实时洪水预报系统应用实例分析

文 章 编 号 ：０ ７—７９ （ ０２ Ｏ ０ ７ ０ １０ ５６ ２ １ ） １— ０ ４— ３
实 时 洪 水 预 报 系统 应 用 实 例 分 析
段 明威 ， 田京楠 ， 田长 涛
（ 春 水 文 局 ， 龙 江 伊 春 １ ３０ ） 伊 黑 ５ ０ ０
摘 要 ： 针对山区多支流汇入河段 的洪水特点 ， 利用实时洪水预报软件系统和实 时水雨情数据 库技术 ， 了受 多支流汇入影 响明 建立
数。
通过研究和实践发现第 ２种途 径概念较 清晰 ， 立论 也 比 较新颖 ， 确定性 与随机性 的有机结 合 ， 是 符合 实 际情 况 ， 在进 行模型计算时也可 以尽量简化处理误差系统部分 。
洪 水 预 报 系 统 一 般 包 括 ６个 子 系 统 ， 历 史 和 实 时 数 据 即
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滞 后 演 算 汇 流 模 型 。 利 用 预 报 系 统 的 参 数 率 定 功 能 和 实 时
过程 ； ④根据用户信 息查 询要 求 ， 成相应 的图表 ； 制 ⑤遇 特殊 雨水情发 出预警 ； 向有 关部 门转发信 息 ， 处理信 息之后 ， ⑥ 在 原始信息和处理后 的信息将被存储到数据库 。
量 即预报变量 ； ②把 流域或 河道 的雨洪 关 系 ， 用 近代流 域 先 水 文模 型来描述 ， 通过对这种确定性预 报模型 的计 算值 与本
［ 收稿 日期 ］０ １ ０ ２ １ — ８—１ ７ ［ 作者简介 ］ 明威 （ ９４一） 女 ， 段 １８ ， 黑龙 江伊 春人 ， 理 工程 师 ； 助 田京 楠 （ ９４一） 男， １８ ， 黑龙 江伊春 人 ， 理工 程 师； 助 田长 涛
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建立模型和估算参 数 ， 并对 流域水 文 预报模 型作 补充 描述 ，
也就是预报模型加实时校正 。
但 由于量测上 的困难 ， 在实 际应 用 中难 以做到 ， 般采 用系 一 统默认的经验值 作为 模型 的初 始值 。用 初始 参数 值模 拟 出 产汇流过程 ， 并与实 际过程 进行 比较 和分 析 ， 与实测 过程 以 的误差最小为原则 ， 用人工试错和 自动优选相 结合 的方式率 定模型参数 。模型 可 以随时根 据数 据库 中 的历史 数据 自动 进行误差订正 ， 逐步接近实际参数 值。参数率 定是模 型识别 的主要环节 ， 目标 是寻求模 拟客观 系统 的最 满意 的模 型参 其
预 报 的最 佳 效 益 。本 文 根 据 洪 水 预 报 系 统 软 件 和 实 时 水 情
统， 大体有两条途径 ： ①把 流域 或河道 的雨 洪关 系直 接视 作
一
个线性系统 ， 用状 态方 程 、 量测方 程或 常微 分方 程来描述 ，
然后采用近代控 制理论 中 的卡尔 曼滤波方 法来 求解 状态 变
预报模型建立过程 。伊新站洪水 来源可 分成 ３部 分 ： 上游 ①
五营站控制断面来 水 ； 五 营至伊 新 区间 流域来 水 ， 区间 ② 该
流 域 面 积 为 ３６ ０ｋ 共 有 友 好 河 、 子 河 、 ０ ｍ ， 双 长青 河 、 花 河 ４ 梅
１ 历史和 实时 数据 收集 系统 ： ） 主要 收 集流 域 内的雨 量 站 、 位站 、 水 水文站观测的雨 、 水情信息 。 ２ 数据传输系统 ： ） 系统将 收集 到的雨水情 信息采用 短信 平 台、 超短波等方式 传送 至信 息接 收中心。 ３ 数据库管理系 统 ： ） 为数据 处理 与存储 环节 ， 体 的信 具 息处理 内容有 ： 翻译 雨水情 电报 报文 ； 识别 错误 信息 并 ① ② 处理 ； ③根据洪水预报 输入要 求 ， 生成 相应 时段 的水 文要 素
显河段的洪水过程预报模 型。对建模原则和方法及注意事项进行了分析论述 ， 该模 型具备人机会话 和实 时校正的功能 ， 提 高 了多支流汇人河段的洪水预报精度 ， 对洪水预报系统在山区河流的应用作 了尝试 。
关键词 ： 洪水预报 ； 系统软件 ； 数据库； 多支 流汇人河段 ； 预报模型 ； 实例分析 中 图 分 类 号 ：３ ８ Ｐ ３ 文 献标 识 码 ： Ｂ
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２１ ０ ２年 第 １期 （ ４ 第 Ｏ卷 ）
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水
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Ｎｏ ． ０１ ．１ ２ ２
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（ ｏａ Ｎ ． ０ Ｔ ｄｌ ｏ４ ）
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收集系统 ； 数据传输 系统 ； 数据库管 理系统 ； 预报模 型计 算与 休整系统 ； 预报发布 系统 ； 报评估 系 统。决定 洪水 预报 系 预 统 的质量关键在 于两点 ： ①快 速 ， 即通 过各 种水 文信 息 的及 时采集 、 速传输 和处理 运算来 实现 ； 迅 ②准 确 ， 即通过预 报变
０ 前
言
数据库技术 ， 采用多模型结合使用 的方法来 进行受 区间入流
影响河段的洪水预报方法分析。Baidu Nhomakorabea
洪水预报作为防洪工作 的一项 重要 非工程措施 ， 称为 被 防汛抢险工作的“ 目” “ 耳 和 参谋 ” 。传 统 的洪 水预报技 术多
１ 实 时洪水预 报 系统介绍
所谓“ 时洪水 预报 ” 是指对暴 雨 、 实 ， 洪水信 息 观测资料 的采集 、 传递 、 输入 ， 处理 运算 并作 出洪 水预 报 的全过 程 ， 其 中包括对预报过程 的误差实时 校正 。这一 系列 的操作 ， 由计 算机 自动完成 ， 人工 不予 干涉 。当前 ， 建立 实时 洪水 预报 系
条较大无测验断面 的河流汇人汤 旺河 ； ③右岸 支流伊春 站控
制断面的伊春河来水 。以上来水 具备随机 不确定 性 ， 可单 均 独或共 同形成伊新站 的洪水过程 ， 详见图 １ 。 根据选定模型和实际预报河 段的雨水 情采集 信息情况 ， 建立伊新站预报模 型 时五营 和伊春 站采用 马斯 京 根河道 分 段连续演算法 ， 区间流域使用 三水源蓄 满产流模 型和三 水源
建立在单要素经验相关 的基础 上 ， 随着系统 论 、 息论 、 信 控制
论等新理论 和计算机技术 的发 展 ， 洪水 预报 系统在信 息处理 技术 以及预报方法上较 以往传 统的方法 都有所 突破 ， 明显地 提高 了洪水预报精度 ， 增长 了有效 预见期 。在 高海拔 山 区流 域， 由于水文站网分布密度较低 ； 受支 流汇入影 响河段较 多 ； 洪水组成 比较复 杂 ； 洪水来源随机 性强 ； 汇流 时间短 ； 涨落迅 速等原 因 ， 传统洪水预报手段针对这 类河段 常常是勉 强应对 或是无 能为力 ， 导致 洪水 过程难 以准 确 预报 ， 不能 达 到洪水
２２ 应 用 实 例 ．
量实时信息 的反馈 对预 报模 型计算成 果或 参数 不 断进行 实
时校正来达到 。这两个关键点必须 始终贯彻 于从 数据采集 、 处理到预报 、 发布整个 预报系统 中。洪水 预报 系统 的具体 内
容包括 ：
选择汤旺河伊新 站为 例来 介绍 多支 流汇 入河段 的洪水
（９ ９一） 男 ， １６ ， 黑龙 江伊 春 人 ， 程 师 。 工
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段明威 ， ： 等 实时洪水预报系统应用实例分析
时 段 相 应 实 测 值 的 比较 ， 得 它 们 的 实 际 误 差 序 列 系 统 ， 获 并
第 １ 期
预 报 方 案 。上 述 模 型 和 方 法 属 于 概 念 性 模 型 ， 参 数 都 有 明 其 确 的物 理 意 义 ， 则 上 可 以 根 据 其 物 理 意 义 来 确 定 其 数 值 。 原