麻家边水库自动调度预警系统建设方案分析探讨

赵淑玲

（金堆城钼业集团有限公司 陕西 华县 710041）

1 前言

麻家边水库位于秦岭南麓蒿坪川河上，总库容1200万m3，属中型水库。大坝为混凝土重力坝，共分14个坝段。第9坝段为溢流坝段，设有弧形闸门2孔，四个取水口均布置在第6坝段。第10坝段设有泄水底孔，在进口设有1扇事故检修闸门，出口设有一个φ1700的锥形阀控制，用于水体交换、排砂、泄洪、灌溉放水等。该库主要用于金堆城工业和生活供水，结合养鱼、灌溉等。多年来公司主生产区金堆镇多次遭受暴雨、洪水、滑坡、大风等气象灾害，尤其是2010年7.24暴雨天气过程，更是给集团和当地人民群众带来了巨大的人员和财产损失。建立“金堆钼业公司气象监测与预报预警服务系统”，进一步提升当地气象服务能力，重点加强气象监测、预报和预警工作，可以有效防御和减轻各类气象灾害所造成的损失。

该区域属秦岭山脉，现有的气象服务内容及形式非常单一，气象保障能力极度脆弱，已明显跟不上发展需求。在集团所在区域科学布设气象监测站，并引进数值模式，对该区域进行精细化预报，以准确地掌握各区域的雨量、温度实况，采用多普勒、713型等周边多部天气雷达严密监视短期天气走势，利用遥感卫星精确读取水域和植被覆盖等信息。该系统的投入使用，将为管理者采取有效预防措施提供决策依据，以最大限度地减少气象灾害造成的损失，保障企业安全生产，提高经济效益，提高区域防灾、减灾能力。

2 自动调度预警系统的原理、特点及结构

自动调度预警系统根据需要建立具有地域代表性的2、4、6要素自动监测站，并进行自动站数据的采集、通信、加工、发布，以及数据库、监控统计等软件的开发。预报预警中心站由多普勒雷达接收处理显示系统、风云2-E卫星接收处理系统、MICAPS气象资料综合处理系统、SWAN短时临近预报预警系统、基于GIS的雷达雨量实时反演监测系统、系统运行数据库支持与实况报警系统6大部分构成。

自动调度预警系统的特点根据区域实际建设多种渠道的气象信息和预警产品发布系统，气象预报预警服务重在“预防为先、提早应对”，在遇有破坏性气象灾害导致电力、通讯、交通完全中断的极端情况下，气象预警中心将根据灾害等级启动不同级别的突发气象灾害应急响应，通过集团公司的卫星电话发布短时预报预警信息，对水库运行状况进行准确而高效的评判，供用户决策，确保水库运行安全。

系统由数据采集系统、数据管理信息子系统、数据分析与评价子系统和水库调度系统四部分主体组成，系统数据流程图见图1。

系统采用了四级框架结构体系：①最低层为原始数据采集层，采用传感器实时、自动采集库区降雨量、温度、水位、风向、风速、气压六要素的数据，同时在水库上游汇流口处建立流量监测站，采集原始数据；②中间层为数据管理层，它以数据库技术为核心，将现场采集的各种原始数据按照一定算法还原后存入SQL后台数据库中，供专业人员系统分析、统计、预警使用；③为用户层，专家根据数据库的数据按照用户的不同需要，根据不同的数学模型进行计算，并给出相应结果。④为水库调度系统，调度人员根据用户层提供的气象信息合理调度水库水位。各层之间的通信以光纤和无线通信设备作为载体，组成一个水库的预警系统。

3 自动调度预警系统在麻家边水库的应用

依托现有渭南市气象业务系统和气象预报、警报、预警信息发布系统等，引进国内外先进的数值预报模式，运用先进可靠的预报技术手段，建设一套基于Web-Gis、满足金堆镇区域气象信息采集、预报、预警制作发布和与之配套的气象信息产品服务业务系统。

项目建成后，将从根本上提升该区域的气象预报、预警服务能力，趋利避害。更方便地为金钼集团生产经营、交通运输、群众生活服务。

3.1 气象灾害预报预警中心站建设

3.1.1 多普勒雷达接收处理显示系统

多普勒雷达能够监测到位于垂直地面8km～12km的高空中的对流云层的生成和变化，判断云的移动速度，极大地提高了重大灾害性天气的监测和预报能力。多普勒雷达可以反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流情况等。对观测降水的形成，分析中小尺度天气系统，警戒强对流天气等具有重要意义，投资3000万建立的西安泾河多普勒天气雷达，直线距离金堆城100km，从水平距离来看，处于该雷达的最佳观测区，通过引进西安多普勒雷达数据接收与处理显示终端，可以得到数十种雷达预警产品，能够为短时临近天气预报和灾害性天气预警提供必要数据。

3.1.2 风云2-E卫星接收处理系统

风云2-E卫星可以每30分钟实时接收北半球卫星遥感资料，通过数据接收、处理、lambert投影、红外反演、地图叠加，准确显示定位我国上空的云系分布和强度，同时水汽通道显示大气中高层水汽分布状况，可见光通道显示出我国上空的云顶状况，通过对云图的判断分析，为短期天气预报的制作提供数据支持。

3.1.3 MICAPS气象资料综合处理系统

MICAPS气象信息综合分析处理系统（MeteorologicalInformation Comprehensive Analysis And Process System），是与卫星通讯、数据库配套的支持天气预报制作的人机交互系统。该系统包括数据服务器、应用服务器和客户端三部分，其主要功能是通过检索各种气象数据，显示气象数据的图形和图像，对各种气象图形进行编辑加工。

3.1.4 SWAN短时临近预报预警系统

Swan系统是在MICAPS平台上搭建的一套最先进的短时临近预报预警系统，具有灾害天气实况报警、临近预报产品显示、单站雷达产品显示、雷达三维显示、预报产品检验和地理信息显示等功能，对灾害性天气具有一定的监测预警能力。

3.1.5 基于GIS的雷达雨量实时反演监测系统

利用雷达实时探测云和降水结构及系统发生、发展演变情况，能迅速提供一定区域的实时降水情况的特点，将雷达与自动站进行点面结合，采用一定的数学方法和GIS技术，得到能够代表某特定区域平均降水情况的面雨量，并对格点拟合雨量进行空间分辨率的精细化反演，得到雷达图上的特定区域面雨量图提供精细化高分辨率雨量分布图表，为金堆城防汛指挥提供应急参考。

3.1.6 系统运行数据库支持与实况报警系统

在中心站建立数据库服务器，将自动气象站站观测的分钟数据、多普勒雷达基数据、云图、自动站资料和CMA-CAST接收的气象资料进行存储，为预报预警系统提供数据服务。同时加载降水实况报警服务，当实时降水量达到设定的阈值时，自动发布报警信息，提醒工作人员注意强降水落区，在突发性短时暴雨开始时，提早发布预警。自动站实况及查询分析显示如图2。

3.2 气象信息和预警产品发布系统

3.2.1 在金钼集团建立气象灾害监测预报预警网

该网站是基于WEB-GIS的专业气象服务网站。网络是速度快、容量大、涵盖面广的一种信息传递渠道且不受地域、时空限制，网站建设将引入信息分级方案，对不同等级信息设立登录权限，由金堆钼业集团公司根据信息获取权限分配登录口令，用户根据分配的用户名和密码上机登录，进入为集团公司专门设计的气象信息网。

该系统功能设计为：天气预报（短时、短期、周、旬、月、季、年天气预报）、灾害预警信息、卫星云图、雷达回波、雨情实况、自动站数据（实况、统计）、天气图、网站检索、信息反馈、网上调查等。

3.2.2 在金钼集团建立气象预警信息短信发布系统

建立各层次、各单位、针对性强的预警信息接收号码库，手机短信预警业务具有强制收看、瞬时传递、有效预警等优势，针对集团公司所处地域通讯保障较弱的实际，引入移动MAS信息服务系统，能在短时间内大批量的发布气象灾害预警信息，该系统设计了短信接收监测引擎，确保预警信息百分之百到达。前期由集团公司安排专人收集包括公司各级领导、防汛指挥部成员、生产建设各级主管、各调度指挥人员等的手机号码，并划分相应的信息接收优先级，做到灾害信息第一时间点对点到达，为科学指挥和决策提供依据。

3.2.3 在下属生产调度单位建设气象预警电子显示屏

气象预警电子屏是近年来气象部门解决气象信息传递“最后一公里”的主要产品，具有提前预警、即时到达、信息覆盖面广等特点，气象预警电子屏采用移动GPRS无线数据传输方式，具有语音广播、文字显示两种输出功能，安装点需要提供电力和移动通讯保障即可

3.2.4 通过电话传真形式发布其他气象信息

电话传真具有其他方式不具备的优势，集团公司调度中心24小时值班，如果有特殊天气随时通过传真将影响企业生产的重要天气消息发到调度中心，再由调度中心的工作指挥安排。

4 结语

本项目研制开发适合金堆山区气象信息的采集、预报、预警和服务，实施方案切合该地区的实际需求，合理可行，为公司领导决策、各生产单位的建设、运营和当地政府部门的防灾减灾等问题提供科学依据。建议该预警系统能及早开工实施，在主汛期到来之前尽早发挥作用；建议有关部门能尽快成立专门机构履行气象服务和保障工作，切实重视气象防灾减灾工作，使该区域气象服务和保障工作常态化。陕西水利