洪水预报系统——金水
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我国中小河流洪水预报的难点与解决方案探讨欧阳如琳(北京金水信息技术发展有限公司,北京,100053)摘要: 从时空分布、成因、过程、后果等方面分析了我国中小河流洪水的特点,归纳了我国中小河流洪水预报有别于大江大河的洪水预报的难点,提出了基于分布式水文模型解决我国中小河流洪水预报问题的方案,探讨了在中小河流建立分布式水文模型的过程、建模方式以及模型的结构和参数,重点讨论了基于模块化的分布式水文模型在中小河流洪水预报系统开发中的可行性与必要性。
关键词: 中小河流洪水预报分布式水文模型模块化1引言我国幅员辽阔,各地地形、水文、气象条件差异较大,关于大、中、小河流的定义,至今尚没有明确的规定。
考虑到国务院批复的《全国山洪灾害防治规划》中山洪治理主要针对200km2以下的小流域,而《江河流域规划编制规范》(SL201-97)使用范围为流域面积大于3000 km2的河流,从这一意义上讲,可以认为流域面积小于3000 km2的河流为中小河流。
我国中小河流众多,流域面积为100~1000 km2的河流有5万多条,覆盖了85%的城镇及广大农村地区。
由于我国中小河流防洪标准普遍偏低,洪灾损失极为严重。
据统计,一般年份中小河流的水灾损失占全国水灾总损失的70%~80%,近十年水灾造成的人员死亡中有2/3以上发生在中小河流[1]。
长期以来,中小流域洪水预报一直是我国防洪减灾工作中的难点。
相比我国大江大河的防洪体系,当前我国中小河流的防洪建设仍然是一个薄弱环节,许多中小河流防洪标准仅3~5年一遇,有的甚至没有设防,多数中小河流仍处于“大雨大灾、小雨小灾”的局面。
特别是近年来全球气候变暖,极端天气事件增多,局地强降水造成中小流域突发性洪水频繁发生,加之人类活动对中小流域的开发进一步助长了山洪灾害的威胁。
因此,开展我国中小河流洪水分布特征、形成机理、演进规律及预报调控研究,建立我国中小河流洪水预报体系,是确保我国社会经济可持续发展、保障国家公共安全和人民生命安全的重大需求,同时也是我国水文情报事业科技现化代发展的迫切要求。
洪水预报系统应用实例分析洪水预报系统是水利部水文局面向全国水文系统用于水情测报工作的综合信息化系统平台,系统平台提供了马斯京根、新安江三水源等系统模型。
文章以该平台为基础,对汤旺河晨明站进行信息化预报模型建立进行实例分析,具体内容包括参数率定、调试,率定结果分析,最终确定符合该站实时预报的参数模型,并补充于该站洪水预报方案中。
标签:洪水预报系统;汤旺河;晨明站;率定参数;参数分析引言目前建立洪水预报方案的方法有很多,除常用的降雨径流预报方法外,应用“中国洪水预报系统”建立洪水预报方案是目前使用较多的一种预报方案制作方法,特别是针对大江河流域以及合成流量站预报效果较为理想,而对于陡涨陡落、汇流时间快、站点稀少的中小河流域,预报能力相对薄弱。
文章主要通过“中国洪水预报系统”软件,对汤旺河晨明站进行参数率定、调试、分析,建立相应洪水预报方案。
汤旺河晨明站是松花江左岸一级支流汤旺河出口控制站,位于黑龙江省伊春市南岔区晨明镇。
地理坐标为东经129°29’,北纬46°58’,至河口距离为86km,集水面积19186km2。
晨明站洪水来源有干流控制站伊新站以上来水,伊新水文站至晨明站区间来水,右岸支流西南岔河来水随机组成,一般情况下以干流来水为主。
但因降水时空分布不均,有时也出现区间来水或右岸支流西南岔河来水为主。
汤旺河属山溪性河流,水位暴涨暴落,洪峰持续时间2~3小时。
晨明(二)站建站以来最大洪水为1961年8月9日发生的洪水,洪峰水位97.30m,洪峰流量5280m3/s,重现期相当于五十年一遇。
图1 测站流域位置图1 方案制作1.1 方法确定文章对汤旺河晨明水文站进行了预报方案构建和模型参数率定,参照《水文情报预报规范》(GBT22482-2008)要求,根据本站的流域概况和洪水特性,上游水文站采用马斯京根模型,区间采用新安江模型进行预报方案编制,雨量站控制权重采用泰森多边形法计算。
黄河洪水预报方案1. 引言洪水是一种自然灾害,经常给人们的生命和财产带来巨大的威胁。
而黄河作为中国的第二大河流,其洪水对中国的农田灌溉、城市水利和生态环境都有重要影响。
因此,黄河洪水预报方案的制定和实施具有重要的意义,可以提前采取措施来减小洪水的危害程度。
2. 洪水预报的必要性洪水预报是指通过分析气象、水文和地质数据等信息,运用数学模型和预报方法,对黄河流域洪水的形成、发展和演变进行预测和预报。
洪水预报的主要目的是为了提前采取措施来减轻洪水造成的伤害,并为相关部门和民众提供预警和建议。
洪水预报的必要性主要体现在以下几个方面:•保护人民生命财产安全:通过及时准确地预报,可以提前采取措施来防范洪水对人民生命财产的威胁。
•优化水资源分配:洪水预报可以为农田灌溉和城市供水提供依据,优化水资源的利用效率。
•保护生态环境:洪水对河流生态系统和重要生态环境有很大的破坏性,预报可以提供重要的参考信息来保护生态环境。
3. 黄河洪水预报方案的制定步骤3.1 数据收集和处理黄河洪水预报的第一步是收集和处理必要的数据。
需要收集的数据包括气象数据、水文数据、地质数据和人工监测数据等。
这些数据可以通过气象站、水文站、地质测量仪器以及水文局、气象局等机构提供的数据进行收集。
在数据处理方面,可以利用专业的软件和算法来进行数据清洗、整理和分析,以得出准确可靠的预报结果。
3.2 模型建立和参数校准洪水预报的核心是建立数学模型来模拟洪水的形成和发展过程。
根据黄河流域的特点和历史洪水的数据,可以选择适当的模型来建立洪水预报模型,并对模型的参数进行校准。
3.3 洪水预报和预警在模型建立和参数校准完成后,可以进行洪水预报和预警。
根据预测周期的不同,可以将洪水预报划分为短期预报、中期预报和长期预报。
短期预报主要依靠实时监测数据和模型预测结果,通过分析和对比来判断洪水的发展情况,提供几小时到几天内的预报和预警。
中期预报主要依靠水文数据和模型预测结果,通过对比历史数据和模拟结果来预测未来几天到几周内的洪水情况。
洪水预警预报系统构建近年来,全球气候变化已经引发了很多问题。
其中,气候异常导致的洪水是我们必须面对的一个问题。
洪水不仅严重影响到人们的安全和生活,造成巨大的经济损失,还会对环境和生态造成严重的影响。
洪水预警预报系统的实施可以使我们更有效地预测并防范洪水,降低洪水带来的损害。
一、洪水预警预报系统概述洪水预警预报系统是指通过对气象、水文等相关数据进行实时监测和分析,预测洪水的发生、发展趋势、影响范围和时间等信息的系统。
其主要作用是为政府和社会公众提供准确的信息,帮助他们及时采取措施保护生命和财产安全。
二、洪水预警预报系统的重要性洪水是一种自然灾害,其发生和发展通常是突然和迅速的,给人们的生命和财产安全带来极大的威胁。
洪水预警预报系统的实施可以预测洪水的发生和发展趋势,提前采取对策,能够大大减少洪水的危害,并降低洪水灾害的经济损失。
特别是在突发性较强的山洪、城市内涝等特定区域的洪灾预警预报中更为重要。
三、洪水预警预报系统建设过程洪水预警预报系统的建设过程需要一系列设备和技术的支持。
在设备方面,主要包括气象、水文、水位、水流、降雨量等各种监测设备。
在技术方面,主要包括数据采集、传输、存储、处理和分析等方面的技术。
通过将各种监测设备与技术相融合,可以使得洪水预警预报系统能够形成信息化的运行模式。
四、敏感性与趋势性指标的综合考虑洪水预警预报系统的指标包含敏感性指标与趋势性指标。
敏感性指标是指对洪水的监测预测能力,可以通过使用各种水文和气象设备获得。
趋势性指标是指对洪水预报的系统能力,主要包括人工智能、信息处理技术等方面的研究成果。
因此,在洪水预警预报系统的建设过程中,需要综合考虑敏感性指标与趋势性指标,以充分发挥洪水预警预报系统的功能。
五、洪水预警预报系统的运行模式洪水预警预报系统的运行模式通常是实现气象、水文、水位、水流等数据的实时监测和分析,再进行数据整合、处理、评估和预测,最后根据预测结果制定预警措施。
2024年水利信息化建设工作实施计划模版1.背景概述随着信息技术的快速发展,水利信息化建设已经成为水利部门实现现代化管理、提高效率和服务能力的重要手段。
为了进一步推进水利信息化建设,提高水利部门的信息化水平,制定并实施2024年水利信息化建设工作计划具有重要的意义。
2.总体目标在2024年,全面推进水利信息化建设,实现以下目标:- 建设现代化的水利信息化系统;- 提高水利部门的管理和决策能力;- 提升水利工作的效率和服务水平;- 加强水利系统与其他相关部门的信息共享和协同工作能力。
3.工作重点(1)信息系统的建设和升级- 完善水利信息化基础设施,包括服务器、网络、数据中心等;- 建设全国统一的水利信息管理平台,实现各级水利部门之间信息的共享和协同工作;- 升级现有信息系统,提高系统的稳定性和安全性。
(2)数据管理和应用- 建立完善的水利数据管理体系,包括数据收集、存储、分析和应用等;- 推进水利数据开放共享,为政府、企事业单位和社会公众提供更多的水利数据资源;- 提升水利数据的分析和应用能力,为水利决策和管理提供科学依据。
(3)智能水利建设- 推动智能水利系统的建设,包括远程监测、自动控制、智能调度等;- 加强对传感器和设备的研发和应用,提高水利设施和设备的智能化水平;- 推进水利物联网的发展,实现设备之间的互联互通和智能管理。
(4)人才培养和管理- 培养和引进水利信息化人才,提高水利部门信息化建设的技术力量和管理能力;- 加强对水利信息化工作的组织和管理,确保项目的顺利执行和运行。
4.工作计划(1)全面调研和规划阶段(1月-3月)- 组织水利信息化调研,了解各级水利部门的信息化水平和需求;- 制定2024年水利信息化建设规划,明确工作重点和实施路径;- 确定水利信息化建设的资金来源和投入计划。
(2)系统建设和升级阶段(4月-9月)- 开展信息系统建设和升级工作,包括硬件设施的建设和软件系统的开发;- 建设全国统一的水利信息管理平台,实现数据的共享和协同工作;- 推进水利数据的开放共享,建立数据共享机制和平台。
河南郑州市防洪“五预”系统建设及应用
李匡;郭晓麒;柴福鑫;朱吉生;张震
【期刊名称】《中国防汛抗旱》
【年(卷),期】2024(34)4
【摘要】当前大数据、云计算、数字孪生等新兴技术在防洪工作中的应用,极大提高了洪水预报预警能力,为新时代防汛减灾提供了新的思路。
为响应河南省政府防洪“五预”(预报、预判、预警、预案、预演)措施建设的号召,落实郑州市委、市政府“7·20”特大暴雨灾害调查报告整改和灾后重建工作专题会上的指示精神,针对郑州市河流众多、水系复杂的特点,开展郑州市防洪“五预”系统建设。
基于“五预”理念,从监测感知和支撑平台方面梳理了郑州市防洪“五预”系统的总体架构,介绍了防洪预报、预判、预警、预演、预案“五预”模块的主要功能。
该系统的建成对提高郑州市灾害预防和预警能力、增强郑州市对突发性洪水灾害的反应能力、有效降低灾害损失、保障社会经济正常运行和社会安定有重要意义,也为大型城市智慧水利建设提供了参考和借鉴。
【总页数】5页(P72-76)
【作者】李匡;郭晓麒;柴福鑫;朱吉生;张震
【作者单位】中国水利水电科学研究院;水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心);华北水利水电大学水利学院;中国南水北调集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV877
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科学技术创新2020.01平整度,检查没有任何问题后,才能够进行碾压作业,以保证碾压足够均匀。
此外,还应考虑各层碾压成本和碾压设备油耗等因素。
碾压顺序和碾压道次数量也必须严格控制,在试验段进行碾压试验后,必须合理确定碾压道次数量,以保证轧制的致密性和均匀性。
3.4路基排水为了使公路路基在正式使用后足够稳定,必须加强路基的排水设计和结构,保证其在短时间内能够除去路基中的水分。
尽可能避免渗水、溢流甚至堆积的问题。
路基路面排水主要地下排水和地表排水两种方式。
3.5路基防护路基防护的方法主要有如下三种;第一种是坡面防护,这种方法的缺点是成本较高,容易损毁,因此很多地区都开始采用种草防护的技术,在起到防护作用的同时,还能够绿化环境,符合我国当前绿色发展的环保理念。
第二种是冲刷防护,这种防护方法防止土体出现沉降的问题。
第三种是支档防护,多用挡土墙加以防护,能够均匀受力,应该广泛的应用。
3.6软土路基加固经过稳定性验算和沉降计算,如果路堤不能满足设计要求,应加固软土地基。
软土路基的加固方法有很多,如袋装砂井、土工织物垫层等。
结束语道路路基施工的质量是整个高速公路系统的基本保证。
公路路基的质量一定程度上影响着公路的使用,所以在进行公路路基施工时必须严格按规范要求进行,同时应对不同路基工程要采取不一样的施工措施。
建设稳定且强度高的路基是发展高速公路交通、提高路面质量以及降低工程成本的重要纽带。
高速公路建设单位应该重视起来,要加大管理力度,也别是在公路路基建设方面,与此同时,还要善于发现问题,总结问题,积极解决问题,还要有专业施工技术知识,能够采用先进的施工技术,确保各阶段建设工程的安全质量。
参考文献[1]李定伟,吕少荣.公路工程施工质量管理的探析[J].科技创新与应用,2012(20):145.[2]赵荣俊.公路施工机械设备管理存在的问题及其对策[J].中国高新技术企业,2009(13):182-183.[3]侯全岐,文家岗,田鹏程,等.高速公路施工中常见安全问题及管理对策[J].公路交通科技(应用技术版),2012(3):225-227.[4]宛北北.公路桥梁加固设计技术方案及工程应用实践[J].黑龙江交通科技,2014(1):96,99.[5]杨丰杰.桥梁加固设计关键技术应用与分析[J].交通世界(运输车辆),2015(10):92-93.[6]孟超.浅谈公路路基稳定性施工技术[J].科技信息(科学教研),2008,7(5).桃山水库洪水预报系统的工作原理和应用苏程程(黑龙江省桃山水库管理处,黑龙江七台河154600)黑龙江省桃山水库是位于倭肯河上游的七台河市市内一座以防洪、城市供水,兼顾灌溉、渔业的大(II)型水利枢纽工程。
长江实时洪水预报系统黄艳长江水利委员会水文局摘要长江水利委员会1951年成立以来,长江实时洪水预报系统不断得到发展。
系统采取气象模型(提供定量降雨预报)与水文、水力模型相结合的方法,并结合预报员经验分析,为长江上主要站点提供实时洪水预报。
采用的模型包括气象模型MM5,水文模型有新安江模型,API模型,水力模型有马斯京根方法,统计学模型如相关关系法和“大湖演算法”以及MIKE11模型。
本文介绍了长江水利委员会水文局实施的洪水预报系统的框架和概要。
简述了使用模型的原理,预报范围与流程,并给出了一些预报结果。
文章最后讨论了目前需要给予特别关注的重要问题。
关键字实时洪水预报,长江,定量降雨预报1 引言长江洪水历来带来巨大破坏。
1877年以来,至少有25次洪水超过了河道泄洪能力。
1998年洪水是最近发生的一次大洪水事件。
由于流域范围的大洪水会影响了成千上万人民的生命与财产安全,所以,对洪水预报的精度,时效性都提出了非常高的要求。
另外,随着社会经济的不断发展,对防洪的要求也在不断提高。
同时,由于人类活动的加剧,使得洪水预报变得更为复杂。
为了促进流域洪水管理,长江委水文局通过不断努力,逐步建立了一套实时洪水预报系统。
经过几十年的不断发展,目前使用的洪水预报系统是1990年代中期开发的。
系统包括1400多个水位雨量测站,其中118个中央报汛站实现自动报汛。
系统应用了多个水文水力学模型。
本文简要描述了当前业务实时洪水预报系统使用的方法及其使用效果,并讨论了即将面临的挑战。
2 长江实时洪水预报系统2.1 概述长江流域位于中国中部,面积108万平方公里,河流干支流全长6300余公里。
从青藏高原长江源头至宜昌为上游,集水面积100平方公里,从宜昌至武汉为中游,集水面积68万平方公里,从武汉至河口上海市为下游,集水面积12万平方公里。
针对不同区域,目前的洪水预报系统预报方法各不相同,详细见图1。
图1 长江实时洪水预报系统如图1所示,当前的洪水预报系统由多个部分构成。
信息化建设INFORMATIZATION CONSTRUCTIONJun.2020NO.6VOL.302020年6月第6期第30卷国家防汛抗旱指挥系统工程是关系我国国民经济可持续发展和人民生命财产安全的战略性水利基础设施,作为“金水工程”龙头项目,其工程规模大、覆盖范围广、影响力巨大。
二期工程经过几年的建设,已完成初步设计的建设任务和建设目标,基本完成各流域机构和省(自治区、直辖市)本级工程验收,正在准备整体工程竣工验收;视频监控平台、洪水预报系统、防洪调度系统和综合信息服务系统等建设成果在近几年的防洪减灾中发挥了重要作用,本文详细阐述了为这些应用提供支撑的数据汇集平台的系统设计、技术实现和成果应用。
1数据汇集平台建设1.1建设目标和建设模式国家防汛抗旱指挥系统二期工程数据汇集平台充分利用水利行业统一数据交换体系,实现防汛抗旱指挥系统信息的交换,包括工情、旱情实时采集信息的汇集、处理和入库,抗旱信息、洪灾信息、防汛抗旱物资信息等的在线填录、审核、汇总和上报,综合管理信息的实时交换、存储和管理,提高信息传输的时效性和可靠性,最终实现防汛抗旱信息15min 内汇集到水利部的目标。
数据汇集平台按照统一数据交换体系,由中央统一组织开发,在水利部、7个流域机构、31个省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团实现数据汇集功能的3级部署,支持5级应用的云平台架构。
中央统一招标,各地分签合同,完成定制化开发和安装部署。
1.2完成定制化开发和各单位建设内容水利部、7个流域机构、31个省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团的建设内容如表1所示。
1.3平台业务特点和要求国家防汛抗旱指挥系统二期工程要求建立覆盖全国的40个数据库节点,对数据库的设计、部署、管理和维护工作提出了较高的要求,不仅要实现报表的设计、报送、审核、统计、整合、数据交换等业务要求,也对大型分布式数据库的设计、管理、部署和维护能力提出了高标准的国家防汛抗旱指挥系统中数据汇集平台的设计和实现孙洪林(水利部国家防汛抗旱指挥系统工程项目建设办公室,北京100053)摘要:国家防汛抗旱指挥系统工程是关系我国国民经济可持续发展和人民生命财产安全的战略性水利基础设施,作为“金水工程”龙头项目,在近些年防洪减灾中发挥了重要作用。
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)预报方案的构建预报方案是对预报目标的具体实现,是预报模型在模拟区域的具体应用。
预报方案应包含预报对象、预报要素、根据站点、选用模型、模型参数、方案评定等。
由于预报对象所处的河段、流域和洪水千差万别,根据站点类别、信息种类不同,造成预报方案因预报对象不同而不同,因此提出一通用的构建技术构建不同的预报方案是问题的关键。
3)通用的模型参数率定参数率定好坏直接影响到预报方案的精度。
模型参数率定工作要求的专业性很强,需要具有深厚的相关理论知识和实践经验,。
解决的关键在于开发出人工试错和自动优选相耦合,多模型、多参数自动优选,友好的率定平台,使系统能简便、快捷、高效地完成模型参数率定工作。
4)实时交互式预报预报员的丰富经验及综合分析是提高预报精度的保证。
实时交互式预报就是把过去只能由预报员人工进行的洪水预报结果的综合分析功能纳入到洪水预报系统,依据有经验的预报员的分析、确定预报的思路来建立对预报结果进行交互分析的基本模式。
其关键问题在于能否把预报员的各种综合分析手段以计算机人机交互界面的方式表现,使预报员方便地进行交互分析。
“中国洪水预报系统”在涉及时对以上关键技术进行了深入研究,并分别实现了有针对性的解决方案。
4.7.2洪水预报流程洪水预报流程大体分为两大步骤:1)制作预报方案根据预报任务,及时收集降雨、蒸发、水位、流量等有关资料,根据洪水的形成规律和特点,建立由当前采集的水文信息推算未来洪水大小和出现时间的一整套计算方法,即洪水预报方案,例如降雨径流预报方法中的产流预报方案和汇流预报方案。
为了保证预报精度和可靠性,必须对制作的预报方案按允许误差标准进行评定和检验。
2)进行作业预报对正在发生洪水的地区进行水文气象观测,并通过报汛设备传送到预报中心,运行制作好的预报方案分析计算即将发生的洪水大小、出现时间等,并及时提供给防汛指挥部门、社会公众,为抗洪减灾决策提供科学依据。
为了提高预报制作的时效性和预报成果的精度,常常把遥感、遥测、信息传输和计算机运算联成一个系统,由计算机根据实测数据直接按存储的实时预报方案程序自动算出预报结果。
总体预报流程如下图所示:图 4.7.1 洪水预报流程图4.7.3系统功能描述4.7.3.1系统管理系统管理提供用户管理、模型管理、方案管理、水位流量曲线、自动预报、站点管理、图层管理、预报数据管理、数据库设置等功能。
1)用户管理用户分为系统管理员用户和预报员两种角色类型,用户必须登陆且通过系统认证才能使用本系统。
用户管理提供修改密码、修改用户名、增加用户、删除用户等功能,其中增加用户、删除用户只有系统管理员才有权限进行操作。
系统示例界面如下图所示:图 07.2 用户管理界面示例图2)模型管理模型管理用于对预报系统中使用中的模型进行管理,提供增加模型、删除模型、保存模型等功能。
系统支持的模型类型包括流域产汇流模型、流域产流模型、流域汇流模型、河道汇流模型、经验模型五种。
系统界面示例如下图所示:图 07.3 模型管理界面示例图3)方案管理方案管理用于定制洪水预报方案,提供的功能包括:方案修改、方案分配、方案输出、方案输入、方案压缩等。
每个预报方案可包括方案说明、预热期、计算时段长、预见期、输出类型、告警水位、告警流量、水位流量关系、是否显示区域输入边界等属性,同时还可为方案设置不同的雨量计算方法,设定使用的模型及参数等。
方案构建完成后系统提供方案输出功能,预报员可通过选用不同的方案或通过调整方案的参数来获得多种预报结果。
系统示例界面如下图所示:图 07.4 方案管理示例图-主菜单和界面图07.5方案管理示例图-方案属性修改4)自动预报系统提供自动预报功能,当将系统设置为自动预报状态时,系统将依据方案管理中所设定的预报方案、预报顺序等设置逐时自动启动预报。
系统还提供“是否自动校正”、“是否自动发布”等选项,当设置为自动校正状态时,系统将自动按照预报成果和实际发生的成果进行精度分析,实现预报成果的实时校正;设置为自动发布状态时,系统保存自动预报结果,则该预报方案在运行完成后,系统自动发布预报结果,结果发布时,界面上将显式区分预报过程和实测过程。
系统界面示例如下图所示:图 07.6 自动预报界面示例5)预报数据管理预报数据管理用于管理中间预报成果、最终预报成果和模型状态三类数据。
6)其他系统管理功能系统提供站点管理、图层管理、水位流量关系曲线管理等功能,用于对预报涉及到的边界条件数据进行管理。
下图为水位-流量关系曲线的管理界面示例:图 07.7 水位流量关系管理界面示例4.7.3.2预报方案制作预报方案制作是中国洪水预报系统的重要组成部分。
它包括预报方案构建、历史资料处理、模型参数率定等功能。
预报方案构建功能可通过人机界面构建相关图预报方案、水文模型预报方案,通过人机界面输入、定制预报方案的各要素值。
历史资料处理功能用于输入、转录、检查、修改用于制作洪水预报方案的历史水文资料。
模型参数率定功能可通过人工试错和自动优选相耦合的率定子系统,对任何预报模型单值参数进行参数率定,以完成系统建模工作。
1)预报方案构建构建预报方案是实施洪水预报作业的基础,本系统构建预报方案包括定义方案、圈划流域、确定方案模型、雨量站控制权重、使用向导等五项功能。
2)历史资料处理此功能主要用于录入、转存、检查、修改用于模型参数率定的历史水文资料,包括洪水摘录资料、洪水日资料、降雨摘录资料和降雨日资料等。
3)模型参数率定此功能主要用于对选定的预报模型中的参数进行率定。
水文模型包括模型结构和模型参数两个方面。
确定模型结构称为系统的结构识别,在确定的系统结构下,率定模型的参数称为系统的参数识别,合称为系统识别。
模型结构就是模型的计算步骤与方法,,模型参数是代表具体流域的水文特性,是模型结构程序中待定的常数。
有了结构和参数之后,流域的水文规律和水文特性就完整地描述出来了。
模型参数率定是通过对历史资料的模拟分析,确定预报方案各输入所采用的概念性模型的参数,以用于实时预报。
参数率定的目标是寻求模拟客观系统的最满意的模型和最佳参数,参数率定是模型识别的主要环节。
洪水预报模型的参数大体上可分为以下两类:(1)过程参数。
模拟水文过程的数学方程式中的待定常数,已见的如土壤蓄水容量、蒸散发能力、稳渗率、壤中流及地下水的蓄泄系数、河槽汇流系数等。
这些参数有明确的物理意义,大多可由水文、气象、地理、地质等资料分析初定,有的必须优选确定。
(2)地理参数。
表示地理特征或量度的一些参数。
如面积、高程、地形类别、植被覆盖、土地利用、地面坡度、河槽坡度及长度,不透水面积等。
这些参数大多可以根据自然地理资料或地形图测定。
对于采用可率定模型构建的洪水预报方案,本系统提供人工试错、自动优选、以及人工试错和自动优选相耦合等三种方法对模型中单值参数进行参数率定,以最终建立洪水预报方案。
系统提供的模型参数率定界面示例如下图所示:图 07.8 模型参数率定界面示例如上图的界面中,可以通过“缺省参数范围”,“缺省参数关系”,“缺省模型状态”等功能按钮恢复模型的缺省值,可通过设置优化率定方法、目标函数类型、循环次数等参数改善自动优选的效果。
系统进行参数率定时可显示率定进度状态。
当模型率定或模型检验结束后,在界面右下角的率定结果栏目中将以过程线形式显示模拟过程和实测过程对比情况,用户可通过对此结果的观测检验模型的适用程度。
4.7.3.3实时作业预报实时作业预报提供作业预报、预报成果优选、预报误差统计分析、预报成果输出等功能。
1)作业预报系统提供单站作业预报和区域作业预报两种作业预报方式。
单站作业预报只对当前所选择的预报断面和预报方案进行预报。
区域作业预报既可对单站进行作业预报,也可同时连续的从上游往下游对河系各预报断面进行作业预报。
系统提供的单站作业预报界面示例如下图所示:图 07.9 单站作业预报界面示例如上图所示,整个单站作业预报控制界面可分为“方案输入”、“时间设置”、“模型信息”、“功能按钮”、“结果显示”等5个区域。
其中时间设置部分用于调整预报作业的预热期和预见期时间,模型信息部分用于显示或修改预报作业中使用的模型及模型参数,结果显示部分用雨洪过程线的方式显示预报结果。
使用“预见期雨量”功能可对实测降雨量值进行修改,也可输入未来降雨量估计值,如下图界面所示:图 07.10 进行作业预报时降雨量模拟示例系统提供的实时校正功能可依据预报时间前的预报过程和实测过程的误差系列,对预报时间后的预报过程进行实时校正。
2)预报成果优选是在多预报员、多单位的预报成果基础上,结合专家经验,选出最优的预报成果,以供对外发布。
如下图所示:图 07.11 洪水预报结果优先界面示例界面上以图形方式显示实测过程(图中黑色线)和多个预报过程(其他颜色的线条),同时以表格方式显示预报统计指标,包括确定性系数、洪峰误差、洪量误差、峰现误差等,供预报员分析、判断各项预报成果的精度,从中选择最适合的预报成果。
3)预报误差统计分析,是对某单位在一段时间内所正式发布的预报成果进行精度评价。