洪水预报系统

洪水预报系统及其在工程调度中的作用发布时间：2021-11-16T06:08:49.617Z 来源：《防护工程》2021年22期作者：张海钢[导读] 洪水预报系统是水文预报领域具有代表性的先进技术，研发进展较快，在国内外研究开发已有30~40年的历史，经历了三个发展阶段：第一阶段是联机预报作业阶段，其主要特点是集水情信息采集、传输、处理和洪水预报计算为一体，以便快速完成洪水预报作业；沙厂水库管理处北京市密云区 101500摘要：我国是一个洪涝灾害频发的国家，在人类长期与洪水灾害斗争的客观需求推动下，洪水预报及其技术受到普遍重视和关注，并逐步发展起来。

如何调度运用，使其充分发挥防灾减灾效益，是一个需要不断思考的问题。

随着一批水利工程的兴建，河流天然状态已逐渐改变，河流上的预报调度节点成为紧密相连、密不可分的关联体，相互制约影响，预报调度已密不可分。

洪水预报系统是洪水预报预警、防洪调度指挥的重要支撑，计算机技术在洪水预报、调度分析各环节中广泛应用，使水情信息处理和预报作业、调度分析、会商决策等各项业务更加方便快捷。

关键词：洪水预报系统；工程调度；作用一、洪水预报系统发展概况1.国内外洪水预报系统发展历程洪水预报系统是水文预报领域具有代表性的先进技术，研发进展较快，在国内外研究开发已有30~40年的历史，经历了三个发展阶段：第一阶段是联机预报作业阶段，其主要特点是集水情信息采集、传输、处理和洪水预报计算为一体，以便快速完成洪水预报作业；第二阶段是实时预报校正阶段，在洪水预报系统中引入现代控制理论，实现实时信息和预报结果的实时校正；第三阶段是交互式洪水预报阶段，利用图形交互处理技术对洪水预报中间环节进行人工干预，充分利用专家、预报员的知识和经验，以有效地提高洪水预报水平。

目前，计算机技术和网络技术的进步使得Web服务模式下洪水预报系统的开发成为可能。

系统采用B/S多层体系架构，信息集中处理和存贮，以通用Web浏览器作为用户界面，Web服务器存贮和处理信息，数据库服务器存贮属性和空间数据，达到同时为多个不同地点的用户迅速服务的要求，具有良好的跨平台性和扩展性，同时能够减轻管理人员的负担，使洪水预报系统研发真正从模型开发走向应用服务。

科技成果——IWHR洪水预报调度系统技术开发单位中国水利水电科学研究院对应需求洪水预报调度系统成果简介该系统充分利用信息处理、网络通讯、软件工程等现代科学技术，建立人机交互式的实时洪水预报调度系统，达到对流域防洪形势宏观把握和整体、定量认识，为防洪决策和管理供科学依据和技术支撑。

包括实时洪水预报、预报方案编制、预报成果管理、实时调度计算、调度结果仿真以及辅助工具（数据处理、降雨径流相关图分析、单位线分析、水位流域关系曲线维护、退水曲线维护等）和模型/方法管理等功能。

主要性能指标采用B/S与C/S相结合的灵活系统架构模式，满足多用户同时在线预报调度。

系统的信息查询响应时间小于1s，地图访问响应时间小于1s，预报模型计算响应时间小于3s，联合调度模型计算响应时间小于10s。

建立了超过24个洪水预报计算模块，覆盖了我国常用的洪水预报模型和方法。

参数自动优选计算效率高，30场洪水模型参数优选耗时不超过10分钟。

适用范围适用于湿润、半湿润、半干旱、干旱地区的水雨情测报、洪水预报、水库调度以及防汛抗旱等多个领域，可推广到流域、省、地市等防汛指挥、水旱灾害防御及水文部门。

技术特点系统基础框架扩展性强，适应未来扩展和升级，采用B/S与C/S 相结合的灵活系统架构模式满足多用户同时在线预报；紧密结合业务需求，可实现新增预报断面功能；支持模块的排列组合与模型的灵活搭建；采用模型参数全局自动优选技术；灵活的防洪调度接口，可以基于任意未来可能洪水情势进行防洪调度；基于水库度汛方案，结合当前来水情况，可采用联合调度方式通过人机交互形成水库防洪调度方案。

应用成本100万元。

典型案例案例1：应用于江西省鄱阳湖区防汛通信预警系统洪水预报调度系统及防汛辅助支持系统开发项目，安装部署在江西省防办、江西省水文局，供各水文分局访问浏览，目前运行了5个汛期，为水文工作提供技术支持。

案例2：应用于陕西省中小河流洪水预报系统开发项目，安装部署在陕西省水文局，并供各水文分局访问浏览，目前运行了2个汛期，为水文工作提供技术支持。

全流域洪水预警预报系统设计与构建洪水是一种普遍存在的自然灾害，给人们生命财产带来极大的危害。

因此，建立全流域的洪水预警预报系统对于人们防范洪水灾害、保障社会经济发展至关重要。

本文将探讨全流域洪水预警预报系统的设计与构建。

一、洪水预警与预报的概念洪水预警与预报是指根据水文气象数据、水文模型和人工补充等多方面数据，对于属于某一地区的洪水危险情况及其可能的发展趋势进行分析，形成关于洪水可能的预警和预报信息，以便及时采取应对措施，避免灾害发生。

二、全流域洪水预警预报系统的设计全流域洪水预警预报系统的设计应该包含以下要素：1.水文气象数据的采集与处理水文气象数据是洪水预警预报系统的基础。

在系统设计中，需要对流域中气象站、水文测站、雨量站、水位站等观测站点进行梳理，构建灵活的数据采集方案，并且对数据进行处理清洗，生成符合水情分析所需要的数据文件。

2.数据质量控制由于水文气象数据多来源、数据质量多变，需要对数据进行质量控制，保证数据的真实性和准确度。

3.水文模型建立水文模型是洪水预报和预警的基础性工具。

在全流域洪水预警预报系统中，考虑到模型的可靠性和实时性，建议采用分布式水文模型，如TOPMODEL、SWAT 等，模型的运算结果作为预报和预警的依据。

4.预警预报系统的运作原理预警预报系统是一个复杂的系统，需要定义其运作原理。

全流域洪水预警预报系统包括实时监测、数据存储、数据处理、模型运算、预测分析及分析结果展示等一整套流程。

5.预警预报信息展示与发布全流域的预警预报系统需要将分析结果展示，为决策者和公众提供洪水发生的可能性、可能影响的区域范围和预防较为准确的预警预报信息。

三、全流域洪水预警预报系统的构建全流域洪水预警预报系统的构建包括系统开发与运行两个方面。

1.系统开发(1)数据录入：将各种水文气象等数据上传至数据库。

(2)数据处理：编写程序，对气象站、水文站等原始数据进行处理。

进行数据过滤、数据平滑、数据合成等操作，从而实现高精度的水文预测。

洪水预警系统迅速响应洪水威胁洪水是一种极具破坏性的自然灾害，经常给人们的生命财产安全带来严重威胁。

为了及时预警和减少洪水带来的损失，洪水预警系统应运而生。

本文将介绍洪水预警系统的重要性以及如何迅速响应洪水威胁。

1. 洪水预警系统的重要性洪水预警系统的建立与实施对于保障人们的生命财产安全至关重要。

首先，洪水预警系统能够提前警示人们，使他们有充足的时间采取应对措施。

其次，系统能够提供准确可靠的洪水信息，帮助相关部门制定科学合理的应急计划。

不仅如此，洪水预警系统也对于减少洪水带来的经济损失和人员伤亡起到至关重要的作用。

2. 洪水预警系统的三个主要组成部分洪水预警系统由三个主要组成部分构成，分别是感知系统、传输系统和接收系统。

- 感知系统负责监测洪水可能发生的地区，并收集相关数据。

例如，感知系统可以包括水位传感器和雨量计，用于监测水位和降雨情况。

这些感知设备能够实时采集数据，并将其传输到传输系统。

- 传输系统负责将感知系统收集到的数据传输给接收系统。

传输系统通常采用无线通信技术，能够快速可靠地将数据传输到接收系统。

这样，接收系统能够及时获得关键信息，以便进行分析和响应。

- 接收系统是整个洪水预警系统的核心部分，负责接收和处理传输系统传输过来的数据。

接收系统可以将数据分析处理，并生成预警信息。

该系统可以由专门的人员操作，也可以自动化运行。

3. 洪水预警系统的迅速响应洪水预警系统在接收到数据后，需要能够快速响应洪水威胁。

具体而言，它应该具备以下几个特点：- 迅速性：系统需要能够及时处理数据，并在最短的时间内生成预警信息。

这样，相关部门和个人就能够及时采取应对措施，以减少洪水给人们的生命财产安全带来的威胁。

- 可靠性：洪水预警系统应该提供准确可靠的预警信息，以便人们能够进行有效的应对。

系统需要基于科学和专业的数据分析，以确保预警信息的准确性。

- 实时性：接收系统应该能够实时监测洪水情况，并及时更新预警信息。

只有在获取到及时的数据后，人们才能够做出明智的决策。

洪水预报预警系统在城市防洪中的应用作者：王跃来源：《科学导报·学术》2020年第74期【摘要】针对城市洪水预报工作的具体需要，提出了建立城市洪水预防预警系统的设想，即建立由四个部分组成的洪水预报预警系统，包括承担分类管理、数据采集、数据分析、预警、搜索等功能的主要检测设备和测量系统，以及存储、通信等功能，并介绍了城市水文防洪系统中激光水位测量的适用范围和设备安装方法。

显示器。

根据系统顶层数据显示，促使系统运行良好，可为防洪部门提供暴雨预报信息和预警信号。

【关键词】洪水预报;报警系统;城市防洪应用一、引言目前我国洪涝灾害具有广泛性、多发性、多灾多难的特点。

水情监测预警是防洪减灾的重要内容。

在过去的几十年中，我国的水文监测预报工作得到了快速的发展，积累了宝贵的经验。

尤其在1998年水灾之后，国家抗旱救灾体系、防洪措施等重大工程相继完成，非公有制工程、中小河流监测系统、洪水预警站等发展迅速，监测能力大大提高，信息传播手段更加高效、多样化，信息量得到了翻倍的统计，主要河流多年成为定期洪水预报、监测预警为政府部门和公众监测洪水、暴雨、洪水提供了准确可靠的信息。

二、城市洪灾的形成和特点水灾造成的自然灾害可被视为对人类社会的极大破坏。

洪涝灾害的发生需要三个条件，分别是灾害因素、孕育环境和灾害载体。

导致洪灾的灾害因素有暴雨、台风、风暴潮等，比如河湖泛滥、水库溃坝等。

暴雨洪涝环境，包括气象条件、集水区水文环境和底质环境。

人、植物、土地、建筑物和道路都有可能被洪水破坏。

[1]（一）城市洪灾的形成城镇洪灾是指在一定条件下，由于一系列灾害性因素所引起的与城市孕育有关的洪灾。

相对于产生条件与自然条件非常接近的广大农村地区，受洪涝灾害影响的人口更多，其风险因素和条件发生了明显变化。

城市安全是人类发展的必然选择，但由于世界上某些地区城市化建设中存在诸多不规范现象，加之城市防洪能力、防洪措施等方面的不足，导致了城市洪灾风险严重。

大型暴雨洪水预警系统的设计与实现随着气候变化的日益严重，气候灾害频繁发生，其中洪水是一种常见的自然灾害。

在城市化进程加快的今天，城市排水系统的不完善和城市基础设施建设的缺乏都使得城市面临更加严峻的洪涝风险。

因此，及时的洪水预警系统对于城市及其居民来说显得尤为重要。

本文将着重介绍大型暴雨洪水预警系统的设计与实现。

1. 系统设计的目标与原则大型暴雨洪水预警系统是一种用于监测、分析和预测城市暴雨洪水泛滥的系统。

其主要目的是在预警时间内提供精确、及时的洪水预警信息，以便政府和民众及时采取措施减少伤害和损失。

在设计大型暴雨洪水预警系统时，需要遵循以下几个原则：（1）全面：系统要覆盖城市内的重点区域，对于可能出现的洪水隐患进行全面的监测与预警。

（2）准确：系统要对监测到的数据进行准确的分析处理，提供准确的洪水预警信息。

（3）及时：系统需要在最短的时间内提供预警信息，使得地方政府和居民能够尽可能快地采取相应的措施。

（4）实用：系统需要提供实用的预警信息，对于地方政府和居民来说具有实际的应用价值。

（5）可靠：系统需要具有高可靠性，保证在关键时刻正常运行，并及时提供准确的预警信息。

2. 系统结构与组成要素大型暴雨洪水预警系统整体上可以分为两个主要部分：数据采集与处理系统和预警信息分发系统。

（1）数据采集与处理系统数据采集是大型暴雨洪水预警系统的基础，采集到的数据需要经过处理后才能准确地分析和预测洪水。

数据采集与处理系统主要由以下部分组成：-监测站点：在关键位置设置洪水监测站点，监测洪水的水位、流量、降雨等参数；-数据传输系统：将洪水监测站点所采集的数据传输至数据处理中心；-数据处理系统：对采集到的数据进行分析处理，生成洪水预测模型和预警信息；（2）预警信息分发系统预警信息分发系统主要是将数据处理中心生成的洪水预警信息快速、准确地传输至地方政府和居民。

其中，预警信息分发系统主要由以下部分组成：-短信预警系统：在洪水预警后，向预先设定的手机短信群内发送预警信息。

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、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。

中小河流洪水预报系统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单元面积（河段）分别计算。

由对话框引导输入预报断面的流域参数，如单元面积（河段）数、每个单元面积的雨量站数、站号和权重、河段的上游输入和各单元面积（河段）的拓扑关系等。

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。

洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的实验研究摘要：本文根据2012年几场较大洪水,应用洪水预报调度系统做出的预报及调度成果论证了洪水预报调度系统在察尔森水库防汛应用中的重要作用。

关键字：洪水预报、水情测报、调度方案1前言察尔森水库洪水预报调度系统是以水文遥测数据库和预报调度数据库为基础，完成遥测数据的接收处理和存储汇总；通过人机交互对话提供流域洪水预报成果和防洪综合调度方案；能够提供简洁鲜明的图像、图表等直观可视的防汛信息，供业务技术人员和调度决策者使用。

2水库洪水预报调度软件的特点水库实时洪水预报调度软件的主要特点：（1）具有功能齐全、运行灵活、使用方便、有较强实用性与通用性的特点，便于推广使用。

（2）采用了可视化、多媒体、数据库等当今我国最先进的计算机技术，利用了面向对象技术构筑对象模型，具有良好的通用性，便于系统维护。

（3）洪水预报提供了开放的设计接口，易于实现模型和系统的扩充和修改，便于系统运行环境的变化。

（4）易于实时、快速地生成水库防洪系统可行调度方案。

设计了自动与交互二种方式推求水库的洪水调度方案。

（5）在信息查询中采用多线索分层查询方式，使操作更为简单，在水雨情查询中实现了实时水雨情与历史水雨对比查询，实时水情与预报水情对比查询，使调度人员可及时准确地对洪水的发展趋势做出判断。

（6）具有很强的图表输出功能。

（7）在数据库的设计和开发中，以国家防汛抗旱总指挥部办公室制订《水库洪水调度系统设计与开发规则》为依据，采用Client/Server结构体系，使系统既可用于网络系统，又可用于单机系统，便于系统的集成。

3软件功能本系统具有信息查询子系统、交互式洪水预报子系统、交互式洪水调度方案生成子系统、交互式洪水调度方案评价子系统、数据库管理子系统。

各子系统的功能为：3.1 信息查询子系统实时雨情查询及其报表统计与输出，实时水情查询及其报表统计与输出，工情查询，实时水雨情与历史大洪水的对比查询。