郭昉晨

（遼寧省沈陽(yáng)市大伙房水庫(kù)管理局有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

現(xiàn)階段，水庫(kù)管理中存在實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度困難的問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了水庫(kù)工程建設(shè)的發(fā)展，不利于發(fā)揮水庫(kù)設(shè)施的積極作用?；诖?，利用先進(jìn)技術(shù)開發(fā)水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，可為水庫(kù)管理提供決策制定、全面管理的依據(jù)，最大可能地發(fā)揮系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。

1 水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)結(jié)合水庫(kù)運(yùn)行實(shí)際條件，滿足水庫(kù)運(yùn)行需求，提高水資源調(diào)度效率，提升水庫(kù)自動(dòng)化管理水平。系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)遵循統(tǒng)一規(guī)劃、對(duì)比優(yōu)選、有計(jì)劃實(shí)施的開發(fā)原則，制定合理的水情預(yù)報(bào)方案，為相關(guān)部門管理提供參考依據(jù)。系統(tǒng)開發(fā)的過(guò)程中，需參照我國(guó)相關(guān)文件，根據(jù)文件指導(dǎo)落實(shí)水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，提高水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)操作的可靠性。

1.1 開發(fā)目標(biāo)

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷滿足水庫(kù)建設(shè)和運(yùn)行的需求。水庫(kù)水情調(diào)度工作在先進(jìn)技術(shù)的引導(dǎo)下提出了多樣化需求，在一定程度上加大了水情預(yù)報(bào)調(diào)度難度，及時(shí)、準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)信息，為系統(tǒng)管理者提供可靠依據(jù)，對(duì)正確決策制定有促進(jìn)作用。開發(fā)目標(biāo)主要為：①完善水情調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)水情狀況；②建立水情調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)關(guān)注水庫(kù)注水量、排泄量，確保水庫(kù)水量?jī)?chǔ)蓄、調(diào)度達(dá)到平衡狀態(tài)；③健全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，全面監(jiān)督大壩安全性；④搭建網(wǎng)絡(luò)多功能平臺(tái)，借此平臺(tái)完成數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)監(jiān)控；⑤健全信息管理系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)效率以及處理速度[1]。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)期間，應(yīng)用多種計(jì)算機(jī)技術(shù)，常見(jiàn)技術(shù)有COM+技術(shù)、WEB技術(shù)和ADO.NET技術(shù)。COM+技術(shù)的全稱是組件對(duì)象模型，在組件研發(fā)中最為常用，由頂層、組件、類等部分組成，應(yīng)用功能主要體現(xiàn)在圖形繪制、水情監(jiān)測(cè)、水庫(kù)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)增減和水庫(kù)調(diào)整等方面。COM+技術(shù)組件設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好客戶端設(shè)計(jì)和服務(wù)器終端設(shè)計(jì)，方便用戶在界面直觀觀看的基礎(chǔ)上合理調(diào)整操作程序。

2 水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)具有操作便捷、界面簡(jiǎn)潔、運(yùn)算時(shí)間短、使用效率高等優(yōu)點(diǎn)，其組成部分包括個(gè)別子窗口和主窗口，用戶能夠根據(jù)需要有選擇的進(jìn)行窗口訪問(wèn)。同時(shí)，系統(tǒng)模塊能為系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)發(fā)揮提供可靠依據(jù)，基于數(shù)據(jù)文件完成數(shù)據(jù)的高效交換。

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)支持時(shí)間自主設(shè)定，能夠及時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)信息，合理設(shè)置參數(shù)。具體功能優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）水情預(yù)報(bào)自動(dòng)定時(shí)。系統(tǒng)運(yùn)行于既定時(shí)刻，能夠自動(dòng)化制定水情預(yù)報(bào)，將水庫(kù)七天內(nèi)峰值、時(shí)間、總量等信息全面顯示，該功能又有核心功能之稱。

2）人工干預(yù)預(yù)報(bào)。針對(duì)預(yù)報(bào)參數(shù)設(shè)置時(shí)，聘請(qǐng)專家前來(lái)指導(dǎo)；如果預(yù)報(bào)工作存在明顯誤差，可人工輸入相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)水情預(yù)報(bào)重報(bào)、補(bǔ)報(bào)等目標(biāo)。為預(yù)測(cè)未來(lái)水庫(kù)降水情況，通過(guò)人工輸入平均降雨值，或是借助雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行降雨探測(cè)，以便制定合理的水情調(diào)度計(jì)劃，贏得充裕水情調(diào)度時(shí)間[2]。

3）水情調(diào)度。如果水庫(kù)水位高出汛期水位，應(yīng)針對(duì)性進(jìn)行泄流調(diào)度，準(zhǔn)確計(jì)算調(diào)洪量，確保書庫(kù)調(diào)洪處于平衡狀態(tài)。必要時(shí)，建立洪水調(diào)度計(jì)算模型，以此實(shí)現(xiàn)水情調(diào)度目標(biāo)，合理控制水位。

4）數(shù)據(jù)編輯?；谧詣?dòng)化采集的水情數(shù)據(jù)啟動(dòng)水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，如果所采集的數(shù)據(jù)存在誤差，那么應(yīng)及時(shí)調(diào)整錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)常規(guī)化運(yùn)行。如果遙測(cè)水位站提供的預(yù)報(bào)值失準(zhǔn)，應(yīng)在調(diào)用數(shù)據(jù)表細(xì)致分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行錯(cuò)誤糾正，以此提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

5）參數(shù)設(shè)置。在收集、獲取歷史水情調(diào)度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和模型構(gòu)建，重新設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以便全面、真實(shí)反映水情情況，盡可能優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)用效果，對(duì)系統(tǒng)性能發(fā)揮有促進(jìn)作用。

6）圖表功能。GIS平臺(tái)以圖片、表格的形式顯示信息，支持信息查詢，能為分析者提供決策依據(jù)。

3 水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1 系統(tǒng)分析

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括庫(kù)水位、水庫(kù)管理監(jiān)控中心、視頻監(jiān)控、水閘監(jiān)控、安全監(jiān)控等。系統(tǒng)主要包括信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、水資源預(yù)報(bào)系統(tǒng)、灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)、調(diào)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)、工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)和系統(tǒng)維護(hù)系統(tǒng)。

水情監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)水庫(kù)水位變化情況、雨量多少等內(nèi)容的監(jiān)控，完善水情監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。安全監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)指定測(cè)壓點(diǎn)、側(cè)壓管斷面、壩基、壩體等部位設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)控裝置，將其納入安全監(jiān)控體系，在掌握大壩運(yùn)行現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，總結(jié)現(xiàn)有問(wèn)題，并制定問(wèn)題處理的有效對(duì)策。閘門控制系統(tǒng)由自動(dòng)控制箱、監(jiān)控主機(jī)、傳感器、終端機(jī)等設(shè)備組成，不同組成設(shè)備的功能存在差異，發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)功用優(yōu)勢(shì)，能夠發(fā)揮閘門控制系統(tǒng)應(yīng)用作用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)水閘啟閉狀態(tài)以及水情實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控裝置安裝在大壩庫(kù)區(qū)、進(jìn)水閘上游、大壩壩體上方等位置。調(diào)度中心主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源分享，以及數(shù)據(jù)信息的及時(shí)共享，為調(diào)度決策制定提供依據(jù)[3]。

另外，互聯(lián)網(wǎng)作為連接用戶以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要載體，能為用戶界面設(shè)計(jì)提供可靠的網(wǎng)絡(luò)支持，支持人機(jī)交互操作，用戶在界面直觀觀看數(shù)據(jù)圖表，制定水情調(diào)度以及水庫(kù)管理的合理方案。界面主要是為用戶提供學(xué)習(xí)平臺(tái)，能夠隨時(shí)傳遞信息、處理信息，環(huán)境自適應(yīng)能力較強(qiáng)。操作界面細(xì)分為信息管理界面、水情監(jiān)測(cè)界面、水庫(kù)調(diào)度界面、系統(tǒng)管理界面等部分[4]。

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度開發(fā)環(huán)境為NET語(yǔ)言編程環(huán)境，并應(yīng)用Web集成技術(shù)，能夠自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)水庫(kù)實(shí)時(shí)水情的預(yù)報(bào)、安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)、水資源調(diào)度、視頻監(jiān)控、閘門控制等功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)完善，系統(tǒng)操作相對(duì)便捷，且系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確性、靈活性等特點(diǎn)較顯著，運(yùn)用分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠大大增強(qiáng)系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。該系統(tǒng)滲透面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法，能夠彰顯系統(tǒng)便捷維護(hù)、系統(tǒng)適用性強(qiáng)、系統(tǒng)安全性高等特點(diǎn)。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

3.2.1 工程概況

福建省某水庫(kù)集水面積為6885 km2，所在流域水系眾多，由于水庫(kù)處于亞熱帶地區(qū)，雨量豐沛，氣候溫暖，年平均降水量1519.5 mm，平均入庫(kù)流量208 m3/s。水庫(kù)正常水位為94.5 m，相應(yīng)庫(kù)容為518萬(wàn)m3，有效庫(kù)容為395 m3，受較小庫(kù)容面積，其調(diào)節(jié)作用較弱。為獲取流域內(nèi)遙測(cè)水位站以及觀測(cè)雨量站的水情預(yù)報(bào)信息，制定水情預(yù)報(bào)方案。

3.2.2 水情預(yù)報(bào)方案

構(gòu)建降雨徑流模型，并應(yīng)用線性河道演算方法，確保干流水資源順利流入水庫(kù)。演進(jìn)期間，盡可能吸引側(cè)向水流，應(yīng)用馬斯京根連續(xù)演算法準(zhǔn)確構(gòu)建合理的降雨徑流模型。

3.2.3 預(yù)報(bào)結(jié)果

水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)安裝后，共經(jīng)歷六次洪峰流量接近、超過(guò)1050 m3/s的水情，水情預(yù)報(bào)結(jié)果精度見(jiàn)表1。

表1 水情預(yù)報(bào)結(jié)果精度情況

由表1可知，水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)預(yù)測(cè)的六次水情均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，其中，合格、優(yōu)、良分別為兩次、三次和一次。由于防汛工作不容忽視，該水庫(kù)應(yīng)堅(jiān)持“安全為首、預(yù)防為主”的原則，與時(shí)俱進(jìn)的完善水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，大大提高水情預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，不斷優(yōu)化水情調(diào)度效果，盡可能保證樞紐安全性，降低后期防汛壓力。此外，水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)還能提高水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益，在搶險(xiǎn)救災(zāi)方面發(fā)揮積極作用。在系統(tǒng)應(yīng)用中，應(yīng)全面掌握天氣變化情況，以及電站運(yùn)行效果，針對(duì)水資源變化特征具體分析，盡可能減少洪峰，確保下游用水需求及時(shí)滿足。為了全面發(fā)揮水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，深入分析，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，大大提高實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度。

4 結(jié)論

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)設(shè)計(jì)開發(fā)水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)水庫(kù)水情預(yù)報(bào)調(diào)度充分掌握。依據(jù)開發(fā)原則、目標(biāo)和主要技術(shù)，做到操作便捷、界面簡(jiǎn)潔、運(yùn)算時(shí)間短、使用效率高等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)水庫(kù)實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)。將該系統(tǒng)引入福建省某水庫(kù)的水情預(yù)報(bào)調(diào)度中，得到六次水情預(yù)測(cè)結(jié)果均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，其中，合格、優(yōu)、良分別為兩次、三次和一次。為了更好的發(fā)展，系統(tǒng)開發(fā)思路仍需要不斷拓展，在全面考慮水庫(kù)運(yùn)行實(shí)情的基礎(chǔ)上，探索實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用技巧，引導(dǎo)水情調(diào)度工作順利推進(jìn)。