浅析水库预报预警技术在马庄水库的应用

(山东省费县水利局， 山东 临沂 273400)

浅析水库预报预警技术在马庄水库的应用

孙彬彬

(山东省费县水利局， 山东 临沂 273400)

现阶段，水患灾害频发使水库存在的问题日益凸显，建立水库预警机制在当前防患抗洪的大环境下尤为重要，如何能够择优选择适宜的水库抢险技术及有效的水库预警机制是问题的关键，因此本文就水库预警及抢险过程中的主要技术展开探究，并总结出水库预警系统的建立模式。

水库；预警；抢险；主要技术

不断发生的水患灾害对水利设施建设提出严峻的挑战，同时也造成了难以挽回的损失。所以我们应及时建立完善水利设施预警机制，对水患灾害预警能力进行全面提升，并制定详细水患灾害抢险计划，将现代技术有效融入其中，进而降低水患灾害所带来的直接损失。下面，以山东省临沂市费县马庄水库为例，总结水库预警系统的建立模式及抢险过程中所需使用的主要技术。

1 山东地区水库现状

山东省临沂市费县地处沂蒙山区腹地，俗有“百库千塘”之称，其辖区内有大中小型水库82座，其中大型1座，中型6座，小(1)型16座，小(2)型59座，一定规模塘坝501座，重点塘坝185座。该地区20世纪50年代、60年代所建造水库较多，现存水库均在20世纪末期经过加固处理，但整体质量不理想。

以费县马庄水库为例，该水库距离费县25km、临沂市城区30km。工程始建于1958年4月。控制流域面积66km2，总库容2586万m3，兴利库容1234万m3，死库容46万m3，大坝全长750m，坝顶宽6m，最大坝高25.6m，最大泄洪流量808.3m3/s。该水库于2008年12月开始加固，历时两年完成。建筑标准为100年一遇设计，1000年一遇校核，保护了下游2个乡镇、22个行政村、50万人以及临沂城区、部分工矿企业和229省道、岚济公路等人民群众的生命、财产安全，发挥了良好的综合工程效益。

2 预报预警技术介绍

中小型水库的承载力较小，在遇到水患灾害时，容易发生安全事故，因而做好水库的预报与预警对于保障公众生命财产安全有着重要意义。实际情况不同使各地区的预警系统应用技术也略有差异，需要根据区域的实际情况，选择适宜的预报预警技术。

水库预报预警模式如下图所示。

水情预报预警模式图

2.1 采用物联网技术

水库预警的智能化发展要求其满足现代化发展的需求，而物联网的发展使其成为水库预警系统的最佳选择。物联网不仅能够对水库存在的情况进行预警，同时也具备实时观测与实时监控功能，能够将重要的数据信息在第一时间发送至相关部门，进而提高水库预警的能力。

2.2 汛期预警技术

汛期发生水患灾害的可能性较大，通常发生在汛期阶段的水患灾害影响较为严重，所以需要相关人员及部门在汛期阶段，做好汛期的预警与防护工作。防汛预警要根据汛期的不同阶段进行划分，汛期阶段可定期的进行防汛预警检查，对水库的情况及蓄水能力与水位高度均要做到实时掌握，在主汛期阶段，要委派相关的专业人员，轮流监守，以便能够在水患灾害发生前做好防汛预警的准备工作。

2.3 结合各类数据监测水库情况

在进行水库预警时，应及时查看平均降水量、降水总量、PA值及水位高度变化数据，从而根据数据判断出水库的基本情况，使相关人员能够尽早预判水患灾害的来临。不仅有利于提高预警工作的准确度，同时也能够有效地处理水库及坝体中存在问题，进一步加强水患灾害的防护能力。

2.4 构建防洪预警模型库

马庄水库属于中型水库，在防洪预警模型库的设计时需要注意细节的处理。虽然马庄水库结构强度较强，但仍受到水患灾害发生不确定性因素的影响，需要有关部门及时开展防洪预警的预演与演练，从而保障在洪灾来临前，预防工作能够井然有序地进行，避免过于慌乱情况的发生。

2.5 对数据进行标准化整编

建立数据信息网对于提高水库预警水平有着重要意义。首先需要对所收集到的信息进行系统的规划与整合，其次将信息进行梳理，将信息数据录入信息网络，最后将数据信息进行标准化整编，在发生数据信息错误问题及其他相关问题时，能够在最短的时间内，找到准确的信息数据。

2.6 启动现场设备保护机制

利用现代技术，加强对现场设备的保护，使其能够在无人操作的环境下，即可自行运行，并对水库的情况进行检测。在设备保护方面，要将自然影响因素与人为影响因素考虑在内，进而让预警设备能够充分的发挥重要作用。

3 预报预警系统的建立

3.1 研究思路

a. 机器预报与人工预报的结合。机器预报的优势在于能够进行24小时不间断的信息预报，避免在信息预报过程中产生空缺，而机器预报存在着系统功能单一、预报信息不完整的情况，需要结合人工预报的信息，对预报数据进行分析。通过实现数据信息的互通，将人工预报信息与机器预报信息相结合，使预警信息更为准确。

b. 加强可视化开发，提高便捷性。预报预警信息系统应以图像信息为主，以便技术人员能够对信息做出更为详细的分析，同时操作界面也应进一步简化，使其具备便捷性与灵敏性。在设备使用方面，要提高其兼容能力，将数据及图像信息的处理进行模块化排列，让技术人员对预警系统的情况能够一目了然，从而加强预报预警系统的使用效率。

c. 提高GPS利用率，实现多模式信号预警。高速与高效是预报预警系统的关键所在，GPS系统作为重要地理信息处理系统，完全具备以上功能，同时在多模式信号传递方面，也具有较为明显的优势，可通过多个内置平台对预警信息进行发布，使技术人员能够在最短时间内获知水库的基本信息，并对后期可能发生的情况加以处理。

3.2 功能结构

a. 手机报汛。手机是最为方便快捷的通信方式，传输速率不受环境的干扰，具有较强的普及性。手机报汛首先需要以水利检测设施为基础，相关专业人员要通过专业的设备对水库的情况进行检测，而后以6位数字的方式，用手机短信发送至水利监管部门，最后利用技术手段对数字信息校准，对得出的情况进行发布。信息的发布间隔可以3小时为基准，每3小时需要对水库的基本信息进行发布。如遇大雨及更为严重的恶劣情况，可将进行发布的时间缩短为1小时，在非汛期期间，信息发布时间可延长至12小时每次。

b. 服务平台。信息服务平台专业性较强，信息发布的准确性较高，同时服务平台与智能终端传感器可进行连接，能够在第一时间获知水库的相关情况，使预警工作的时间有效缩短，去除相对繁琐的信息发布流程，有效提升了工作效率，在一定程度上降低了信息波动的情况。

c. 地理信息演示。地理信息系统的设计以地理环境为基础，呈现的地理信息情况更符合实际情况，同时图像的显示也相对较为直观，便于理解，提高了有关部门的数据分析能力，为水库预警系统的完善提供了保障。GIS系统集信息定位、图像控制及地理信息测量于一身，使数据信息的采集更为准确，进而提高了水库预警能力。

d. 模型管理。将传统算法与智能算法结合起来，实现中小型水库多功能多模型耦合预报。建立模型库，集成省内应用的所有水文模型，对全省中小型水库预报预警模型统一设定，各水库可以任意选择适合的预报模型进行计算，并可选择多个模型同时计算，对比不同模型间的差异，进一步提高预报精度。

e. 洪水预报。洪水预报要根据区域的实际情况进行，首先要对抗雨能力进行分析，并测试坝体的抗压强程度，而后需要对区域内可能发生的水患灾害情况进行初步的估计，最后结合相关信息，制定出洪水预防方案，同时要将相关的洪水信息进行及时的预报，以便保障水库预警的速度。

f. 同步预报。建立系统的联动机制极为重要，要将水库现场的数据信息，迅速传递至省级领导单位及其余部门，同时做好相关信息的记录，确保通信设备的时刻通畅，并进行数据信息结果的及时更新，确保所得到数据信息的实时准确。

g. 气象预警。气象预警需要结合多方面的数据信息，在进行预警时，需与实际情况保持一致，预警时间要以24小时为基础，如遇异常状态，可将时间缩短为12小时，降水量是气象预警的关键条件，因此有关部门需要对降水信息牢牢掌握，使气象预警能够发挥出其重要作用。

h. 超前预警。建立融合坝体超前预警技术的水库预报预警机制，将坝体安全要素引入水库预警体系中，提出坝体安全荷载指标的预测方法，将坝体在线安全评价技术与洪水预报技术相结合，提高水库防洪安全的主动性。

i. 综合预警。实现水库各项指标的自动预警，预警分为4个级别，系统会根据当前数据和每个水库的特征值以及预警条件进行判断，以不同的颜色进行显示，可实时了解哪些水库存在险情。

4 预警预报系统的应用情况

马庄水库预警预报系统自2015年汛期建成运行以来，经历了两个主汛期的考验，从根本上缓解了值班值守人员、专业管理人员及专业检测设施缺乏等管理落后现象；解决了因近年来，降雨时空分布不均，极端恶劣天气不断增加，尤其是暴雨、突降暴雨(俗称“急窝子雨”)、台风等恶劣天气的不断侵入，造成水库的防汛形势日益严峻等问题。预警预报系统的建立，提高了水库的灾害预报能力，从而大大减少了洪水造成的灾害损失。

5 结 语

水库是各地区最为主要水利设施，不仅对水资源的合理利用有着重要意义，同时也能够有效地对水资源加以控制，进而确保区域的安全与稳定。各地区的实际情况不同，使用的水库预警技术与抢险技术也存在着差距，建立符合区域实际情况的水库预警系统及选择符合实际情况的抢险技术，对于保障公众的生命安全与降低水患灾害带来的损失有着不可替代的重要作用。

梁福庆. 水库供水环境安全问题研究[J]. 水利经济, 2010, 28(2): 62-64.

BriefanalysisonapplicationofforecastingandearlywarninginMazhuangReservoir

SUN Binbin

(ShandongFeixianCountyWaterConservancyBureau,Linyi273400,China)

Currently, flood disasters frequently occur, and reservoir problems are highlighted. Establishment of reservoir early warning system is particularly important under current circumstances of preventing hidden danger and resisting flood. How to select suitable reservoir rescue technology and effective reservoir early warning mechanism is the key of the problem. Therefore, main technologies during reservoir early warning and emergency rescue are explored. The establishment mode of reservoir early warning system is summarized.

reservoir; early warning; emergency rescue; main technologies

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.012.020

TV697

A

1005-4774(2017)012-0083-04