關于水庫實時水情預報調度系統(tǒng)開發(fā)應用研究

郭昉晨

（遼寧省沈陽市大伙房水庫管理局有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

現(xiàn)階段，水庫管理中存在實時水情預報調度困難的問題，嚴重阻礙了水庫工程建設的發(fā)展，不利于發(fā)揮水庫設施的積極作用。基于此，利用先進技術開發(fā)水庫實時水情預報調度系統(tǒng)，可為水庫管理提供決策制定、全面管理的依據(jù)，最大可能地發(fā)揮系統(tǒng)應用的優(yōu)勢。

1 水庫實時水情預報調度系統(tǒng)設計開發(fā)

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)設計開發(fā)應結合水庫運行實際條件，滿足水庫運行需求，提高水資源調度效率，提升水庫自動化管理水平。系統(tǒng)設計開發(fā)遵循統(tǒng)一規(guī)劃、對比優(yōu)選、有計劃實施的開發(fā)原則，制定合理的水情預報方案，為相關部門管理提供參考依據(jù)。系統(tǒng)開發(fā)的過程中，需參照我國相關文件，根據(jù)文件指導落實水庫自動化系統(tǒng)建設任務，提高水庫實時水情預報調度系統(tǒng)操作的可靠性。

1.1 開發(fā)目標

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)開發(fā)應用先進的科學技術，不斷滿足水庫建設和運行的需求。水庫水情調度工作在先進技術的引導下提出了多樣化需求，在一定程度上加大了水情預報調度難度，及時、準確處理數(shù)據(jù)信息，為系統(tǒng)管理者提供可靠依據(jù)，對正確決策制定有促進作用。開發(fā)目標主要為：①完善水情調度監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)預報水情狀況；②建立水情調度監(jiān)控系統(tǒng)，實時關注水庫注水量、排泄量，確保水庫水量儲蓄、調度達到平衡狀態(tài)；③健全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，全面監(jiān)督大壩安全性；④搭建網(wǎng)絡多功能平臺，借此平臺完成數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)監(jiān)控；⑤健全信息管理系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)信息存儲效率以及處理速度[1]。

1.2 關鍵技術

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)開發(fā)期間，應用多種計算機技術，常見技術有COM+技術、WEB技術和ADO.NET技術。COM+技術的全稱是組件對象模型，在組件研發(fā)中最為常用，由頂層、組件、類等部分組成，應用功能主要體現(xiàn)在圖形繪制、水情監(jiān)測、水庫數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)增減和水庫調整等方面。COM+技術組件設計時，需要做好客戶端設計和服務器終端設計，方便用戶在界面直觀觀看的基礎上合理調整操作程序。

2 水庫實時水情預報調度系統(tǒng)

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)具有操作便捷、界面簡潔、運算時間短、使用效率高等優(yōu)點，其組成部分包括個別子窗口和主窗口，用戶能夠根據(jù)需要有選擇的進行窗口訪問。同時，系統(tǒng)模塊能為系統(tǒng)功能優(yōu)勢發(fā)揮提供可靠依據(jù)，基于數(shù)據(jù)文件完成數(shù)據(jù)的高效交換。

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)支持時間自主設定，能夠及時調整數(shù)據(jù)信息，合理設置參數(shù)。具體功能優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）水情預報自動定時。系統(tǒng)運行于既定時刻，能夠自動化制定水情預報，將水庫七天內峰值、時間、總量等信息全面顯示，該功能又有核心功能之稱。

2）人工干預預報。針對預報參數(shù)設置時，聘請專家前來指導；如果預報工作存在明顯誤差，可人工輸入相關信息，實現(xiàn)水情預報重報、補報等目標。為預測未來水庫降水情況，通過人工輸入平均降雨值，或是借助雷達設備進行降雨探測，以便制定合理的水情調度計劃，贏得充裕水情調度時間[2]。

3）水情調度。如果水庫水位高出汛期水位，應針對性進行泄流調度，準確計算調洪量，確保書庫調洪處于平衡狀態(tài)。必要時，建立洪水調度計算模型，以此實現(xiàn)水情調度目標，合理控制水位。

4）數(shù)據(jù)編輯?；谧詣踊杉乃閿?shù)據(jù)啟動水庫實時水情預報調度系統(tǒng)，如果所采集的數(shù)據(jù)存在誤差，那么應及時調整錯誤數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)常規(guī)化運行。如果遙測水位站提供的預報值失準，應在調用數(shù)據(jù)表細致分析的基礎上進行錯誤糾正，以此提高數(shù)據(jù)分析的準確性。

5）參數(shù)設置。在收集、獲取歷史水情調度數(shù)據(jù)的基礎上進行參數(shù)調整和模型構建，重新設置系統(tǒng)參數(shù)，以便全面、真實反映水情情況，盡可能優(yōu)化系統(tǒng)應用效果，對系統(tǒng)性能發(fā)揮有促進作用。

6）圖表功能。GIS平臺以圖片、表格的形式顯示信息，支持信息查詢，能為分析者提供決策依據(jù)。

3 水庫實時水情預報調度系統(tǒng)應用分析

3.1 系統(tǒng)分析

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)設計內容包括庫水位、水庫管理監(jiān)控中心、視頻監(jiān)控、水閘監(jiān)控、安全監(jiān)控等。系統(tǒng)主要包括信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、水資源預報系統(tǒng)、灌溉預報系統(tǒng)、實時調度系統(tǒng)、調度評價系統(tǒng)、工程評價系統(tǒng)和系統(tǒng)維護系統(tǒng)。

水情監(jiān)控系統(tǒng)負責水庫水位變化情況、雨量多少等內容的監(jiān)控，完善水情監(jiān)控體系，實現(xiàn)實時監(jiān)控。安全監(jiān)控系統(tǒng)是針對指定測壓點、側壓管斷面、壩基、壩體等部位設置自動化監(jiān)控裝置，將其納入安全監(jiān)控體系，在掌握大壩運行現(xiàn)狀的基礎上，總結現(xiàn)有問題，并制定問題處理的有效對策。閘門控制系統(tǒng)由自動控制箱、監(jiān)控主機、傳感器、終端機等設備組成，不同組成設備的功能存在差異，發(fā)揮各個系統(tǒng)功用優(yōu)勢，能夠發(fā)揮閘門控制系統(tǒng)應用作用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要負責水閘啟閉狀態(tài)以及水情實時監(jiān)控，監(jiān)控裝置安裝在大壩庫區(qū)、進水閘上游、大壩壩體上方等位置。調度中心主要負責系統(tǒng)資源分享，以及數(shù)據(jù)信息的及時共享，為調度決策制定提供依據(jù)[3]。

另外，互聯(lián)網(wǎng)作為連接用戶以及計算機系統(tǒng)的重要載體，能為用戶界面設計提供可靠的網(wǎng)絡支持，支持人機交互操作，用戶在界面直觀觀看數(shù)據(jù)圖表，制定水情調度以及水庫管理的合理方案。界面主要是為用戶提供學習平臺，能夠隨時傳遞信息、處理信息，環(huán)境自適應能力較強。操作界面細分為信息管理界面、水情監(jiān)測界面、水庫調度界面、系統(tǒng)管理界面等部分[4]。

水庫實時水情預報調度開發(fā)環(huán)境為NET語言編程環(huán)境，并應用Web集成技術，能夠自動化實現(xiàn)水庫實時水情的預報、安全狀態(tài)監(jiān)測、水資源調度、視頻監(jiān)控、閘門控制等功能。該系統(tǒng)結構相對完善，系統(tǒng)操作相對便捷，且系統(tǒng)運行準確性、靈活性等特點較顯著，運用分布式結構進行設計，能夠大大增強系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)運行可靠性。該系統(tǒng)滲透面向對象設計方法，能夠彰顯系統(tǒng)便捷維護、系統(tǒng)適用性強、系統(tǒng)安全性高等特點。

3.2 系統(tǒng)應用實例

3.2.1 工程概況

福建省某水庫集水面積為6885 km2，所在流域水系眾多，由于水庫處于亞熱帶地區(qū)，雨量豐沛，氣候溫暖，年平均降水量1519.5 mm，平均入庫流量208 m3/s。水庫正常水位為94.5 m，相應庫容為518萬m3，有效庫容為395 m3，受較小庫容面積，其調節(jié)作用較弱。為獲取流域內遙測水位站以及觀測雨量站的水情預報信息，制定水情預報方案。

3.2.2 水情預報方案

構建降雨徑流模型，并應用線性河道演算方法，確保干流水資源順利流入水庫。演進期間，盡可能吸引側向水流，應用馬斯京根連續(xù)演算法準確構建合理的降雨徑流模型。

3.2.3 預報結果

水庫實時水情預報調度系統(tǒng)安裝后，共經(jīng)歷六次洪峰流量接近、超過1050 m3/s的水情，水情預報結果精度見表1。

表1 水情預報結果精度情況

由表1可知，水庫實時水情預報調度系統(tǒng)預測的六次水情均達到合格標準，其中，合格、優(yōu)、良分別為兩次、三次和一次。由于防汛工作不容忽視，該水庫應堅持“安全為首、預防為主”的原則，與時俱進的完善水庫實時水情預報調度系統(tǒng)，大大提高水情預報準確性，不斷優(yōu)化水情調度效果，盡可能保證樞紐安全性，降低后期防汛壓力。此外，水庫實時水情預報調度系統(tǒng)還能提高水庫經(jīng)濟效益，在搶險救災方面發(fā)揮積極作用。在系統(tǒng)應用中，應全面掌握天氣變化情況，以及電站運行效果，針對水資源變化特征具體分析，盡可能減少洪峰，確保下游用水需求及時滿足。為了全面發(fā)揮水庫實時水情預報調度系統(tǒng)的應用優(yōu)勢，深入分析，優(yōu)化系統(tǒng)運行質量，大大提高實時水情預報準確度。

4 結論

隨著信息技術的快速發(fā)展，通過設計開發(fā)水庫實時水情預報調度系統(tǒng)，對水庫水情預報調度充分掌握。依據(jù)開發(fā)原則、目標和主要技術，做到操作便捷、界面簡潔、運算時間短、使用效率高等特點，設計開發(fā)水庫實時水情預報調度系統(tǒng)。將該系統(tǒng)引入福建省某水庫的水情預報調度中，得到六次水情預測結果均達到合格標準，其中，合格、優(yōu)、良分別為兩次、三次和一次。為了更好的發(fā)展，系統(tǒng)開發(fā)思路仍需要不斷拓展，在全面考慮水庫運行實情的基礎上，探索實時水情預報調度系統(tǒng)應用技巧，引導水情調度工作順利推進。