qiáng)，有助于信息收集的準(zhǔn)確性和效率性的提升。

2.6 洪汛情況的預(yù)報警能力。考慮到多數(shù)的中小水庫普遍存在集水面積小以及匯流所需時間較短的特點，因此通過建立抗雨分析以及調(diào)洪模型的演算，能夠極為有效地提高防洪預(yù)警的時效性，保證做到快速預(yù)警。

2.7 預(yù)報警系統(tǒng)的同步預(yù)報能力。通過在流域內(nèi)的各個水庫建立單獨的預(yù)報警系統(tǒng)，并借助無線電通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯集分布與收集，從而實現(xiàn)對于流域內(nèi)各分點的同步預(yù)報效果，能夠有效達(dá)到上下游之間以及上下層之間的聯(lián)動預(yù)警目的，有助于省廳對于全部中小型水庫的降水情況了解以及洪汛情報的需要。

2.8 氣象預(yù)警與超前預(yù)警的結(jié)合。通過借助氣象信息同以往的洪汛情況相結(jié)合，并利用軟件技術(shù)獲取該區(qū)域的降水情況從而實現(xiàn)對于水庫的預(yù)警，將其所提供的降水情況轉(zhuǎn)化為實際的洪汛信息，并結(jié)合水庫的實際庫存情況，結(jié)合水庫的安全荷載范圍進(jìn)行分析，從而做到超前預(yù)警，以提高預(yù)警機(jī)制的預(yù)測能力。

四、總結(jié)

通過對目前國內(nèi)的中小型水庫進(jìn)行調(diào)查，并為其提供全面科學(xué)合理的防洪減災(zāi)預(yù)報警解決方案，依托于全新系統(tǒng)以及機(jī)制的建立，從而為防洪減災(zāi)的預(yù)報警系統(tǒng)提供相應(yīng)的設(shè)計開發(fā)以及運行管理的全面支持。該項系統(tǒng)的系統(tǒng)集成化呈度高，并且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性強(qiáng)，在國內(nèi)外的多次實際建設(shè)也表明其質(zhì)量以及標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)有效，借助分期多指標(biāo)數(shù)據(jù)收集的全面實時預(yù)警體系與中小型水庫的庫區(qū)承受能力可以相結(jié)合，從而實現(xiàn)防洪減災(zāi)的超前預(yù)警。這一系統(tǒng)的全面構(gòu)建與完善也為中小型的水庫在防洪減災(zāi)方面提供了全新的思考方向和現(xiàn)實依據(jù)。各項現(xiàn)代化新型收集技術(shù)以及設(shè)備的大量應(yīng)用也紛紛通過了相應(yīng)的工程質(zhì)量考驗，因此具有較強(qiáng)的實用性，其成果有助于促進(jìn)國內(nèi)中小型水庫在管理方式的轉(zhuǎn)變，對于水庫的防洪減災(zāi)能力以及預(yù)報警水平有著極大的提升。

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