滩坑流域洪水预报及洪水调度系统运行分析

　　Abstract: Since the impounding reservoir of Tankeng basin since the underlying surface factor produces major change, rise of water level, the reservoir area increases, backwater length increased. Flood forecast in flood control non-engineering measures play a very important role, so according to the reservoir’s flood evolvement to establish suitable for Tankeng basin flood forecasting and flood dispatching system is very urgent.

　　Key words: Beach hangs; flood forecast; flood dispatching

　　中图分类号： TV122 文献标识码：文章编号：

　　通过与水情自动测报系统、水调自动化系统数据的实时交换降雨量、水位、流量等信息，洪水预报系统自动完成滩坑流域的洪水过程预报或者进行人工干预预报;在得到此预报成果的基础上，根据当前面临的防汛形势或者调度指令完成洪水调度方案的制作和选择。

　　一、洪水预报模型

　　1.模型选择

　　滩坑水库流域，属湿润地区，产流宜采用新安江模型，分水源用自由水水箱，坡面水源划分为三水源，坡面单元汇流采用线性水库，河道汇流采用分河段马斯京根法。

　　2.洪水资料搜集

　　主要包括1985年以后至工程建设期间丽水水文站提供的洪水过程资料和建库后流域实测洪水资料。以此为基础建立了历史洪水库，库中共存储了34场洪水滩坑入库洪水。

　　3.模型参数率定

　　率定滩坑流域新安江模型和马斯京根法汇流参数，率定期资料共有洪水34场，按洪水合格标准判别，合格的有33场，合格率为97%。

　　二、洪水预报精度关键技术

　　雨量、水位资料观测误差、资料缺测、仪器设备故障等对洪水预报的影响是频繁发生的，经常严重的影响洪水预报精度，特别是雨量资料冒大数之类的误差，常会给预报系统带来毁灭性的破坏。抗差分析方法，是一种能有效的阻止或避免资料观测误差进入系统的方法。

　　洪水预报，由于受实际流域影响大，实时系统众多误差信息的影响，难以获得高精度的预报结果，需要实时修正。为了提高洪水预报精度，充分利用实时遥测系统的实时信息和丰富的历史水文信息，把联想式实时修正方法与误差修正方法结合起来，提出一种综合性误差修正模式。

　　三、洪水预报功能模块

　　1.自动预报

　　自动洪水预报，就是在每个时间间隔之后的某个设定时刻洪水预报模块根据水情自动测报系统和水调自动化系统的水文统计和计算数据，预报出未来一定时期内入库洪水总量、洪峰、峰现时间、入库洪水过程等。一般系统取1小时(亦可取2h、3h)作为固定的时间间隔，即系统每过一小时，到每个设定时刻就会自动做出实时洪水预报。系统实现这功能，不需要任何的人为操作，是全自动的。

　　2.人工干预预报

　　自动洪水预报，因为不知道未来时期降雨的变化，只据已经测到的降雨量作预报，大大限制了自动洪水预报的预见期(其预见期为流域平均汇流时间)。要延长预见期，须预报未来时期的降雨，但根据实测降雨量进行自动预报洪水过程尚不能满足要求。为更好地解决预见期和雨量预报精度间的矛盾，特设人工干预预报模块。

　　人工干预洪水预报，引入了预估的未来降雨，延长了洪水预报的预见期，但由于引入了降雨量预报误差，增大了系统的不确定性，在一定程度上降低了洪水估计的精度。因此，一般洪水预报的精度低于定时洪水预报，所以此预报结果仅供参考。

　　3. 历史库洪水预报过程模拟

　　用当前使用的预报模型和模型参数，对历史上洪水特点与当前洪水相近的洪水进行模拟，分析当前模型模拟历史洪水的效果，进而评估当前模型预报未来将发生洪水的可能效果和误差情况，以给洪水调度提供更多的参考信息。

　　四、洪水预报考评

　　1.评定标准

　　洪水预报精度评定的项目主要有洪峰流量(水位)、洪峰出现时间、洪量(径流量)和洪水过程等。

　　按照中华人民共和国水利部关于批准发布《水库洪水调度考评规定》作为考评标准，预报项目的精度按合格率或确定性系数的大小分为三个等级，其中好与一般为合格，差为不合格。

　　2.考评结果

　　一次预报合格的误差小于许可误差时，为合格预报。合格预报次数与预报总次数之比的百分数为合格率，表示多次预报总体的精度水平。合格率按下列计算

合格率计算公式

　　式中：QR为合格率(取1位小数);n为合格预报次数;m为预报总次数。

　　本预报软件运行以来，即2011年4月至2012年10月共发生12场洪水，预报结果中11场合格，1场不合格，合格率为91.7%，运行效果理想。

　　五、洪水调度模块

　　生成调度方案是实时洪水调度的核心，由于在防洪决策过程中人的因素十分重要，因此，决策结果与决策者的胆识、心理素质、对决策环境的把握程度密切相关，决策者面对不同量级的洪水、同量级洪水的不同发展阶段或不同时期，所关注的因子不尽相同。构建适应于不同决策情景需求的调度模型库是十分必要的。构造的模型应能够反应决策者所关注的焦点，在实时调度中回答问题必须直接、清晰，因此，实时洪水调度模型应当是确定性的。调度决策中的不确定性因素可以通过灵敏度分析，以了解不确定性因素对调度决策结果的有利或不利的影响。计算速度快捷，控制条件全面是对模型的基本要求。从实用的角度，实时防洪调度模型的求解也宜采用简单的但能保证一定精度的方法。

　　1.规则调度模型

　　水库都有既定调度规则，这些调度规则大多是基于水位作指标的分级调度原则，或者是以入库流量为控制指标的分级调度原则，在设计时，大多未考虑预报因素，是相对保守的调度方式，一般情况下，实时预报调度方式的效果比规则调度方式要好，但正因为调度规则的安全可靠性，常常将该方案作为考核预报调度软件效果的基础方案。

　　2.指令调度模型

　　在水库水位或入库洪水超过某种限制时，调度权归上级防汛指挥部门，水库调度人员在执行上级防汛指挥部门的调度指令时，需要对调度指令所产生的后果进行分析，并将分析的结果反馈给上级防汛指挥部门。

　　在实际应用中，通常在规则调度的基础上，人为修改出库流量，使下游流量符合上级防汛指挥部门的调度指令要求或者符合实际机组出库流量，进行调洪演算，该模型最为实用。

　　3.水位控制模型

　　该调度模型，将水库水量平衡方程中水库最高水位作为关注因子，将水库最高控制水位转化为约束条件，水库最高水位是水库实时防洪调度的重要控制指标，当洪水位于涨水段，后续降雨难以确知时，保持适当的水库最高控制水位非常重要，水位控制模型的目标是在保证水库水位控制条件的前提下，使水库的最大下泄量最小，即应以通常所说的最大削峰准则进行调度。水位控制模型，通常应用于水库自身防洪形势比较紧张的情形，模型不考虑水库对区间洪水的补偿。

　　4.出库控制模型

　　该调度模型，将水量平衡中qt作为关注变量，与水位控制模式不同，该模型可以迅速准确地将水库最大出库流量规定到希望的范围之内。该调度模型同时考虑出库流量限制和最高水位限制，当出库流量限制条件生效时其目标是使水库最高水位最低。当出库流量不起约束时，则尽可能利用允许最高水位规定的允许调蓄库容削减洪峰。

　　六、结论

　　滩坑流域洪水预报及洪水调度系统已按合同要求开发完成了各项任务，软件设计与系统结构标准化、功能齐全、使用方便，采用的技术成熟与先进性相融合，使系统运行稳定、预报精度理想。但是系统试运行期间，流域一直没有发生过较大洪水过程，所以后期的使用过程还需做好系统的改进和完善工作。