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洪水预报调度系统

发布日期:2020-11-30 浏览次数:6276

一、产品概述

洪水预报调度系统是以实时雨水情信息的采集、存储和管理为基础,构建各类水文预报方案,运用水文业务模型和计算机技术并结合专家经验进行预报和调度,服务于防汛抗旱的信息化服务平台,系统能够进一步提高洪水作业预报的精度、时效性和预见期,为防洪调度提供更加科学、快捷、有效的支撑服务。




二、系统架构



洪水预报调度系统总体架构


系统主要采用三层架构设计,层次和逻辑清晰,降低了系统开发和维护的成本,同时提高了系统的可扩展性。其中表示层向用户提供丰富、灵活和交互的操作页面,表示层采用插件的形式进行开发,能够根据用户的实际需求灵活配置用户所需的功能模块。业务逻辑层实现系统业务功能的核心层,业务逻辑层针对不同的业务功能以组件式的方式开发,如数据时段化处理组件、面雨量计算组件、预报计算组件、水库调洪组件、预报模型组件等等,降低各个模块之间的耦合度,提高业务模块的复用性。数据访问和存储层通过使用脚本语言或编程语言提供对数据的简化编程访问。以接口的形式进行开发,通过配置文件进行配置使系统能够兼容SQL Server、Oracle等多种数据库。


三、产品功能

基础信息

基础信息模块实现对洪水预报系统所需的基础信息的查询和维护,为系统运行提供数据支撑。该模块由站点管理、水库管理、未来降雨、水位流量关系四个部分组成。




图 测站管理


数据处理

数据处理模块实现从实时数据库中提取雨水情资料,并按预报方案的时段长对数据进行时段化处理,并以图形和表格的形式对数据进行展现和人工进行修正的功能。该模块由实时数据子功能模块组成。






图 实时数据处理

方案管理

方案管理模块实现创建预报方案、查询修改预报方案、导入导出预报方案、历史资料整理、洪水场次划分、水文模型方案参数率定、降雨径流相关图和单位线的率定等功能。该模块有方案查询、单站方案、区域方案、历史数据、方案率定、P+Pa~R制作和单位线率定等功能组成。




图 方案查询


预报作业

模型预报功能实现对水文模型和API方案的实时预报和模拟预报功能,实现对水库站的调洪演算功能,实现对河道站的水位流量转换功能。




图 模型作业预报

预报成果

预报成果模块实现对已保存的预报成果的查询、删除操作,实现对同一预报断面不同预报方案或不同预报人员预报结果的对比,实现对预报结果的发布入库功能,实现对预报成果的精度评定且可以查询方案的各洪水场次的精度评定结果,实现预报成果的发布以及对发布成果的检索和评定。该模块由成果管理、精度评定、成果发布、成果检索和成果评定组成。其中成果管理、精度评定的数据来源是预报专用库,而成果发布、成果检索和成果评定的数据来源是省局实时数据库。



图 成果管理


模型管理

模型管理模块实现对预报模型的新增、删除、查询、导出操作。该模块由模型管理、模型查询两个部分组成。对于常用的预报模型已经内置在系统中,所以该模块基本上可以不用操作。当在现有模型接口的基础上开发出新的预报模型时,可以通过此模块导入到系统中共预报系统使用。




图 模型管理


四、平台特色/功能亮点

流域方案编制的简易性:系统以概化图的思想,将集水区间、入流单元、预报断面、河道等节点以不同的图形概化成相应的节点控件,通过拖拽各个节点控件,然后使用连接线对节点进行连接就可以构造出流域中各节点以及各节点之间的关系,通过设置各节点的属性可以选择各节点采用的预报模型和河道汇流方式。





两个自动服务的简便性:系统服务器端采用了预报数据自动处理服务和自动预报服务,预报数据自动处理服务能够定时的将实时雨水情数据按预报方案所需的格式进行处理入库,提高预报作业的响应速度;自动预报服务能够对设定的预报方案按指定的时间间隔进行滚动预报,当预报结果超出预警值时能够及时提醒值班人员注意,给值班人员带来极大的便利。





预报作业的实用性:系统在预报作业时能够一次性同时对多个预报方案进行计算,便于预报人员进行比较分析;在模拟预报时能够一次性同时计算多种未来降雨的情况,能够更好的为决策服务。


水库群联合调度时的简便性:系统在多水库联调时上游水库可以调用水库默认的调度计划进行自动的调洪演算;也可以人工在联调时进行干预,可以在人工完成上游水库调洪的情况下继续下游水库的调洪。







五、技术特点

1)基于DEM高程数据的洪水预报方案的编制:洪水预报系统中预报方案是基础,所以如何能够快速方便的构建预报方案是洪水预报系统中的关键环节之一。预报方案编制从业务内容上分为预报断面流域边界的确定、预报模型选择、预报方案编制和模型参数率定。系统通过DEM高程数据提取河网、自动划分流域边界并计算该流域的面积;通过在地图上点选雨量站并采用泰森多边形法计算雨量站的权重;通过友好的界面操作完成方案基本信息和方案模型的选择;采用遗传算法和不同的目标函数对模型参数进行率定。

2)预报模型库的建立:预报模型采用模块化结构,实现预报模型与系统独立,采用统一的接口进行模型的开发,并使用模型管理功能将预报模型导入系统中,便于预报模型的扩展和复用。

3)交互式的预报作业:交互式预报能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系统中,作为系统的一个重要组成部分,能够使预报员的专家经验得到充分的发挥。系统在预报业务的各个环节都加入人工交互的操作,如降雨量数据交互、预见期降雨交互、模型参数交互、次洪单位线交互、水位流量关系线交互等,交互的方式采用表格、图形等更加直观、简便的方式进行。




六、典型案例

1.安徽中小河流预警预报系统




图 项目主界面图


2.山东中小河流预警预报系统



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