浅析桃林口水库洪水调度系统

李立君，周世龙，张秀梅

（河北省桃林口水库管理局，河北 秦皇岛 066400）

浅析桃林口水库洪水调度系统

李立君，周世龙，张秀梅

（河北省桃林口水库管理局，河北 秦皇岛 066400）

介绍了桃林口水库洪水调度系统的组成、各子系统的功能，并重点对2012年“7·21”洪水的实际应用进行了阐述，通过实践论证了系统建设对水库防洪调度、应对突发险情的重要意义。

桃林口水库；洪水调度系统；实际应用

桃林口水库是滦河主要支流青龙河的控制性工程，水库在防洪调度决策时，既要保证上、下游及水库本身的安全，又要最大限度地拦蓄雨洪资源，故对其决策的科学性、可靠性和实时性均有很高要求。水库管理者在广泛调研收集资料的基础上，从围绕满足大型水库防洪调度工作的需要出发，对影响水库防洪调度决策的因子进行梳理，进而选择先进技术和科学方法进行研究，建立了桃林口水库防洪调度决策支持系统，为水库洪水调度提供了一个开放、科学的决策平台，在实际运行中取得了非常好的应用效果。

1 系统组成及功能

桃林口水库洪水调度决策支持系统包含6个子系统：①洪水预报与调度系统；②雨水情实时信息采集系统；③工情视频监控系统；④计算机网络服务系统（包括局域网和VPN专网）；⑤卫星云图接收分析系统；⑥降雨数值预报系统。

整个系统由洪水预报、交互式调度、信息查询、工情视频监控、雨水情信息采集等应用软件系统和计算机网络（内网+VPN+内网）、工情视频监控网、雨水情自测报网等硬件系统组成。

1.1 水情自测报系统

桃林口水库水情自动测报系统应用BGK-9010-011/012一体化雨量监测设备，用于野外环境的降雨自动监测，水位站采用麦克品牌MPM4700水位计，TY3000水位遥测终端机。BGK-9010-011/012一体化雨量监测设备具有雨量数据智能采集，长期固态存储和远距离传输功能，应用一体化结构，采用移动动感地带/全球通GSM卡进行数据传输。

系统共设15个BGK-9010-011/012一体化雨量监测站、4个超短波水位站、1个超短波中继接收站、1个数据接收处理中心。目前系统设备运行良好，信号畅通率为100%，各遥测站能够及时准确的收集和传递实时雨水情信息，故障率为0。实际应用经过与各站观测数据比对，自测报数据与人工观测数据基本吻合，对比数据如表1。桃林口水情自测报系统接收应用软件功能齐全，操作简便。具有一机接收，多机数据共享、数据采集准确性较高，能够及时准确地接受和处理实时雨水情信息的诸多优点。

表1 桃林口水情自测报系统自测报数据与人工观测数据对比 单位：mm

1.2 工程视频监控系统

桃林口水库视频监控系统工程包括宽带组网工程和网络视频监控系统两个部分，对水库大门、管理局院内、大坝、电厂、河道及其他重要地区进行全方位实时在线多点监控、全程录像及历史记录检索。系统采用全数字化与模拟混合组网形式，设12数字点、13个模拟点，模拟点主要应用在电厂的设备仪表监控。

系统数字监控中心由若干台监控工作站，完成对前端监控点的视频监控。监控系统运用全数字化网络传输方式，采用先进的数字音视频压缩编码技术，保障了良好的音频和视频输出质量，能够提供有关监控现场的准确、直观、及时和全面的信息，对水库管理局旅游公司、执法处、电厂等相关部门的管理、运行工作起到了一定的辅助作用。既方便了管理，又节省了人力，极大地提高了办公效率。

1.3 交互式洪水预报与调度系统

洪水预报子系统设计遵循系统总的设计思路，即系统操作简单、各个关键部分提供必要的技术与细节支持。在系统预报模型选择上，提供开放的设计接口，即允许各个水库或防洪控制点断面所在河流增加系统没有提供的预报模型，或原来预报模型的变异。在系统使用环境上，通过对数据库数据流的有效划分，系统可非常方便地应用于单机或网络系统，以适应所在流域计算机应用环境。洪水调度系统是为决策者提供的洪水调度成果的最终体现。它将应用洪水预报子系统的预报成果，自动与交互制定多个实时可行调度方案，并可结合决策者的经验，对这些方案作出评价，为防洪调度决策提供良好的支持信息。

桃林口水库洪水预报子系统采用新安江模型和经验单位线两种预报方案。根据1969～1996年历史洪水资料，选择了12次不同等级洪水运用两种方案分别进行了模拟预报。根据预报数据可知，经验单位线方案预报次洪量平均误差24%，合格率60%；次洪峰平均误差32%，合格率90%。新安江模型预报次洪量平均误差27%，合格率60%；次洪峰平均误差31%，合格率30%。说明这两种预报方案基本符合流域径流变化特征，可以进行实时预报。

1.4 计算机网络系统

桃林口水库网络系统工程方案设计，遵循经济、合理、实用的指导思想，采用“内外网物理隔离和访问控制架构”。“内网”指桃林口水库内部办公网，运行内部业务系统，支持跨部门业务应用系统运行。内网与因特网之间采用Netscreeng公司的NS-5GT硬件防火墙安全隔离，根据实际需要实现网间信息交换。另外，还有专用的WEB访问服务器提供对外信息服务和旅游景点宣传。

2 系统主要应用

系统于2007年建成并投入正式运行，到现在先后经历了两次大的洪水过程，应用本系统采集了大量准确可信的数据，准确预测了洪峰、洪量，为水库科学防洪调度、领导决策提供了技术支持，尤其在2012年7月洪水过程中起到了巨大的作用，保障了国家和人民生命财产安全。

2012年进入主汛期后，受高空槽、副热带高压及台风达维的影响，青龙河流域连续发生了5场强降雨，流域累计平均降雨量509mm，持续强降雨导致桃林口水库暴发了5次连续的洪水过程，2012年8月2日10时，最高库水位达到143.57m，8月4日0时，入库980m3/s， 最大出库3000m3/s， 水位140.38m；8月4日5时，最大入库4000m3/s，出库1500m3/s。

在2012年7月暴雨洪水过程中，调度人员及时启用《桃林口水库洪水预报系统》进行洪水预报。在7月28日洪水中，预报3d洪水总量1.10亿m3，误差15.3%；在7月30日洪水中，预报3d洪水总量3.50亿m3，误差13.2%；在8月4日洪水中，预报7d洪水总量3.70亿m3，误差11.9%。

2012年7月洪水新安江模型预报方案如图1所示。

图1 2012年7月洪水新安江模型预报方案

2012年7月洪水过程中，运用水库防洪调度系统准确及时地采集数据、精确地预报入库来水，提高了洪水预报预见期，为水库预蓄预泄、防汛抢险提供了决策支持，同时为下游群众安全转移争取了充裕的时间。

3 结语

目前，我国新技术、新装备不断投入生产和运行，技术环节不断完善，桃林口水库防洪调度系统已运行近十年，是水库洪水调度和洪水资源利用重要的技术支撑，结合新技术的发展和水库运行实际，还需在以下方面进行进一步研究，使该系统更加实用、先进、高效可靠。

（1）新技术的集成。决策支持系统经历了数据驱动、模型驱动、知识驱动等过程，目前，基于WEB、GIS及通讯驱动的在线分析技术，成为决策支持系统发展和应用的主流。建立B/S结构的流域实时调度决策远程会商平台，通过网络可以吸收更广泛、更多样的信息，并可吸纳远程异地专家的决策经验。

（2）人工智能的应用。防洪调度系统的智能，主要体现在系统能利用专家知识辅助决策，并能随决策环境的变化改变自己的行为，在实时防洪调度中，历史洪水调度经验，调度规则，预报调度模型选择，可考虑决策者经验的人机交互会商决策技术，信息修正，防洪形势的分析，洪水变化趋势和后果判定，历史洪水的相似性联想等都渴望形成知识模型。

（3）流域实时防洪调度面临诸多不确定性，采用风险决策是必然的选择，风险指标的选择与度量，风险分析方法，风险决策技术，风险控制技术都有待于进一步丰富与完善。

（4）2012年7月洪水是桃林口水库建库以来发生的最大暴雨洪水，3d洪水总量接近设计10年一遇，在调度洪水过程中，运用水库防洪调度系统进行洪水预报与调度，延长了洪水预报预见期，为水库预蓄预泄、防汛抢险提供了决策支持，同时为下游群众安全转移争取了充裕的时间。

［1］SL61—2003，水文自动测报系统设计规范［S］.

［2］刘立权，梁凤国，李明文，等.鸭绿江流域洪水预报预警系统建设技术方案研究［J］.东北水利水电，2009（5）.

［3］杨树华，刘继波，田林.水情遥测及计算机通讯技术在防汛工作中的应用［J］.山东水利，1999（4）.

［4］周广刚，温立成，侯国柱.三水源新安江模型在洒河流域的适用性研究［J］.水利水电工程设计，1999（3）.

［5］朱求安，张万昌.新安江模型在汉江江口流域的应用及适应性分析［J］.水资源与水工程学报，2004（3）.

Analysis of the Flood Dispatching System of Taolinkou Reservoir

LI li-jun，ZHOU Shi-long，ZHANG Xiu-mei
（Taolinkou Reservoir Administration of Hebei Province，Qinhuangdao 066400,China）

This article introduces the composition of Taolinkou reservoir’s flood dispatching system and the function of every subsystem.It gives an elaboration about practical application which focuses on the flood in July 21th.2012,and meanwhile demonstrates that system building is of importance to reservoir’s flood control and emergency situations through practice.

Taolinkou reservoir;flood dispatching system;practical application

TV122

B

1672-9900（2014）05-0036-03

2014-05-05

李立君 （1973-），男（汉族），河北任丘人，高级工程师，主要从事水利工程管理工作，（Tel）13933610196。