宁波市水库洪水调度信息系统研究

王 攀，陈小平，卢林全

(1．宁波市周公宅水库管理局，浙江 宁波 315161；(2.宁波市水利水电规划设计研究院，浙江 宁波 315000；3．宁波原水集团有限公司，浙江 宁波 315100)



宁波市水库洪水调度信息系统研究

王 攀1，陈小平2，卢林全3

(1．宁波市周公宅水库管理局，浙江 宁波 315161；(2.宁波市水利水电规划设计研究院，浙江 宁波 315000；3．宁波原水集团有限公司，浙江 宁波 315100)

在分析宁波市水库洪水预报系统应用现状的基础上，阐述了洪水调度决策网络化建设的必要性和重要性，提出了解决问题的原型系统，并形成具有广泛适应性和较强通用性的开发模板。

水库；洪水调度；信息系统

近年来，受“海葵”、“菲特”等历史罕见台风影响，宁波市洪水灾害频发，水库作为具有调节作用的流域性控制工程，通过削峰错峰、蓄洪滞洪，在流域防洪中发挥了重要作用。但在洪水调度过程中，由于原来预报软件的功能欠缺，洪水预报成果不能很好地可视化和网络共享，造成预报成果对防洪调度科学决策的支持力度不足。

1 水库洪水调度决策流程和洪水预报系统应用现状分析

1.1 水库洪水调度决策流程

水库洪水预报调度是指对于流域内一组相互间具有水文学、水力学、水利联系的水库以及相关工程设施进行统一的协调调度，使整个流域的洪灾损失达到最小，调度的优劣将直接关系到水库下游地区人民生命财产的安全[1-2]。水库防洪调度不仅要统筹考虑水库上下游的防洪矛盾，还要统筹考虑防洪与兴利，具有复杂性、不确定性、实时性、动态性等特点。调度决策不仅要掌握洪水产生原因、背景及其发生发展的自然规律，同时更需要把握洪水与人类社会的相互关系，包括洪水对社会、经济、环境、生态的影响以及以减轻其对人类造成损失为目的的活动。

洪水调度一般有长期估报和调度预报2个过程。长期估报一般是三日洪水调度估报。根据气象部门做出的暴雨量级预报，从历史大暴雨洪水数据库中，选择几种可能的雨型和边界水位、流量过程，按不同调度方案进行计算，求得洪峰水位、峰现时间和三日洪水过程。调度预报是逐时段实时进行跟踪预报。根据上时段出现的暴雨洪水情况，提出合理的调度方案，对下一阶段的水位进行实时跟踪预报和洪水演进计算[3]。

无论何种防洪调度决策，首先均应收集整理水库所涉及流域的水、雨、工、情等防汛实时信息及预报信息，制定、优选和实施防洪调度方案，在此基础上对洪水灾害进行预测，制定防洪减灾各个方案，通过会商决定最佳方案，实施调度。

洪水调度决策流程：由水库管理机构做好洪水预报方案，并提出洪水调度建议意见，送交洪水调度决策机构，洪水调度决策机构对洪水预报方案进行复核，对调度建议进行论证，作出调度决策，下达指令给水库管理机构。

按此流程分析，如能实现决策者和执行者情报无差别传递，就可以为科学决策奠定基础。这就要在两者间构建一条信息通道，并采用同一套信息解读工具。

1.2 洪水预报系统应用现状分析

纵观宁波市大中型水库调度决策支持系统，多采用传统的C/S结构，早期开发的更是单机版系统，使用不便，操作繁琐，已不能满足防洪调度的现实需要，主要有以下不足：

一是系统使用不方便。单机版洪水预报调度采用C/S架构(客户端—服务器模式)进行开发，系统只能安装在固定的电脑上使用，每次只能供一人使用，无法实现多人、异地同时操作，使用不方便。

二是维护工作量大。客户端需要安装大量的前端开发工具、数据库和应用程序等，客户端往往不止一个应用系统，容易使客户端变得臃肿，从而使系统的维护升级工作变得艰巨。

三是洪水预报方案制定繁琐。单机版洪水预报调度系统中降雨预报模块、入库流量预测模块、防洪调度模块分散，缺少流程化优化处理，洪水预报调度方案制定繁琐，且各模块的输入参数较多，只有经验丰富的预报调度人员才能较好地使用。

四是缺少调度方案的上下级联动。单机版洪水预报调度系统，缺少预报调度方案上下级联动功能，水库管理人员无法及时通过网络将调度方案上报给上级防汛决策部门。

较晚期开发的水库预报调度系统，通过数据库技术的运用，虽然实现了局域网内多用户的同时使用，但对上述第二、三、四点不足仍未能解决。

2 水库洪水预报调度系统网络化、平台化建设探索

2.1 水库洪水预报调度系统的网络化架构设计

鉴于传统的C/S模式洪水预报调度系统各种弊端日益显现，亟需研究新的系统去适应决策环境的变化和满足用户不断提出的要求，笔者认为网络化是其发展方向。

网络化的水库预报调度系统，整个系统结构以Web服务器和数据库服务器为中心，采用Java语言进行B/S服务器端后台开发，利用服务器较高的运算速度，可解决一些耗时的复杂计算，将洪水预报调度的相关模型运算程序布设在专门的运算服务器上，这样就不需要在普通PC机上进行复杂的模型计算，进一步方便系统管理和提高运行速度；另外，在前端采用HTML5技术进行图形界面设计，对系统进行管理、操作。HTML5功能强大，一方面强化了Web网页的表现性能，另一方面追加了本地数据库等 Web 应用的功能，能够减少浏览器对于插件的依赖，并且提供更多能有效增强网络应用的标准集，如在大数据量图形表格绘制中，提供局部刷新技术，可连续快速的实现。在网页表现方面，HTML5中的CSS3特效样式、Canvas介入，加强了网页的视觉效果，操作简单、直观、形象、快速。

洪水预报调度系统分为3层：表示层、业务逻辑层、数据层。表示层是一个浏览器的交互平台，同构界面用户与系统交互；业务逻辑层是系统功能的集合，包括洪水预报、洪水调度等功能；数据层负责提供各个功能的数据服务与数据存储(见图1)。其中表示层通过Internet与业务逻辑层交互，业务逻辑层通过Sping JDBC对数据层进行操作，三者构成一个整体。

图1 洪水预报调度系统框架图

2.2 水库洪水预报成果的网络化应用功能设计及效果

根据水库洪水预报调度需求，周公宅水库于2014年初完成了洪水预报调度系统的开发调试，功能设计及应用效果见图2。

图2 水库防洪调度业务流程图

2.2.1 模型计算基础数据配置维护功能

水库水文调度人员可以对洪水预报调度模型参数进行率定和维护，保证模型计算的准确性；从历史雨量数据中筛选典型降雨过程，作为降雨预报的典型雨型，有效增加洪水预报的预见期；通过系统的相似台风计算，快速、准确地从历史台风数据库中筛选与当前台风路径相似的历史台风，为水库洪水预报调度提供辅助决策支持。“典型暴雨管理”模块主界面见图3。

图3 “典型暴雨管理”模块主界面图

2.2.2 实时洪水跟踪功能

基于水库实时水雨情、工情数据，自动跟踪记录水库的实时洪水过程，以丰富的图表形式动态展示水库实测降雨过程、水位过程、出库过程、入库流量过程。同时对实时洪水降雨量、入库总来水量、出库总水量、入库洪峰、最高水位等实时洪水特征值进行统计，为水库防洪调度提供实时信息服务。

2.2.3 降雨预报功能

根据气象部门的未来雨情预报信息，或者通过专家对未来时段内可能发生降雨量的评估，估算未来给定预测时段的降雨量。选取典型暴雨，对未来降雨的过程在时间和空间上的分布进行模拟预报，有效增加水库流域洪水预报的预见期。

2.2.4 水库入库流量预报功能

根据预测未来降雨过程进行库区洪水计算，模拟水库入库径流过程，预报水库入库洪水总量、洪水过程、洪峰流量、峰现时间，采用实时修正模型进行预报结果数据的实时修正，保证计算或预报准确性。

2.2.5 水库防洪调度功能

系统提供规则调度模式、指令调度模式、闸门调度模式、水位控制模式等几种防洪调度模型，水库防汛决策人员可以根据不同的防洪目标，选择相应的水库调度模型进行防洪调度，生成相应的防洪调度方案。“防洪调度”界面见图4。

图4 “防洪调度”界面图

2.2.6 调度方案管理功能

系统提供水库各种调度方案集的管理功能(见图5)，包括显示查询方案的详细信息、方案排序、方案删除、方案优选、方案提交、方案上报等。水库水文调度人员可以将个人方案提交给水库领导进行审核，审核通过以后的方案将保存为公共方案；水库防汛决策人员可以对各公共方案进行会商分析，将最优方案上报至宁波市水库综合管理平台，为全市防洪调度提供决策支持。

图5 “调度方案管理”主界面图

3 结 语

网络化的洪水预报调度系统从前期可行性论证研究、整体开发调试，到2014年在周公宅水库投入应用，前后经历了3 a时间，现在经过1 a的试用改进，基本实现了系统设计与开发的预定目标。

同时，随着该系统在宁波市6座大型水库和2座中型水库的全面推广使用，将进一步收集提炼各方的意见和建议，不断完善系统的功能设计，提升用户体验，使系统的通用性、稳定性和安全性进一步提高，实现水库防洪预报调度为科学决策提供有力的技术支撑，为智慧水利建设贡献力量。

[1]黄强,刘招,闫正龙，等.洪水预报信息用于水库防洪预报调度的风险分析[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2008,36(6):200-211．

[2]姜树海，范子武.水库防洪预报调度的风险分析[J].水利学报，2004(11):102-107.

[3]黄宇昊,付湘,喻杉，等.水库防洪调度规则的参数优化研究[J].水电能源科学,2014,32(12):54-58.

(责任编辑 郎忘忧)

Study on Ningbo Reservoir Flood Regulation Information System

WANG Pan1,CHEN Xiao-ping2

(1.Ningbo Zhougongzhai Reservoir Authority,Ningbo 315161,Zhejiang,China; 2.Ningbo Hydraulic Waterpower Planning and Designing Research Institution，Ningbo 315000,Zhejiang,China)

Based on the application status analysis of reservoir flood forecast system in Ningbo,this paper discussed the necessity and importance of flood dispatching decision-making network construction,proposed the prototype system to solve problems,and formed a developing template with wide adaptability and versatility.It is of

ignificance for improving the city’s overall flood forecasting level.

reservoir; flood regulation; informatization; integration

2015-10-23

浙江省科技计划项目 (2014F50016)。

王 攀(1983-)，男，工程师，大学本科，主要从事水利工程管理工作。

TV697

A

1008-701X(2016)01-0093-03

10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.01.027