鸭河口水库防洪调度系统简析

□高 义（南阳市鸭河口水库工程管理局）

一、工程概况

南阳市鸭河口水库是以防洪、灌溉为主综合利用的大（1）型水库，水库控制流域面积3030km2，总库容13.39亿m3。

鸭河口水库的防汛安全，直接关系到下游近千万人民生命财产的安全，关系到国家交通、通讯主干线和南水北调总干渠的安全，因而水库防洪位置极其重要。

水库防洪调度系统的开发与集成采用C/S(客户/服务器)的方式进行开发，整个系统在逻辑上分为5个系统，以数据库系统为中心，与水情自动采集系统、洪水预报系统、信息查询系统、洪水调度系统集成在一起，实现信息服务、洪水预报、洪水调度、数据库管理等功能。

二、防洪调度系统的目标

从防汛与水资源科学调度的实际需要出发，对流域雨洪规律、工程优化运用进行深入研究，以信息资料库为基础，建成功能全面、操作简便的调度系统，对流域实时雨水情的演变过程进行监控，把水库防洪信息管理、洪水预报模型、洪水演算、优化调度紧密地相结合，提高洪水预报的精度和预见期，辅助领导迅速准确地做出科学的防洪决策和调度指挥方案，提供快速高效的防洪管理、决策手段。

三、防洪调度系统建设要求及内容

（一）防洪调度工作流程

防汛决策工作流程基本上可以划分为5个阶段，即：情报活动阶段、预测预报活动阶段、方案设计活动阶段、决策（即方案选择）阶段和方案执行阶段。

情报采集处理阶段：主要完成气象、水雨情、工情（包括工程运用和险情）、灾情等防汛信息的收集、整理。由水情自动测报系统完成。

预测预报阶段：主要完成暴雨预报、洪水预报、工程安全状况预测、洪水灾害发生发展的预测等。

水库调度方案设计阶段：水雨工情和灾情实况及对其发展趋势的预测预报数据，构成了防洪形势，经过分析归纳可以理出防洪决策的内容和目标。

决策（即方案选择）阶段：主要是由决策层在认清防洪形势的基础上，本着局部服从大局的原则，以洪水灾害损失最小为目标，通过会商和分析，进行方案的补充和调整，选出满意的方案并付诸实施。

方案执行阶段：经过防汛会商形成防汛方案后，形成正式文件并按照方案安排执行，同时统计上报水情、雨情、工情和灾情等。

（二）功能需求

水库洪水调度系统的功能将包括：

1.数据库建设：包括水情、工情、防洪调度等数据库的设计和开发；实现与水情测报系统数据的集成，实现调度相关的水情、工程信息的输入、修改、查询。

2.实时降雨、气象部门预报降雨及水情信息提取或交互输入与修改假拟降雨总量，时段分配计算。

3.洪水预报：包括前期土壤蓄水量计算，产流量(入库流量或净雨深)预报及暴雨频率估算，如入库洪水过程预报及其相应的洪峰或洪量频率估算，水库泄流的下游河道洪水演算，由实际库水位或库站组合流量推求实际入库流量，预报结果实时修正(包括非常情况下的人类活动影响修正)。

4.调度方案制定与仿真：包括按调度方式与规则自动生成方案，根据实时雨情人机交互生成方案，上级下达的决策调度方案。

5.调度方案的比选：包括考虑决策者的倾向，依据水库水位和防护点的组合流量等多目标对生成方案优劣进行排序优选和推荐，并粗估相应的灾情。

6.调度成果管理：查询、显示与打印调度方案模拟及实施成果，报告文档管理，报告文本编辑。

7.防洪工程信息管理：介绍水库工程概况、特性参数、防洪能力及其以上流域自然地理、水文气象特性，介绍水库下游防护点防洪能力、堤防工况及其保护区社经情况。

8.系统管理：对系统进行总控，对数据库、模型库进行管理与维护。

（三）数据库建设

数据库系统是防汛决策支持系统的信息支撑层，系统在此基础上对水库实时雨水情信息、基本信息、工情信息库、历史信息、预报调度等信息进行管理，并相互呼应，为各子系统提供服务，并存放其输出成果，进而完成子系统间的信息交换，使信息处理实现自动化、综合化。

1.水情信息数据库建设。按照国家防汛抗旱指挥系统、河南省防汛抗旱指挥系统的相关要求来构建。具体参照《水情测报系统》。

2.综合数据库建设。综合数据库的数据类型繁多。根据专业属性分：雨情数据、水情数据、预报数据、调度数据、工情数据、地理数据、社会数据等；根据数据形成分类：原始数据、标准化处理数据、计算分析数据和系统运行管理的过程数据。因此，数据库的数据是多类型有交织的整体。数据库的数据组织原则是：以地理空间数据为基础，专业属性数据为核心，以实时动态数据为主导，历史数据相配合。

（四）信息服务

信息查询系统能够在GIS平台和综合数据库支持下，以鲜明简洁的图表、文字、图形、声音等方式为用户提供天气形势、实时雨水情、水库工情、防汛信息等全面的信息服务。

1.数据接口为各类综合数据库，从综合数据库中提取数据。

2.查询系统具有强大的信息输出和表现功能。除具备一般的基本信息、工程信息、水情信息、雨情信息、统计信息和分析信息数据表现外，还应有柱状图、过程线、雨量线等图形表现功能。

3.分别开发B/S，C/S下查询服务软件。

4.对遥测信息要有分时段查询和动态监视功能，如：雨量要有时段雨量、日、旬、月、次雨量、区域雨量等查询，水位要有日水位、整点水位、实时水位等查询。

5.要具备报表输出功能。

6.要具备原始数据查询功能。

（五）洪水预报

以实时水文信息为基础，研制适合流域水文特点的预报方法，可以运用多种方案进行实时水情预报计算。可对不同方案预报出的结果进行比较、优选，针对不同方案的适用范围、预报时刻的雨情水情，结合专家经验对各种方案的结果进行调整，形成最优的预报成果，从而为洪水调度作业提供信息支持。

四、水库调度分析方法模块

调度决策服务系统能够通过对实时洪水预报和历史的雨水情、工情信息检索和分析，结合气象信息，进行防洪形势分析，根据实时预报洪水和模拟洪水、防洪调度规则和专家经验，以工程安全和减少洪灾损失为原则。在进行优化调度分析时，通过改变初始条件（如水库泄流量、泄流时间，或者模拟后期降雨量等）进行优化调度分析计算，直到满意为止，最终获得多套方案，供工程技术人员会商决策。

（一）水库调度分析计算

根据水库的实时雨水情、预报成果及当时调度方式，分析计算水库某一时间后的水库水位、蓄量，或者可能出现的最高库水位、最大蓄水量。

（二）水库调度预分析计算

在给定不同的调度方式（泄量）的情况下，分析计算给定时间水库所达到的水位、蓄量，以及水库的最高水位和最大蓄量。

（三）水库调度后分析计算

1.在不考虑后期降雨时：在水库调度方案确定之后，按照给定的水库泄流量，分析计算不同时间内水库水位、蓄量过程，以及水库的最高水位和最大蓄量。

2.在考虑后期降雨时：在水库调度方案确定之后，按照下达的调度指令中给定的水库泄流量，根据天气云图及天气预报情况，考虑一定的后期降雨量，分析计算给定时间内水库水位、蓄量变化过程，以及水库的最高水位和最大蓄量。

（四）水库抗洪能力分析计算

根据水库的实时水情进行不同量级的降雨、入库水量、出库水量的模拟分析计算，测算出水库达到汛限水位（没超限时）、迁赔高程、移民高程、历史最高水位等特征水位量级时的雨情、蓄泄指标值，为调度决策提供宏观的调控依据。

五、总结

该调度系统以数据库为核心，通过人机交互进行信息服务、洪水预报、洪水调度、数据库管理等，能保证鸭河口水库安全运行，并充分发挥其整体防洪效益，及时、准确、科学地为水库上、下游防洪调度决策提供服务。