白天竺

(遼寧省鐵嶺水文局， 遼寧 鐵嶺　112000)

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關(guān)于沈陽(yáng)市洪水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)探討

白天竺

(遼寧省鐵嶺水文局， 遼寧 鐵嶺112000)

【摘要】洪水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立，以數(shù)字水文平臺(tái)和現(xiàn)代會(huì)商環(huán)境為支持，利用水文專業(yè)預(yù)報(bào)模型進(jìn)行洪水預(yù)警、預(yù)報(bào)，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化，做到?jīng)Q策科學(xué)化，計(jì)算簡(jiǎn)捷化、實(shí)時(shí)化。

【關(guān)鍵詞】洪水預(yù)警預(yù)報(bào)； 預(yù)報(bào)方案； 建設(shè)； 沈陽(yáng)市

1概述

沈陽(yáng)市洪水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)總體上實(shí)現(xiàn)以下主要目標(biāo)：

a.河道預(yù)報(bào)。依據(jù)實(shí)時(shí)降水量預(yù)報(bào)控制斷面的河流洪峰流量及水位過(guò)程。

b.水庫(kù)預(yù)報(bào)。依據(jù)實(shí)時(shí)降水量資料預(yù)報(bào)水庫(kù)的入庫(kù)流量。

c.河庫(kù)聯(lián)合調(diào)節(jié)預(yù)警預(yù)報(bào)。依據(jù)入庫(kù)流量過(guò)程、水庫(kù)調(diào)度預(yù)案、河道產(chǎn)匯流預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行水庫(kù)調(diào)節(jié)預(yù)報(bào)。

d.依據(jù)實(shí)時(shí)和預(yù)測(cè)的水情信息，根據(jù)不同河段的警戒和保證標(biāo)準(zhǔn)、水庫(kù)的汛限和設(shè)計(jì)水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警。

2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

以多種水文模型為基礎(chǔ)，利用高效、便捷的網(wǎng)絡(luò)資源和地理信息技術(shù)功能，實(shí)現(xiàn)流域洪水預(yù)報(bào)調(diào)度的實(shí)時(shí)化、可視化是當(dāng)今流域洪水管理信息化和現(xiàn)代化的發(fā)展方向。系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際情況，基于實(shí)時(shí)水情數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史水情數(shù)據(jù)庫(kù)和《遼寧省實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案》，建立預(yù)報(bào)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)各預(yù)報(bào)站預(yù)報(bào)自動(dòng)化、程序化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各預(yù)報(bào)站的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)估報(bào)。洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)流程如圖1所示，洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)功能如圖2所示。

圖1　洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)流程

圖2　洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)功能示意圖

定制預(yù)報(bào)方案就是建立模型組合和流程關(guān)系等。對(duì)于同一預(yù)報(bào)斷面可以有多種預(yù)報(bào)方案。以水文站為控制劃分預(yù)報(bào)區(qū)域，如遼河馬虎山水文站的洪水預(yù)報(bào)實(shí)際上是河道預(yù)報(bào)斷面和水庫(kù)斷面聯(lián)合的預(yù)報(bào)。每個(gè)預(yù)報(bào)斷面還可劃分為若干個(gè)單元面積(河段)分別計(jì)算。由對(duì)話框引導(dǎo)輸入預(yù)報(bào)斷面的流域參數(shù)，如單元面積(河段)數(shù)、每個(gè)單元面積的雨量站數(shù)、站號(hào)和權(quán)重、河段的上游輸入和各單元面積(河段)的拓?fù)潢P(guān)系等。為每個(gè)單元面積(河段)的產(chǎn)匯流或河道演進(jìn)選擇計(jì)算模型，不同的單元面積(河段)可選擇不同的模型。

3預(yù)報(bào)方案編制情況

在充分研究流域特性、分析歷史洪水資料的基礎(chǔ)上，采用2003—2006年完成的遼寧大江大河主要控制站、重點(diǎn)防洪工程以及27座大型水庫(kù)的洪水預(yù)報(bào)方案匯編工作，出版了《遼河流域?qū)嵱煤樗A(yù)報(bào)方案》《遼寧省東部地區(qū)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案》《遼寧省西部地區(qū)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案》三大預(yù)報(bào)方案；2010年完成全省74座中型和10座小(1)型水庫(kù)的預(yù)報(bào)估報(bào)方案的編制。在已有的預(yù)報(bào)方案基礎(chǔ)上，應(yīng)用2010年的洪水資料對(duì)方案進(jìn)行補(bǔ)充和修訂，進(jìn)一步提高方案的精度。

4預(yù)報(bào)系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)建設(shè)

準(zhǔn)確的具有一定預(yù)見(jiàn)期的洪水預(yù)報(bào)和警報(bào)，并與緊急措施相結(jié)合，可以減少洪災(zāi)損失。世界上許多國(guó)家將洪水預(yù)警系統(tǒng)作為一項(xiàng)重要的非工程防洪措施，并積極致力于現(xiàn)代化的洪水預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)。如：美國(guó)在大部分河系上建立了防洪預(yù)報(bào)通訊網(wǎng)，菲律賓、巴基斯坦等也都建立了這樣的系統(tǒng)。許多國(guó)家還把雷達(dá)、遙感、微波傳感、衛(wèi)星通訊等技術(shù)引進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)，使之成為防洪救災(zāi)、調(diào)度運(yùn)用、水質(zhì)檢測(cè)等多功能多目標(biāo)的服務(wù)系統(tǒng)。我國(guó)的各大江河流域也已建成和著手建設(shè)防洪預(yù)警系統(tǒng)，在防汛抗洪中發(fā)揮了重要作用。

【大意】完全相信《尚書(shū)》，那么還不如沒(méi)有《尚書(shū)》。我對(duì)于《尚書(shū)》中的《武成篇》，就只取其中的兩三處罷了。

4.2系統(tǒng)功能

系統(tǒng)預(yù)報(bào)的方法與預(yù)報(bào)站的預(yù)報(bào)方案完全相同，預(yù)報(bào)類型為降雨徑流預(yù)報(bào)、經(jīng)驗(yàn)相應(yīng)預(yù)報(bào)、河道洪水演算與區(qū)間降雨徑流疊加預(yù)報(bào)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)報(bào)站的計(jì)算機(jī)預(yù)報(bào)作業(yè)。同時(shí)可對(duì)全部水庫(kù)、河道、降雨等水情進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，通過(guò)計(jì)算結(jié)果發(fā)出預(yù)警。系統(tǒng)建成后達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

a.系統(tǒng)可操作性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，使水文站、水庫(kù)預(yù)報(bào)方案實(shí)用化、程序化，使預(yù)報(bào)與信息查詢一體化。

b.系統(tǒng)可對(duì)報(bào)文、遙測(cè)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)監(jiān)視預(yù)警。

c.系統(tǒng)可擴(kuò)充性強(qiáng)，可與國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)接軌，避免重復(fù)建設(shè)。

洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)涵蓋的預(yù)報(bào)范圍，一方面滿足各地防汛抗旱部門(mén)實(shí)施洪水和用水調(diào)度的需要，另一方面滿足洪水監(jiān)視以及洪水警報(bào)需要。預(yù)報(bào)對(duì)象分為河道、水庫(kù)、蓄滯洪區(qū)3類。洪水預(yù)報(bào)要能為防洪抗旱的不同階段提供具有不同精度和預(yù)見(jiàn)期的預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)精度和預(yù)見(jiàn)期要符合有關(guān)規(guī)范或滿足防洪調(diào)度需要。洪水預(yù)報(bào)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　洪水預(yù)報(bào)功能結(jié)構(gòu)

4.3河道洪水預(yù)報(bào)

根據(jù)遼寧省實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案、遼寧西部地區(qū)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案、遼寧東部地區(qū)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)方案，建立預(yù)報(bào)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；連接實(shí)時(shí)水情數(shù)據(jù)庫(kù)，建設(shè)實(shí)用洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

4.4水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)

工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)報(bào)方法進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)，并可比較各種預(yù)報(bào)方法所得結(jié)果，從而得到較為精確的預(yù)報(bào)結(jié)果。為了給會(huì)商調(diào)度提供更多的信息，還可進(jìn)行人工干預(yù)洪水預(yù)報(bào)，同時(shí)可綜合考慮多個(gè)預(yù)報(bào)方案，做出決策。

4.5監(jiān)視預(yù)警

監(jiān)視預(yù)警系統(tǒng)是在監(jiān)測(cè)信息采集預(yù)報(bào)分析決策的基礎(chǔ)上，在降雨或水位達(dá)到預(yù)警指標(biāo)時(shí)，水情工作人員通過(guò)確定預(yù)警程序和方式，將預(yù)警信息及時(shí)、準(zhǔn)確地傳達(dá)給相關(guān)工作人員。同時(shí)根據(jù)防洪預(yù)案，及時(shí)采取相應(yīng)防范措施，最大限度地減少人員傷亡。

暴雨洪水監(jiān)視系統(tǒng)的功能可分為五個(gè)方面：水庫(kù)抗暴雨監(jiān)控功能、流域背景圖顯示功能、查詢功能、視頻監(jiān)視功能、預(yù)警發(fā)布功能。

a.水庫(kù)抗暴雨監(jiān)控功能?？梢愿鶕?jù)各個(gè)水庫(kù)實(shí)時(shí)水位與其對(duì)應(yīng)的各起調(diào)水位抗暴雨能力線和水庫(kù)流域上游的遙測(cè)雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比。

b.背景圖顯示功能。汛情監(jiān)視系統(tǒng)是針對(duì)某一對(duì)象區(qū)域(流域或地區(qū))內(nèi)水文站和其他水利工程的實(shí)時(shí)汛情進(jìn)行監(jiān)視，因此需要基于圖形界面實(shí)現(xiàn)對(duì)象區(qū)域的背景地圖與實(shí)時(shí)信息的復(fù)合疊加。

c.查詢功能。查詢功能是在自動(dòng)汛情監(jiān)視的基礎(chǔ)上為值班人員更深入了解相關(guān)汛情發(fā)展需要而提供的各種定制式的查詢方式，包括降雨、庫(kù)水位、流量查詢等。

d.視頻監(jiān)視功能。視頻監(jiān)視功能是利用網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸手段，對(duì)各水庫(kù)大壩、溢洪道及水尺、各水文站斷面實(shí)時(shí)畫(huà)面進(jìn)行瀏覽監(jiān)視。

5結(jié)語(yǔ)

a.為消除人類活動(dòng)(如修建水庫(kù)、河堤、城市段橡膠壩等)對(duì)天然河道傳統(tǒng)水文預(yù)報(bào)方法的影響，應(yīng)用多種水文模型進(jìn)行降雨產(chǎn)匯流計(jì)算，考慮不同的下墊面條件，根據(jù)山區(qū)和平原區(qū)不同的產(chǎn)匯流規(guī)律分別建立水文模型，并且根據(jù)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)測(cè)洪水與預(yù)報(bào)成果的對(duì)比，工作人員可以在界面上直接修改預(yù)報(bào)的洪水過(guò)程，達(dá)到人機(jī)互補(bǔ)，人機(jī)合一，從而提高水文預(yù)報(bào)的精度。

b.可實(shí)現(xiàn)雨未落地前，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)直接進(jìn)行模擬水文預(yù)報(bào)，延長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期，為防洪搶險(xiǎn)贏得寶貴時(shí)間。模型計(jì)算所需要的降雨有設(shè)計(jì)雨量、歷史雨量、人工給定雨量和實(shí)時(shí)雨量，并與氣象部門(mén)預(yù)報(bào)共享資源實(shí)時(shí)連接?？梢栽趯?shí)時(shí)雨量的基礎(chǔ)上，通過(guò)氣象部門(mén)預(yù)估的未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的雨量進(jìn)行計(jì)算，提前預(yù)報(bào)未來(lái)洪水情況，真正意義上實(shí)現(xiàn)了人與計(jì)算機(jī)聯(lián)合值班，避免了由于水情不斷變化、監(jiān)測(cè)內(nèi)容繁多所導(dǎo)致的人工監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，大大提高了監(jiān)控效率。根據(jù)預(yù)警信息危急程度及洪水可能危害范圍的不同劃分預(yù)警級(jí)別，將預(yù)警信息及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送到相關(guān)部門(mén)并及時(shí)采取預(yù)防措施，從而最大限度地減少財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡。

c.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大中小河流、大中小水庫(kù)以流域?yàn)閱卧?、以水文斷面為?jié)點(diǎn)的聯(lián)合預(yù)報(bào)，為沈陽(yáng)地區(qū)防汛預(yù)案制定提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)設(shè)置不同水庫(kù)的不同調(diào)度方式，可以實(shí)現(xiàn)不同水庫(kù)在不同調(diào)度措施下的流域產(chǎn)匯流模擬計(jì)算。并且將流域的實(shí)時(shí)水雨情信息與應(yīng)用理論模型的預(yù)報(bào)信息結(jié)合在一起，為流域的防洪調(diào)度決策起到很好的幫助作用，具有很好的使用和推廣價(jià)值。

d.實(shí)現(xiàn)了真正意義上的防汛信息資源高度共享和充分會(huì)商。水文信息如水位、流量、雨量、蒸發(fā)、含沙量等，氣象信息如云圖、雷達(dá)、天氣預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)、干旱等，以及水利工程情況、自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等信息實(shí)現(xiàn)高度共享，使得水文預(yù)報(bào)方案更加全面和周詳；對(duì)水文預(yù)報(bào)成果可以實(shí)現(xiàn)異地充分會(huì)商，例如：和省防水情、松遼委水情、中央防指水情，以及縣防、城防等進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)會(huì)商，確保了成果的精度和可信度。

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DOI:10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.07.015

中圖分類號(hào)：TV877

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-4774(2016)07- 0054- 04

Discussion on flood early warning and forecasting system construction in Shenyang

BAI Tianzhu

(LiaoningTielingHydrologyBureau,Tieling112000,China)

Abstract：Construction task of flood early warning and forecasting system is established under computer network and information network environment. Digital hydrology platform and modern consultation environment are adopted as support. Hydrological professional forecast model is utilized for flood early warning and forecast. The calculation results are visualized, thereby achieving scientific decision-making, simple and real-time calculation.

Key words：flood early warning and forecast; forecast plan; construction; Shenyang