棋盤山水庫(kù)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)研究

劉　奇　高永超　何維民

摘要 水庫(kù)是流域的主要水利樞紐工程，在調(diào)蓄洪水、削減洪峰等方面發(fā)揮主要作用，水庫(kù)的水情遙測(cè)與水文預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度是其所在河流流域防洪調(diào)洪體系的重要組成部分。對(duì)遼寧省棋盤山水庫(kù)的水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)研究成果進(jìn)行了總結(jié)和探討。

關(guān)鍵詞 棋盤山水庫(kù)；洪水預(yù)報(bào)；水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)；遼寧沈陽(yáng)

中圖分類號(hào) F328 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2009）07-0258-01

棋盤山水庫(kù)位于沈陽(yáng)市棋盤山開(kāi)發(fā)區(qū)渾河支流蒲河上游輝山—棋盤山山谷中，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、旅游等綜合利用的中型水庫(kù)。位于沈陽(yáng)市中心東偏北20km，沈陽(yáng)世博園正北方向。周圍被輝山、棋盤山和大洋山等三山吉林長(zhǎng)白山余脈環(huán)抱，因庫(kù)體形狀恰似草體秀字，故雅稱秀湖（XiuHu Lake）。庫(kù)區(qū)水質(zhì)清澈，達(dá)到了國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)非常好?，F(xiàn)在每到候鳥(niǎo)過(guò)境季節(jié)，在蒲河下游就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多過(guò)境珍稀候鳥(niǎo)，諸如白鷺、蒼鷺等。該水庫(kù)是攔截蒲河水所修的的人工湖，蒲河是發(fā)源于鐵嶺東南部的想見(jiàn)山，在遼中縣南匯入渾河入海、全長(zhǎng)205km，是沈陽(yáng)第四大河流。1974年10月，當(dāng)?shù)卣疀Q定在輝山與棋盤山之間修建攔河大壩，2年后竣工。東西長(zhǎng)3.63km，南北寬1.5km，面積為5.04km²，正常蓄水量為3 000萬(wàn)立方米，大壩壩頂正常水位達(dá)94.5m，庫(kù)區(qū)平均水深達(dá)6m以上。水庫(kù)控制流域面積133km²，總庫(kù)容8 016萬(wàn)立方米。下游影響19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，4個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)，60多萬(wàn)人口，7.33萬(wàn)公頃耕地。長(zhǎng)大鐵路、沈哈高速公路、沈北煤田等重要設(shè)施，地理位置重要。因此，研究棋盤山水庫(kù)水情預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)水庫(kù)的水情遙測(cè)與水文預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度是其所在河流流域防洪調(diào)洪體系的重要組成部分。

1 研究目標(biāo)

開(kāi)展棋盤山水庫(kù)控制流域水情遙測(cè)與洪水預(yù)報(bào)調(diào)度自動(dòng)化研究的目標(biāo)是針對(duì)水庫(kù)實(shí)際存在的以下實(shí)際問(wèn)題而制定的。

（1）水庫(kù)水文測(cè)站雖少，但由于其流域較小，洪水匯流與入庫(kù)時(shí)間較短，傳統(tǒng)人工語(yǔ)音報(bào)汛采用時(shí)段報(bào)汛，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)流域降水的實(shí)時(shí)掌握和做出及時(shí)的洪水預(yù)報(bào)。

（2）水庫(kù)水文預(yù)報(bào)采用傳統(tǒng)人工洪水預(yù)報(bào)方法，效率低，不易進(jìn)行參數(shù)率定，且無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。

（3）水庫(kù)尚未實(shí)現(xiàn)水庫(kù)洪水調(diào)度計(jì)算機(jī)模擬，采用手工方式進(jìn)行洪水調(diào)度演算計(jì)算量大、效率低、精度差，難以實(shí)現(xiàn)多方案模擬調(diào)度優(yōu)選，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)會(huì)商決策要求。

（4）水庫(kù)一般管理工作人員較少且水平不高，水雨情資料人工整編費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且及時(shí)性和準(zhǔn)確率無(wú)法保證。

因此，本研究的目標(biāo)為：結(jié)合水情自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)和水文預(yù)報(bào)與防洪調(diào)度應(yīng)用軟件系統(tǒng)，建立集水雨情數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與傳輸、防汛值班機(jī)、在線洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度模擬、水情資料整編于一體的水庫(kù)控制流域水情遙測(cè)與洪水預(yù)

報(bào)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案。解決水庫(kù)傳統(tǒng)工作模式中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)控制運(yùn)用的強(qiáng)大支持。

2 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)水庫(kù)實(shí)際工作中存在的問(wèn)題與需求，圍繞課題研究目標(biāo)，完成了如下研究。

2.1 水庫(kù)控制流域水情遙測(cè)技術(shù)研究

具體研究?jī)?nèi)容包括：水雨情自動(dòng)采集測(cè)站分布、采集數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)、水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理加工與數(shù)據(jù)共享接口的設(shè)計(jì)、水情值班機(jī)模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)及水情資料整編模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等。

2.2 水庫(kù)控制流域水文預(yù)報(bào)與洪水調(diào)度技術(shù)研究

具體研究?jī)?nèi)容包括：水庫(kù)日常水文預(yù)報(bào)與洪水預(yù)報(bào)模型的理論研究與相應(yīng)程序模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、水庫(kù)洪水調(diào)度模擬模型理論的研究與相應(yīng)程序模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、預(yù)報(bào)調(diào)度參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)及在線率定維護(hù)程序模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等。

2.3 水庫(kù)控制流域防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)

具體研究?jī)?nèi)容包括：基于實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)庫(kù)、水雨情應(yīng)用模型庫(kù)、參數(shù)庫(kù)的防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)軟件工程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的研究及系統(tǒng)通用性、可靠性、可移植性的研究。

3 解決關(guān)鍵問(wèn)題

本項(xiàng)目的研究采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、理論研究與工程實(shí)踐相結(jié)合的方式展開(kāi)，研究過(guò)程中如下主要關(guān)鍵性問(wèn)題的解決為項(xiàng)目研究的順利完成奠定了基礎(chǔ)。

3.1 值班機(jī)功能研究

實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示的值班圖、值班表功能。值班圖是基于對(duì)流域圖的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)時(shí)顯示各測(cè)站數(shù)據(jù)，顯示的時(shí)間段可人工交互調(diào)整，默認(rèn)為當(dāng)日8時(shí)到次日8時(shí)數(shù)據(jù)；值班表是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)表和過(guò)程線的方式顯示當(dāng)日數(shù)據(jù)。值班圖、值班表的數(shù)據(jù)刷新是以數(shù)據(jù)觸發(fā)方式實(shí)現(xiàn)，即只有當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中有最新數(shù)據(jù)更新時(shí)才進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用該模式開(kāi)發(fā)既實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，又大大降低了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)處理壓力，避免了系統(tǒng)不必要的計(jì)算機(jī)資源消耗，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。

3.2 數(shù)據(jù)信息管理研究

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的查詢功能，包括遙測(cè)數(shù)據(jù)和其他參數(shù)數(shù)據(jù)的查詢。遙測(cè)數(shù)據(jù)采用用戶交互條件查詢方式，用戶可靈活設(shè)置單一查詢條件或進(jìn)行多條件組合查詢，操作方便、顯示直觀；在參數(shù)查詢中實(shí)現(xiàn)水庫(kù)水位－庫(kù)容、水位－面積、水位－輸水洞、發(fā)電洞、溢洪道泄量的雙向查詢，并以曲線圖方式顯示特征曲線；實(shí)現(xiàn)對(duì)遙測(cè)雨量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行按時(shí)段、日、旬、月、年的統(tǒng)計(jì)，并以表格方式直觀顯示，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支持報(bào)表生成功能。

3.3 洪水預(yù)報(bào)調(diào)度研究

實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度和模擬水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度功能，并實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)調(diào)度方案人工交互修正。支持調(diào)度方案生成、各種成果圖表的顯示、打印及報(bào)表的生成。針對(duì)中小型水庫(kù)的流域特點(diǎn)分析水文管理歷史資料，為水庫(kù)建立水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)相關(guān)圖；研究開(kāi)發(fā)通用洪水預(yù)報(bào)模型（蓄滿產(chǎn)流、超滲產(chǎn)流、新安江模型、馬斯京根模型），開(kāi)發(fā)流域匯流單位線制作模型；開(kāi)發(fā)通用洪水調(diào)度模型（試算法、龍格庫(kù)塔法）。

4 結(jié)語(yǔ)

棋盤山水庫(kù)控制流域水情遙測(cè)與洪水預(yù)報(bào)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的研究，對(duì)改善中小型水庫(kù)的控制運(yùn)用水平，防止病險(xiǎn)庫(kù)的發(fā)生必將發(fā)揮巨大的作用。該研究成果為中小型水庫(kù)水情自動(dòng)化建設(shè)提供了可行的、有效的、系統(tǒng)的解決方案，對(duì)實(shí)際工程建設(shè)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

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