4.7洪水预报系统 综合考虑招标书中的需求，我们推荐使用“中国洪水预报系统”作为本项目中的洪水预报软件。“中国洪水预报系统”是在财政部和国家防办的支持下，由水利部水利信息中心联合国内其他单位研制开发的洪水预报软件。系统结合我国的实际情况，基于统一的实时水情数据库、预报专用数据库和客户/服务器环境，采用规范、标准、先进的软硬件环境及模块化、开放性结构，建立常用预报模型和方法库，能方便地加入新的预报模型，快速地构造多种类的预报方案，具有人工试错和自动优选相耦合的模型率定系统，可用图形和表格方式干预任何过程的实时交互预报系统，提供通用的数据预处理模块和常用的实用模块，以及完整的预报系统管理功能。系统具有通用性强、功能全面、操作简便等特点，完全可以满足招标书中关于洪水预报软件的要求。 4.7.1洪水预报关键技术 要建设方便实用，预报精度满足要求的洪水预报系统，我们认为需要解决以下关键技术： 1)预报模型库的建立 预报模型是预报系统的核心，预报系统各模块均是围绕预报模型而开发，通用的洪水预报系统必具有通用的预报模型库，目前在实时洪水预报方面，比较实用的是确定性概念模型，按照模拟的对象不同可分为河道汇流模型、流域产流模型、流域汇流模型、经验模型等。 预报模型库要解决以下问题：一是通用的预报模型库标准数据接口。模型所需数据包括输入数据、输出数据、模型参数、模型状态等，不同种类模型需要不同种类数据，能否设计提出一通用的标准数据接口是建立预报模型库的关键；二是预报模型库的管理，主要是预报模型的调用、运行，以及修改和删除等功能；三是用户可任意在预报模型库中增加所开发的模型，即预报模型库具有很强的扩展性。 2)预报方案的构建
第五章 河道洪水演算及实时洪水预报 河道洪水演算，是以河槽洪水波运动理论为基础，由河段上游断面的水位、流量过程预报下游断面的水位、流量过程。本文着重介绍马斯京根洪水演算方法以及简化的水力学方法。 5.1 马斯京根演算法 马斯京根演算法是美国麦卡锡(G . T. McCarthy)于1938年在美国马斯京根河上使用的流量演算方法。经过几十年的应用和发展，已形成了许多不同的应用形式。下面介绍主要的演算形式。 该法将河段水流圣维南方程组中的连续方程简化为水量平衡方程，把动力方程简化为马斯京根法的河槽蓄泄方程，对简化的方程组联解，得到演算方程。 5.1.1 基本原理 该法的基本原理，就是根据入流和起始条件，通过逐时段求解河段的水量平衡方程和槽泄方程，计算出流过程。 在无区间入流情况下，河段某一时段的水量平衡方程为 122121)(21 )(21W W t O O t I I -=?+-?+ (5-1) 式中：1I 、2I 分别为时段初、末的河段入流量；1O 、2O 分别为时段初、末的河段出流量；1W 、2W 分别为时段初、末的河段蓄量。 河段蓄水量与泄流量关系的蓄泄方程，一般可概括为 )(O f W = (5-2) 式中：O 为河段任一流量O 对应的槽蓄量。 根据建立蓄泄方程的方法不同，流量演算法可分为马斯京根法、特征河长发等。马斯京根法就是按照马斯京根蓄泄方程建立的流量演算方法。 5.1.2 马斯京根流量演算方程 马斯京根蓄泄方程可写为 Q K O x xI K W '=-+=])1([ (5-3) 式中：K 为蓄量参数，也是稳定流情况下的河段传播时间；x 称为流量比重因子； Q '为示储流量。 联立求解式(5-2)和(5-3)，得到马斯京根流量演算公式为
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2019, 8(1), 24-32 Published Online February 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/e013699561.html,/journal/jwrr https://https://www.doczj.com/doc/e013699561.html,/10.12677/jwrr.2019.81003 Application of the Long Short-Term Memory Networks for Flood Forecast Jiong Guo1, Yanjun Zhang1*, Junbo Wang1, Zhengying Yuan2, Jinjin Wu1, Wenxun Dong1, Sumiao Wang1 1State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan Hubei 2Hydrology Bureau of Changjiang Water Resources Commission of the Ministry of Water Resources, Wuhan Hubei Received: Feb. 2nd, 2019; accepted: Feb. 17th, 2019; published: Feb. 25th, 2019 Abstract Flood forecasting is difficult in mountain watershed because precipitation data is scarce and hard to reflect spatial heterogeneity. To improve the accuracy of flood forecasting in mountain watershed, long short-term memory model (LSTM) and Xin’anjiang model are used to simulate flood in Guanshan river watershed. The results show that the Nash efficiency coefficient of verification period in the tra-ditional hydrological model is 0.55, while that in the LSTM is 0.7 with daily data from 1975 to 1987. LSTM can greatly improve the hydrological simulation and forecast effect in the areas lacking precipi-tation data. Keywords Long Short-Term Memory (LSTM), Flood Forecast 长短期记忆模型在小流域洪水预报上的应用研究 郭炅1，张艳军1*，王俊勃1，袁正颖2，吴金津1，董文逊1，王素描1 1武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉 2长江水利委员会水文局，湖北武汉 收稿日期：2019年2月2日；录用日期：2019年2月17日；发布日期：2019年2月25日 摘要 在山区小流域，降水资料稀缺，且难以反应其降水的空间异质性，使得仅依靠降水资料进行洪水预报十分困难。作者简介：郭炅(1993-)，男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要从事水文水资源方面研究。 *通讯作者。
横山水库洪水预报方案技术报告 （江苏省水文水资源勘测局无锡分局盛龙寿） 1.基本情况 (1) 1.1流域概况 (1) 1.2工程概况 (1) 1.3水文站点 (2) 2.产流计算 (3) 2.1产流模型 (3) 2.2产流计算 (4) 3.汇流计算 (4) 3.1单位线率定 (4) 3.2汇流计算 (6) 4.方案精度 (7) 5.预报软件 (7) 5.1运行环境 (7) 5.2资料录入 (7) 5.3水库调洪 (8) 5.4输出成果 (9) 5.5调洪程序 (10) 附件：单位线率定图表 (11)
1.基本情况 1.1 流域概况 自然地理：横山水库位于江苏省宜兴市，是厔溪河水系的拦蓄工程。水库集水面积154.8km2，上游山高岭陡，南部主要为太华山区，最高海拔500m以上，地势由南向北减缓，平均高程300m以上，流域内有100多条纵横交错的涧水由南向北呈扇形汇合而下，主要来水有两处：一是来自宜兴的太华山、襄王岭、分介岭、唐盘山等；二是来自溧阳的金牛岭、同官岭、松岭等。两处水源约占横山水库总来水的60%和40%。流域干流全长13km，河道坡降6.58‰，水库周围为建德群火山岩、茅山群灰白、紫红、黄色砂岩，石质坚硬，渗水性小。流域内植被达98％以上，山上生长成片竹林及各种用材林，浓郁成荫。山地占80％，可耕地约占10％。 流域气象：平均年降雨量为1310mm，平均雨日135.6日，平均年水面蒸发约870mm，平均相对湿度为80.1%，平均风速3.0m/s，年平均气温15.7℃左右，属湿润的亚热带季风气候区。全年降水的50～60％集中于6～9月份，6、7月份冷暖气团在上空遭遇，常产生锋面低压和静止锋，形成连续阴雨的梅雨天气，7至9月多受热带风暴影响，易形成来势迅猛的特大暴雨。 1.2 工程概况 横山水库是无锡地区唯一的一座大（Ⅱ）型水库，也是江苏省六大水库之一。水库于1958年动工兴建，1969年9月基本竣工。经省水利厅、太湖局立项批复，横山水库除险加固工程于2001年10月开工建设，总投资9938万元，按100年一遇设计，2000年一遇校核。水库原设计以防洪、灌溉为主，兼顾水力发电、水产养殖等综合经营，现发展为防洪、供水为主，结合发电、水产养殖。 横山水库总库容1.12亿m3，2000年一遇校核洪水位40.36 m(镇江吴淞基
基于分布式水文模型的中小河流洪水预报技术探讨 发表时间：2019-12-24T10:16:57.930Z 来源：《工程管理前沿》2019年第22期作者：张勇强[导读] 通常位于山丘地区的中小河流具有预见期短、分布范围广、突发性强以及洪水汇流时间短等特点摘要：通常位于山丘地区的中小河流具有预见期短、分布范围广、突发性强以及洪水汇流时间短等特点，所以，信息的及时预报与预警就是预报中小河流洪水的首要任务。在实时预警过程中，可通过自动预报实现，这样不仅能减少人员及财产损失，还能对地质灾害的发生概率进行最大程度降低。基于此，本文主要阐述了中小河流洪水预报中分布式水文模型构建条件， 关键词：分布式水文模型；中小河流；洪水预报 前言：我国地质地貌南北差异较大，地处季风区，所以，受气候因素与人类活动的影响，近年来频繁发生山区洪水灾害，不仅逐年增多了伤亡人数，还造成了严重的财产损失。中小河流洪水自然灾害在此背景下，已经成为对我国山区人民经济持续发展与社会快速发展制约的主要因素。本文围绕我国山区洪水地域地质概况及实际特征等进行了深入分析与探讨，为了实现准确预报与监测区域中小河流洪水，建立了科学的数据模型，以供参考。 1构建中小河流洪水预报中分布式水文模型的条件 1.1对需要的数据资料进行科学的收集 在对分布式水文模型进行构建过程中，有效的收集DEM数字高程模型数据、地形坡度、当地地形地貌、中小河流流域面积、土地综合利用情况以及土壤类型等数据资料就是最为核心的工作环节。 1.2应有效分析相关情况 应有效分析中小河流水位、水位流量关系、大断面资料以及当地降雨量等情况，为了对当地中小河流断面情况进行更好的了解，通过实地调研与数据分析，根据河道行洪能力，对河道防洪技术标准进行科学合理的制定。在分析与收集资料的前提下，应进一步分析降雨日资料与洪水日资料，通过数据总结对比，形成科学的产汇流特征参数及流域降雨径流关系。 1.3应对流域洪水汇流时间进行确定 构建中小河流洪水预报分布式水文模型的前提条件就是准确的汇流时间。因为目前较为缺乏水情遥测站的长系列历史水文数据资料，所以，在对中小河流汇流时间进行确定过程中，需要根据暴雨洪水与汇流速度公式响应关系的地区规律进行分析计算，详细的计算公式如下： T=0.278 式中：Qm--设计洪峰流量，该值在中小河流水预报预警中，可定为警戒流量或洪水预警特征值，可由流量关系线和断面水位查算而得，m3/s；m为汇流参数，在各地《水文手册》中，通过运用其中的经验公式计算可得；J--小河流主河道比降，可通过对谷歌地图或高比例尺地形图查算得到；L--小河流主河道长度。 1.4需要选择适当的分析方法 分析方法要适用于中小河流洪水预报模型，所以需要科学的进行选择。根据中小河流实际特点，采用临界雨量预警方式，对汇流时间在1小时以下的流域进行了数据分析。另外，对分布式的临界雨量预警模型进行了科学构建，临界量采用降雨量指标和前期影响雨量的两大因素，并采用土壤饱和度表示结果。临界雨量在模型构建中，主要通过分析确定的时段包括6小时、3小时、1小时以及30分钟。除此之外，若建有水库，那么在分析中小河流洪水预报过程中，采用分布式模型进行，并对水库调蓄影响因素进行综合考虑。通过对水库出库与入库流量预报节点进行增加，进而对水库入库洪水预报模块和调度模块进行构建。 2中小河流洪水预报中分布式水文模型构建 2.1数字流域可采用DEM技术自动生成，对中小河流径流应用现有概念性集总模型进行推算的方式要应用在每个子流域中，然后在汇流演算时，采用地貌单位线法，最终对中小河流的断面流量进行计算并得出结果。松散性耦合模型就是这一分布式水文模型的别称。 2.2测算地形空间变化信息过程中，应用DEM技术，结合地形指数信息，可以模拟当地水文环境的特性。在此前提下，对中小河流断面流量的计算，可利用统计学方法来实现。 2.3在合理划分中小河流流域的网格单元过程中，通过DEM技术，可运用数值分析方法，对邻网格单元的时空关系进行构建。采用分布式水文模型在此过程中，能实现对中小河流流域的洪水预报，在此过程中，子流域单元和汇流拓扑关系流向及水系等在内的数字流域应采用高精度数字高程模型DEN自动生成，并采用蓄满产流和超渗产流模型在每个流域中，推求对中小河流的径流。另外，也可进行汇流演算，通过马斯京根及等流时线进行，最后，对中小河流每个子流或网格出口断面的洪水预报数据进行科学的得出。 3基于分布式水文模型的中小河流洪水预报 本文的研究对象主要以汉江河流域为主，基于分布式水文模型TOPKAPI，充分收集了此流域内降雨、水文气象、河流流量、土地利用情况及植被类型、数字高程、土壤及相关地理信息等数据资料。此次分析数据资料的收集，从全国数字高程数据库中，采用1：25万比例，提取相关数据资料；由原始比例尺寸为1：5百万及通过FAO —UNESCO的数字地图提供土壤数据资料。1km的网格为该模型分析数据测量精度，按照USGS标准进行模型分析数据指标分类，将水文模型中的土地类型共分为24种。并采用MapWindow地理信息系统软件在此基础上，科学提取了流域一千米尺度上的FAO土壤分类、USGS土地利用分类资料以及数字高程，最终通过科学模拟，充分利用DEM模型，对中小河流流域水系进行了自动生成。在计算该中小河流洪水预报情况时，基于分布式水文模型，结合本流域近10年水情遥测站的相关数据资料和汛期4至10月的数据资料，利用模型TOPKAPI对该水域近两年的汛期数据资料进行了科学的验证，采用加权平均法计算了网格内的实际降雨量，网格时间和长度分别是一小时和500米。流域面积与汇流历时关系详情如表1所示。河流域实际汇流时间 4-6 4 2.0-3.5 1.1-2.4 0.8 0.4 河流域实际流域面积 900-1250 500-900 200-500 100-200 50-100 50 表1 统计汉江流域面积与汇流历时关系计算结果（h,km2）
用中国洪水预报系统率定丰良河洪水参数 摘要：利用水利部“948”项目“交互式洪水预报系统”（也称“中国洪水预报系统”）平台，使用三水源新安江模型，对丰良河的棠荆水文站小流域洪水进行参数率定，并对率定结果进行分析，确定适合该小流域洪水特征的参数，增加模型洪水计算的拟合度。得到较好的洪水预报方案。 关键词：小流域，中国洪水预报系统，丰良河，棠荆，参数 引言 应用新安江三水源模型对洪水预报方案进行参数率定，是目前使用较多的一种洪水预报方案制作方法。但对小流域的洪水预报方案往往结果不太理想。主要原因是小流域洪水特征是陡涨陡落，汇流时间快，预见期短，而且一般小流域水文站点稀少，雨量站点也相对不足，从而导致小流域的洪水预报能力相对薄弱。笔者使用“948”项目的“中国洪水预报系统”软件，率定丰良河棠荆站的洪水预报方案，并对率定的参数进行分析、修改和评价。 丰良河是韩江一级支流，发源于兴宁市铁牛牯，于青溪流入丰顺境内，于黄金望楼汇白溪，于高园汇龙溪，流经广洋，在站口汇入韩江。流域集水面积899km2，河长75km，平均坡降0.286％。流域内的白溪和龙溪两条支流的集水面积超过100km2，流域内水力资源丰富，理论蕴藏量4.96万kw。在下游广洋、站口河段两岸，土地低洼、加上受韩江顶托影响，常遭洪涝灾害威胁。建国后经裁弯取顺，在黄金万亩洪泛区兴建了防洪治涝工程，大大改善了农业生产和人们生活条件。 棠荆站地处丰良河中段，位于丰顺县丰良镇，东经116°12′48″，北纬23°58′18″（该站位置见图1）。集水面积267km2，河流全长75km，源头至棠荆站测验断面长33km。是韩江中下游产汇流分析研究的代表站，用于研究粤东莲花山以南高山降水和丰良河各水文要素的特征关系，为二类精度水文站。 图1 棠荆站在流域中的位置示意图 丰良河源头至棠荆站测验断面的汇流时间约4小时，棠荆站至丰良河出口传播时间约6
一、洪水预报系统边界 防汛抗旱综合数据库 实时雨水情信息历史特征值信息水利工程特征参数 防洪调度系统水利工程调度成果主要河段调度成果 洪水预报系统软件平台洪水预报成果 数据汇集平台 预报成果共享 洪水预报系统边界 预报方案建设 模型方法库建设 天气雷达应用系统区域定量降水估算产品 二、洪水预报系统流程分析 不同工程运用方式模拟 不同调度方案对比 不同降雨模式预报模拟 预报效益评估 历史暴雨过程预报模拟 数值降雨风险评估 历史洪水对比分析 多成果优选 专家交互修正 抗暴雨能力预测 水资源预测 水位、流量关系转换 实时作业洪水预报 计算土湿等状态变量 整理提取历史数据 等时段化、归档 纠错、缺测插补 预报数据处理综合计算分析 洪水模拟 预测预报计算 防洪调度、会商、决策 要素计算 洪水预报业务流程图 三、预报方案编制业务流程 预报方案编制从业务内容上分为预报模型选择、预报方案编制和方案参数率定三个阶段，这三个阶段涵盖了预报方案的全部业务工作内容。预报方案构建子系统业务流程：
否是 否是 模型选择参数率定 方案定制 基础资料整理 暴 雨 洪 水 特 点 分 析 预 报 模 型 选 择 是 否 适 用 ？ 模 型 软 件 开 发 预 报 方 案 定 义 预 报 方 案 属 性 设 置 历 史 资 料 收 集 入 库 历 史 资 料 分 析 处 理 预 报 模 型 选 择 是 否 最 优 ？ 保 存 最 优 参 数 预报方案编制业务流程图 预报模型选择阶段的工作内容主要包括基础资料收集整理、暴雨洪水特点分 析、预报模型选择（模型适应性分析）、模型软件开发和预报方案定制等。 预报方案编制阶段的工作内容主要包括方案定义（预报方案的类型、输入、所使用的模型、预报方案的输出等）和方案属性设置（预报站码、时间步长、预热期、预见期等）。 方案参数率定阶段的工作内容主要包括历史资料收集入库、历史资料分析处理、模型参数率定等。模型参数率定的方法分为人工试算和自动优选两种。在实际操作过程中两者需结合使用。 四、预报模型和方法选择 短期洪水预报有三种基本类型，一是河段洪水预报，二是流域降雨径流预报，三是以上两者的集合。 河段洪水预报：根据河段上断面的水位或流量，推求下断面的水位或流量。 降雨径流预报：根据流域上一场降雨，推求流域出口断面流量过程线，称为流域降水径流预报。
GIS洪水淹没模拟及灾害评估中的应用导读：洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。 1.前言 洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。随着现代经济的高速发展和水利工程的增加，洪水灾害对人类的危害仍在加重。因此，快速、准确、科学地模拟、预测洪水淹没范围，对防洪减灾具有重要意义。特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于预先转移受灾区的生命财产，减少损失具有非常重要的价值，而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。 近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。本研究以数字高程模型DEM和RS影象为基础，运用GIS的空间分析功能，研究试验区洪水河流域的洪水淹没情况。 2.研究区域及数据简介 2.1 研究区域地理概括 红水河是珠江流域西江水系的中上游河段，发源于云南省沾益县马雄山，流经滇、黔、桂三省（区），上游主流称南盘江，流至庶香双江口与北盘江汇合后称红水河，到广西三江口与柳江相汇合后称黔江。红水河流域位于东经102°20′-109°30′，北纬23°04′-26°50′之间，流域四周为群山环绕，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高程1450m。本次实验重点研究范围为红水河流域中的整个龙滩流域及其六个子流域（甲 板、平腊、八茂、蔗香、这洞、高车）。 2.2 实验数据 本研究采用的基本数据分为空间数据和水文数据以及其他辅助数据。其中空间数据包括龙滩流域的DEM底图、modis遥感影象底图、省市县行政边界、城市分布图、站点分布图、河网、龙滩流域及其子流域分布图等。水文数据是各子流域水文站获取的降雨量数据，辅助数据是流域流经区域经济数据以及为实 现真实三维场景所采集到的部分建筑物纹理数据。 3.研究的主要任务及思路 通过利用研究区域的数字高程模型（DEM）和遥感影象数据对其进行三维场景仿真，再通过给定洪水水位高程值，认为在水位以下则是淹没区域，反之则不属于淹没范围，并对淹没过程进行模拟，通过人工方法确定连通区域来计算洪水淹没面积。同时结合研究区域土地利用类型数据、降雨量情况以及辅助经济 数据进行加权叠置生成洪水灾害风险图，为防洪抗灾做决策。
岸堤水库雨洪资源解析 使 用 说 明 书 二〇一五年六月一日 作者:李文华 电话:135******** 邮箱:fblwh150@https://www.doczj.com/doc/e013699561.html, 目录 第一章概述 (3 第二章功能简介 (5 第一节功能特点 (5 第二节软件画面 (6 第三节运算功能 (7 第四节气象云图及气象雷达 (13 第三章数学模型 (14 第一节洪水模型 (14
1、瞬时单位线 (14 2、CAMMADIST函数语法 (15 3、CAMMADIST函数应用 (16 4、流域洪水错时叠加 (17 第二节洪水传播 (18 第三节泄量模型 (19 1、闸门出流 (19 2、推求水面线 (21 3、闸门泄量 (22 第四节调洪演算 (22 第五节控运方案 (23 第四章扩展性设计 (23 第五章调洪实例 (29 第六章课目攻关概况 (30 第七章使用说明书 (31 第一节洪水预报 (31 第二节调洪演算 (33 第三节其他计算 (33
附件课题研发小组成员名单....................................................................... 错误!未定义书签。 第一章概述 控制和预见洪水,让洪水变为一种资源,实现科学预见、动态管理、合理利用,是本课题的研究对象。 科学控制洪水,真正能够对洪水运用自如,其首要问题是准确解析、及时预报,掌握洪水动态。但目前实际应用中,对水库防洪兴利控制运用,还仅限于依靠库水位的变化,结合下游河道的承受能力,试探性的调节洪水,这种洪水调整模式,具有较大的盲目性,理论方面的支撑相对不足。 当前,各水库防汛主体单位,均制定了相应的《水库控制运用方案》。如岸堤水库防洪调度图(图1,但这些方案的编制和批复仅表现为粗线条和原则性的界定,是在进行大量假定的基础上进行编制的,应用中的可操作性相对欠缺,在实践中仅具有指导意义。 (图1 洪水调度控制方案的编制,偏离实际应用,存在的突出问题,主要表现在以下几个方面: 1、假定了降雨的空间分配是均匀的,即整个流域降雨分布是均等的。但实际降雨,特别是流域面积稍大的水库,降雨的空间分布几乎不可能是均等。 2、事先拟定了24小时降雨在1日内各时段上的雨量分配。但实际降雨在时段上的分配,是个随机的不确定因素。 3、控制运用方案的编制,起调水位为汛中限制水位,但实际降雨前的库水位,却几乎不可能恰巧是汛中限制水位。 4、所有闸门同开度启用,与实际控制运用也不相符。
附件2 论文中英文摘要 作者姓名：吴志勇 论文题目：定量降雨与实时洪水预报研究 作者简介：吴志勇，男，1979年01月出生，2003年09月师从于河海大学陆桂华教授，于2008年06月获博士学位。 中文摘要 基于实测降雨的传统洪水预报方法，预见期较短，难以完全满足防汛调度、洪水资源化应用等洪水管理的要求。预见期短已成为水文预报发挥更大效益的主要障碍。从研究与实践均表明，预见期的延长必须依赖有足够精度的定量降雨预报。本文以增长洪水预报预见期为主要目标，重点研究了引入降雨预见期的实时洪水预报技术，突出数值天气预报模式、陆面过程模型以及基于网格的流域汇流模型和实时洪水预报系统等方面问题的解决。 较长预见期的降雨预报必须基于全球数值天气预报模式。目前全球数值天气预报模式模拟范围覆盖全球，由于计算条件的限制，模式的网格往往较大，水平网格为25~100 km。相对于数值天气预报模式，流域洪水预报要求较小尺度下进行，如分布式水文模型采用的网格为0.01~1 km。因此，将大气数值模式和水文模型耦合进行洪水预报时，需解决它们之间的尺度问题。本文采用MC2模式（Mesoscale Compressible Community Model）作为动力尺度降解工具，进行了具有预见期长达96 h，空间分辨率达20 km和5 km的降雨预报研究。分析了预报区域范围大小、时空分辨率和物理过程参数化方案等关键要素的确定和协调问题，提出了考虑水汽源地影响的区域数值天气预报模式构建方法，建立了MC2多层自嵌套方案。选取了淮河流域1998年、2003年以及2005~2007年汛期资料对降雨预报进行了后预报和实时预报检验，结果表明，本文建立的MC2模式对淮河流域暴雨具有很好的预报能力，特别是对梅雨期强降雨预报，无论其雨带分布和结构，还是暴雨中心位置及强度，均能获得较高的预报精度。 陆面是陆气系统的重要组成部分，它控制着地表能量在感热和潜热间的分配，以及地表水分在蒸发和径流之间的分配，对全球和区域天气、气候有重要影响作用。本文引入CLASS （Canadian Land Surface Scheme）模型作为陆面过程模型与MC2模式耦合。原CLASS模型具有很强的模拟能量通量能力，但缺乏模拟重要的壤中流产流的机制。为此，本文提出了对CLASS的产流模块的改进方案。改进方案采用田间持水量阈值来实现壤中流的产生，引入了空间分布函数来表示土壤田间持水量在次网格内的变化。选用了1998和1999年淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）的观测资料，对改进前后的CLASS模型进行了点尺度和流域
中小河流洪水预报系统使用说明书 四川晨光信息自动化工程有限公司 版权所有不得翻印 二零一一年四月
目录 1. 概述 (4) 1.1. 硬件环境 (4) 1.1.1. 服务器 (4) 1.1.2. 工作站 (4) 1.1.3. 通信设备 (5) 1.2. 软件环境 (5) 1.2.1. 服务器 (5) 1.2.2. 工作站 (5) 2. 安装说明 (5) 2.1. 中小河流洪水预报系统安装 (5) 3. 使用说明 (7) 3.1. 运行本软件 (7) 3.2. 主窗口 (9) 3.3. 用户管理 (11) 3.4. 用户登录 (12) 3.5. 退出登录 (13) 3.6. 原始信息 (14) 3.7. 日志查询 (14) 3.8. 数据召测 (14) 3.9. RTU参数操作 (16) 3.10. 系统设置管理 (18) 3.10.1. 本地设置 (20) 3.10.2. 测站基本信息管理 (20) 3.10.3. RTU参数管理 (22) 3.10.4. 报警参数设置 (23) 3.10.5. 水位流量关系 (24) 3.11. 洪水预报参数管理 (27)
3.11.1. 洪水传播时间管理 (27) 3.11.2. 水文预报发布单位编码 (28) 3.12. 洪水预报 (30) 3.12.1. 降水量预报 (30) 3.12.2. 河道水情预报 (31) 3.13. 信息检索查询 (32) 3.13.1. 河道水情信息查询 (32) 3.13.2. 其它要素信息查询 (35) 3.13.3. 畅通率统计 (35) 3.13.4. 人工置数处理 (35) 3.14. 软件信息查询 (35) 3.15. 权限管理 (36) 3.16. 退出系统 (36)
基于Web 的水库洪水预报调度系统的关键技术 程春田,廖胜利,李 刚,李向阳 (大连理工大学水电与水信息研究所,辽宁省大连市116024) 摘要:在重大洪水预报、洪水调度决策过程中,如何有效地获取分布的遥远水库、水文站点的动态 水雨情信息,让相关利益部门和防洪专家积极主动地参与决策过程中的模型分析计算和重要决策过程讨论,迅速形成正确结论,实现科学、高效的防洪调度决策,是Web 环境下水库洪水预报调度系统需要解决的重大关键技术问题。文中简要介绍了Web 应用环境下该系统的体系结构,重点阐述了支持多用户多方案的洪水预报模型、洪水调度模型抽象设计技术及数据库表设计方法,给出了多库联调交互方案生成设计的解决方案。上述思想已经体现在所开发的基于Web 的洪水预报调度系统中,在实际应用中取得了很好的效果。 关键词:水库;洪水预报;洪水控制;洪水预报调度系统;Web 中图分类号:TV122;TV697.1 收稿日期:2006212208;修回日期:2007201225。 辽宁省自然科学基金资助项目(20032114)。 0 引言 近10多年来,随着以互联网为主的通信技术在水库防洪调度系统工程中广泛深入的应用,以互联网为主的通信方式已经和正在深刻改变传统的防汛调度方式,给流域防洪调度带来前所未有的挑战。面对全新的以宽带网络数字技术为特征的防汛系统工程网络,如何有效地组织和利用分散在各个防汛部门的计算和信息资源,支持跨流域、多部门、异地防汛会商与决策,建立科学、高效、智能化的流域洪水调度系统,是我国各级防汛部门和水库调度管理人员非常关心的问题。需要解决的突出问题是,在重大洪水预报、洪水调度决策过程中如何有效地获取分布在遥远地区的水库、水文站点的动态水雨情信息,让相关利益部门和防洪专家积极主动地参与决策过程中的模型分析计算和重要决策过程讨论,迅速形成正确的结论,实现科学、高效的防洪调度决策[122]。 传统的客户/服务器(C/S )或者C/S +浏览器/服务器(B/S )的洪水预报系统,不支持分布式洪水调度计算,计算过程在洪水发生地局域网完成,计算结果通过网上发布供上级主管和相关部门查询[223]。采用上述方法,上级主管和其他部门不能主动进行洪水过程分析的详细计算,信息只能单向、被动地接受,缺乏主动分析,不能充分利用更多专家的经验、知识,难以做到有效的防汛会商决策。因此,研究和 开发能更多地利用和反映新技术特点的洪水预报调度系统,是非常有意义的[4]。 本文重点介绍分布式洪水预报调度系统的体系结构、支持多用户多方案的洪水预报模型的抽象设计、调度模型设计、库群洪水联合调度方案设计等关键技术,目的在于建立高效、可靠的群决策信息支持平台,为防汛系统会商提供重要的技术支持。 1 分布式洪水预报调度系统结构 基于Web 的洪水预报系统主要包括遥测数据提取、水文模型参数率定、洪水预报、洪水调度、信息查询、数据维护等几大模块,其总体结构见图1 。 图1 基于Web 的洪水预报调度系统总体结构 该系统在实时库、预报库、历史库、系统库的支持下工作,Web 服务器由J SP ,Servlet 等生成动态交互式Web 页面,普通用户、授权用户、水文专家、管理员等通过交互式Web 页面向Web 服务器提交相关请求,Web 服务器接受浏览器端发送的请求,并将复杂的业务计算或数据库操作提交给业务逻辑层处理,最后将处理结果以图表或者文字的形式返 5 1第31卷 第2期 2007年4月20日 Vol.31 No.2 Apr.20,2007
洪水预报 来源：作者：发布日期：2011-04-07 洪水主要是指由暴雨引起江河水量迅猛增加及水位急剧上涨的自然现象，洪水特征一般用洪峰流量、洪峰水位和洪水过程线来描述。当流域发生暴雨时，在流域各处所形成的地面径流，都依其远近先后汇集于河道的出口断面处，当近处的地面径流到达该出口断面时，河水流量开始增加，水位相应上涨，这就是洪水起涨之时；随着流域远处的地表径流陆续流入河道，使流量和水位继续增涨，大部分高强度的地表径流汇集到出口断面时，河水流量增至最大值称为洪峰流量，其最高水位，称为洪峰水位。洪水流量由起涨到达洪峰流量以后逐渐下降，到暴雨停止以后的一定时间，河网中的水量均已流经出口断面时，河水流量及水位回落到接近于原来状态。即为洪水落尽之时。如在方格纸上以时间为横坐标，以江河的流量或水位为纵坐标，可以绘出洪水从起涨至峰顶到落尽的整个过程曲线，称为洪水过程线。一次降雨产生的径流量，称为一次洪水总量，可由一次洪水流量过程线与横坐标所包围的面积求得。一次洪水过程所经历的时间称为洪水总历时。 根据洪水形成和运动的规律，利用过去和实时水文气象资料，对未来一定时间内的洪水情况的预测，称洪水预报。这是水文预报中最重要的内容。洪水预报包括河道洪水预报、流域洪水预报、水库洪水预报等。主要预报项目有最高洪峰水位（或流量）、洪峰出现时间。洪水涨落过程、洪水总量等。 河道洪水预报，即预报沿防汛河段的各指定断面处的洪水位和洪水流量。天然河道中的洪水，以洪水波形态沿河道自上游向下游运动，各项洪水要素（洪水位、洪水流量等）先在河道上游断面出现，然后依次在下游各断面出现。因此，可利用河道中洪水波运动的规律，由上游断面的洪水位和洪水流量，来预报下游断面的洪水位和洪水流量。根据对洪水波运动的不同研究方法，可得出河道洪水预报的各种方法。常用的有相应水位（或相应流量）法和流量演算法。 流域洪水预报是根据径流形成的基本原理，直接从实时降雨预报流域出口断面的洪水总量和洪水过程。前者称径流量预报（亦称产流预报），后者称径流过程预报（亦称汇流预报）。流域洪水预报的预见期比河段预报要长些。在一些地区，没有发布河段预报的条件（如一条河上没有上、下游水情站）或预见期太短时，为满足防洪要求，宜采用流域洪水预报的方法。 流域洪水预报方法常用的有实用预报方案和流域水文模型。实用预报方案即用实测的雨洪资料建立起降雨径流经验相关图和由实测洪水过程线分析出来的经验单位过程线，对降水所形成的径流量及洪水过程进行预报。流域水文模型是从系统的角度来模拟降雨径流关系。以流域为系统，降雨过程作为系统的输入，经过系统的作用，流域出口流量过程作为系统的输出。因此，建立降雨径流模型，首先要建立模型的结构，并以数学方式表达，其次要用实测降雨径流资料来率定及调试模型参数。随着人们对流域上产、汇流过程认识的深入和计算机的发展，产生了大量的流域水文模型，较多的是用于水文预报方面，目前我国有代表性的是新安江模型（新安江模型是流域水文模型）。 水库洪水预报主要包括入库洪水预报、水库最高水位和最大出库流量及其出现时间的预报。由于水库大小不同、条件各异，运用方式各有特点，因此水库洪水预报方法和要求也不尽相同。这里不一一叙述了。
中小河流洪水预报系统 洪水预报子系统是中小河流洪水预报预警系统的重要组成部门。该系统要以其它系统提供的各类信息为基础，进行洪水预测、预报和分析计算，快速、准确的为防汛抗旱部门提供调度决策的科学依据。 1 功能 系统以实时雨水情数据库、历史洪水数据库、地理空间数据库、气象数据库等信息资源为基础，依托计算机网络环境，遵循统一的技术架构，具有系统管理、预报模型管理、预报方案管理、模型参数率定、实时交互式预报及自动预报、预报评估等功能。作业预报是整个系统的最主要的组成部分，其中自动预报功能和自动校正技术是中小河流山洪预警预报的必须具备的两个功能，因为中小河流洪水具有来势迅猛，突发性强，成灾快的特点，人工预报一般很难进行有效控制，同时自动校正技术使得自动预报避免计算机的累积误差达到人工交互式作业预报的优点。开发出适用于中小河流的洪水预报子系统，为中小河流的防洪、抗旱、会商提供依据，并且实现已有洪水预报和中小河流洪水预报的整合。 洪水预报子系统主要包括：系统管理、预报模型及预报方案管理、模型参数率定、实时预报及自动预报、模拟计算及历史数据验证等功能。
该系统一般情况下由省级中心和地市级分中心的专业人员操作执行，同时也可采取自动预报的方式执行。 2 框架 在省中心及各地市级中心采取胖客户端的方式建设部署洪水预报子系统。 图11-1 洪水预报子系统部署架构图 洪水预报子系统各项功能之间通过实时水情数据库和预报专用数据库实现数据的交换。预报软件平台洪水预报业务流程如图所示：
图11-2洪水预报子系统作业流程图 3技术实现 图11-3 洪水预报子系统功能示意图 1、定制预报方案，建立模型组合和流程关系等。对于同一预报断面可以有多种预报方案。 以水文站为控制划分预报区域。每个预报断面还可划分为若干个
西津水库实时洪水预报模型(1) 论文结合西津水库以上流域的地形地貌、水文气象特征及水库防汛调度的需，将洪水预报模型、河道洪水演进模型和实时校正模型相结合，建立了实时洪水预报模型。模型软件与水情自动测报系统于1998年初开发完成并投入应用后，由于能及时获取水、雨情信息，水库在防洪、发电和航运方面较为充分地发挥了综合利用效能，取得了明显的社会效益和经济效益。 关键词：预报模型洪水演进实时校正综合利用 1 流域概况 西津水库位于广西横县县城上游5 km 处的西津村，是一座以发电、通航为主兼顾灌溉效益的大型水利枢纽工程。水库坝址以上集水面积为80901km2，其中南宁以上集水面积为73301km2，占西津水库坝址以上集水面积的90.6%；南宁～西津集水面积为7600km2，占西津水库坝址以上集水面积的9.4%。南宁上游宋村处分为左江和右江，左江发源于越南大凉山，全长为523 km，集水面积为 31500km2，占南宁以上集水面积的43.0%，占西津水库坝址以上集水面积的38.9%；右江发源于云南省广南县，全长为629 km，集水面积为 37600 km2，占南宁以上集水面积的51.3%，占西津水库坝址以上集水面积的46.5%。流域水系及站网分布见图2所示。 2 预报思路 根据流域地形、地貌条件及所布设的水情遥测站网，按天然流域将全流域划分为11块即：百色以上、百色～田东、田东～下颜、下颜～南宁、龙州以上、宁明以上、新和以上、龙州＋宁明＋新和～崇左、崇左～扶绥、扶绥～南宁、南宁～西津。其中南宁～西津采用流域水文模型，其余主采用河道洪水演进模型。 3 模型概述 西津水库实时洪水预报模型由洪水预报模型、河道洪水演进模型和实时校正模型三部分组成。洪水预报模型：通过产流、汇流计算，预报部分流域的入库流量过程。河道洪水演进模型：根据选用的河道演进模型，计算洪水过程在主河道中的演进过程，并给出主控制站点的水位或流量。实时校正模型：根据选用的实时校正模型和计算与实测流量（或水位）过程从上游往下游逐级逐时段进行实时修正。模型计算流程见图1。 3.1 洪水预报模型
水库洪水预报调度系统研究与开发 【摘要】水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。水库洪水预报调度，则是依据预报的洪水过程，而不是设计给定或实测的洪水过程，实施防洪调度的方法。这一方法的明显优点在于增加了水库调洪的主动性，增大了水库预蓄或预泄的可能性，从而为实现汛限水位的动态控制、缓解水库防洪和兴利的矛盾创造了条件。 【关键词】水库；洪水；预报；调度；系统；研究；开发 引言 洪水预报调度，作为一种能有效减轻洪灾的危害程度和降低洪灾所造成的损失的非工程措施，在近几年来的防洪减灾工作中发挥着越来越重要的作用。本文在横锦水库实时洪水预报调度系统的研究开发过程中，对洪水预报参数率定，实时洪水预报软件开发，实时洪水作业预报精度提高，洪水调度等问题做了认真细致的研究工作，找到相应的解决方案，为水库洪水预报调度提供了比较完善的解决方案。 1 工程概述 横锦水库位于浙江省东阳市横锦村之东，是一座以防洪、灌溉为主，结合供水、发电等综合利用的大（2）型水利工程，水库控制流域面积378平方公里，水库库容2.74亿立米，主流长50公里，水库流域以山区为主，流域分水岭平均高程646米，河道平均高程259米，3～6小时洪峰即可到达水库，为提高水库洪水预报和防洪调度的现代化水平，最大限度的发挥水库的防洪效益，横锦水库洪水预报调度系统于2003年6月建成并投入运行，系统的使用，使横锦水库能够更好地发挥水库的拦洪减灾作用，充分利用洪水资源，增加兴利效益。 2 系统功能模块 水库洪水预报调度系统采用客户/服务网络结构的模块化设计，具有较强的通用性，从数据库接到水文遥测数据开始，一直到洪水预报调度，主要由三个子系统来实现：数据库管理子系统、洪水预报子系统和洪水调度子系统。 2.1 数据库管理子系统 数据库管理包括水库库码、水文站雨量站的站码管理，水雨情信息输入与输出管理及水文资料的信息的整编与处理等问题。业务管理是为水库日常的水文业务计算、运行业务、各种其他业务报表统计打印、汛情报表制订与上报等提供管理服务。
美国洪水预报及预警系统发展概况 黄保国夏冰 摘要美国在防御洪涝灾害的手段方面较为先进。突发洪水研究、雷达预警、洪水预报、洪水量化预报、面向流域可能的河流洪水预报及洪水预警系统是美国在洪水预报领域的研究成果。通过对美国洪水预报研究的了解,确定洪水预报研究今后发展趋势。 关键词防洪洪水预报预警 洪水被认为是世界范围内的最频繁和最具毁灭性的自然灾害之一。仅美国,就有两万多个洪水多发区域,其中3000个在国家气象局的洪水预报范围内,1000个有当地的洪水预警系统,其余的有县一级预报系统。灾害洪水频繁发生时,洪水预测并及时发出预警对于减灾意义重大。一一一一、、、、在瞬时突发洪水预报研究方面在瞬时突发洪水预报研究方面在瞬时突发洪水预报研究方面在瞬时突发洪水预报研究方面美国发展了三种降雨模型,即简单被动模型、简单分布模型及复杂分布模型。根据模拟的计算结果可得出如下结论:降雨的空间分布是瞬时突发洪水的基本参数,逐渐递减的增长规律适用于各种水文模型,降雨预报是可靠预警和超前预报的前提,应集中有限的资源用在预报的空间均值和降水的时间分布上,而不是点降水值的预报上。二、在雷达估计降雨方面的研究 1.气象雷达系统由160个雷达组成的新一代多普勒气象雷达系统,不断扩大降雨在探测暴雨、估计降雨范围、降雨强度、最终预报上游洪水和瞬时洪水等领域的视野。研究表明,用雨量测站记录的降雨值和雷达估计值进行洪水预报最接近观测值。 2.雷达扫描系统①用科技手段将降雨区域内的雷达图像分解成平面的等值线图,并由雷达图像追踪暴雨的时空变化,最后将这一变化按指数趋势对未来状态进行描述。将描述性的等值线图按超前时间重新组合,便形成了特定区域的降雨预报图。这项技术有望从一场暴雨过去的雷达数据获得直到30min的超前预报时间。美国还运用该模型对100～1000km2规模的河流进行超前1h的面积均值预报。此雷达降雨预报方式可大幅度降低预测误差,增加预报的准确性。②使用雷达降雨预报的双单元模型估计暴雨轨迹。其基本假设是把最终降水作为时空函数等于时间平均值和时空变值之和。其中一个模型是借助雷达数据、地表温度测量、凝结点和凝结气压、环境温度的无线电测候特征曲线和水的蒸发密度等预报降雨的平均值。利用统计自动递减模型进行降雨变值预测。运用修饰模型求得预测降水值。计算结果表明,模型在预报持续降雨(假设当时观测的降雨要持续1h)方面结果不错,甚至某种程度上要好于传输模型预测。其他的研究表明,将水汽运动的物理参数、卫星及地表数据加上一些限制性信息综合起来,将其用于预报要好于雷达扫描估计暴雨轨迹作出的预报结果。三三三三、、、、在江河干流洪水预报方面在江河干流洪水预报方面在江河干流洪水预报方面在江河干流洪水预报方面美国国家气象中心使用河流预报系统(NWSRFS)预报上游洪水。这个系统由三个概化模型组成:空间被动降雨产流模型、被动土壤湿度描述模型、非常态线性水库泄流及河道洪水演进模型。气象中心扩展Kalman过滤器的使用范围,假设预报不确定性因素主要来自模型参数估计错误和用于模型输入的观测性错误,发展了用于估计概化水文模型参数的全球优化程序,大大地简化了洪水预报手段。该演变方法通常要对13个土壤湿度计算模型参数值优化结果进行测试,虽然测试被限制在一定的范围内,但此方法比多起点简化法好,使水文专家用自动化的解析程序替代冗长枯燥的参数估计工作成为可能。四四四四、、、、关于洪水量化预报发展方向关于洪水量化预报发展方向关于洪水量化预报发展方向关于洪水量化预报发展方向 美国国家气象中心(NMC)和美国国家天气服务中心技术发展实验室开发了一系列洪水量化预报法。一系列新的量化预报主导产品包括使用统计解释技术的对流模型、大规模动力模型及全球动力模型。数据输出生成三个系列量化预报产品,即预报超前时间为0～3h、1～20h 和6h～10d预报。预报在美国内陆600多个地方对给定的超过某一特定值的降水,进行概率