棋盤山水庫水情預報調度系統技術研究

劉　奇　高永超　何維民

摘要 水庫是流域的主要水利樞紐工程，在調蓄洪水、削減洪峰等方面發揮主要作用，水庫的水情遙測與水文預報、洪水調度是其所在河流流域防洪調洪體系的重要組成部分。對遼寧省棋盤山水庫的水情預報調度系統技術研究成果進行了總結和探討。

關鍵詞 棋盤山水庫；洪水預報；水庫調度系統；遼寧沈陽

中圖分類號 F328 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2009）07-0258-01

棋盤山水庫位于沈陽市棋盤山開發區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。位于沈陽市中心東偏北20km，沈陽世博園正北方向。周圍被輝山、棋盤山和大洋山等三山吉林長白山余脈環抱，因庫體形狀恰似草體秀字，故雅稱秀湖（XiuHu Lake）。庫區水質清澈，達到了國家《地表水環境質量標準》III類標準，水質非常好。現在每到候鳥過境季節，在蒲河下游就會發現許多過境珍稀候鳥，諸如白鷺、蒼鷺等。該水庫是攔截蒲河水所修的的人工湖，蒲河是發源于鐵嶺東南部的想見山，在遼中縣南匯入渾河入海、全長205km，是沈陽第四大河流。1974年10月，當地政府決定在輝山與棋盤山之間修建攔河大壩，2年后竣工。東西長3.63km，南北寬1.5km，面積為5.04km²，正常蓄水量為3 000萬立方米，大壩壩頂正常水位達94.5m，庫區平均水深達6m以上。水庫控制流域面積133km²，總庫容8 016萬立方米。下游影響19個鄉鎮，4個國營農場，60多萬人口，7.33萬公頃耕地。長大鐵路、沈哈高速公路、沈北煤田等重要設施，地理位置重要。因此，研究棋盤山水庫水情預報調度系統技術，對水庫的水情遙測與水文預報、洪水調度是其所在河流流域防洪調洪體系的重要組成部分。

1 研究目標

開展棋盤山水庫控制流域水情遙測與洪水預報調度自動化研究的目標是針對水庫實際存在的以下實際問題而制定的。

（1）水庫水文測站雖少，但由于其流域較小，洪水匯流與入庫時間較短，傳統人工語音報汛采用時段報汛，無法實現對水庫流域降水的實時掌握和做出及時的洪水預報。

（2）水庫水文預報采用傳統人工洪水預報方法，效率低，不易進行參數率定，且無法進行實時預報。

（3）水庫尚未實現水庫洪水調度計算機模擬，采用手工方式進行洪水調度演算計算量大、效率低、精度差，難以實現多方案模擬調度優選，無法滿足現場會商決策要求。

（4）水庫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時、費力且及時性和準確率無法保證。

因此，本研究的目標為：結合水情自動遙測系統和水文預報與防洪調度應用軟件系統，建立集水雨情數據自動采集與傳輸、防汛值班機、在線洪水預報、洪水調度模擬、水情資料整編于一體的水庫控制流域水情遙測與洪水預

報調度自動化系統解決方案。解決水庫傳統工作模式中存在的問題，實現對水庫控制運用的強大支持。

2 研究內容

針對水庫實際工作中存在的問題與需求，圍繞課題研究目標，完成了如下研究。

2.1 水庫控制流域水情遙測技術研究

具體研究內容包括：水雨情自動采集測站分布、采集數據的傳輸與存儲、水雨情數據庫的設計、原始數據的預處理加工與數據共享接口的設計、水情值班機模塊的設計與開發及水情資料整編模塊的設計與開發等。

2.2 水庫控制流域水文預報與洪水調度技術研究

具體研究內容包括：水庫日常水文預報與洪水預報模型的理論研究與相應程序模塊的設計與開發、水庫洪水調度模擬模型理論的研究與相應程序模塊的設計與開發、預報調度參數數據庫的設計及在線率定維護程序模塊的設計與開發等。

2.3 水庫控制流域防洪調度決策支持系統

具體研究內容包括：基于實時采集數據庫、水雨情應用模型庫、參數庫的防洪調度決策支持系統軟件工程設計開發的研究及系統通用性、可靠性、可移植性的研究。

3 解決關鍵問題

本項目的研究采用現場調查、理論研究與工程實踐相結合的方式展開，研究過程中如下主要關鍵性問題的解決為項目研究的順利完成奠定了基礎。

3.1 值班機功能研究

實現實時數據動態顯示的值班圖、值班表功能。值班圖是基于對流域圖的二次開發，實時顯示各測站數據，顯示的時間段可人工交互調整，默認為當日8時到次日8時數據；值班表是實現以數據表和過程線的方式顯示當日數據。值班圖、值班表的數據刷新是以數據觸發方式實現，即只有當數據庫中有最新數據更新時才進行數據刷新。系統設計采用該模式開發既實現了數據實時顯示，又大大降低了數據庫服務器數據處理壓力，避免了系統不必要的計算機資源消耗，提高了系統運行效率和穩定性。

3.2 數據信息管理研究

實現數據庫中數據的查詢功能，包括遙測數據和其他參數數據的查詢。遙測數據采用用戶交互條件查詢方式，用戶可靈活設置單一查詢條件或進行多條件組合查詢，操作方便、顯示直觀；在參數查詢中實現水庫水位－庫容、水位－面積、水位－輸水洞、發電洞、溢洪道泄量的雙向查詢，并以曲線圖方式顯示特征曲線；實現對遙測雨量數據的統計功能，對降雨數據進行按時段、日、旬、月、年的統計，并以表格方式直觀顯示，統計數據支持報表生成功能。

3.3 洪水預報調度研究

實現實時水庫洪水預報調度和模擬水庫洪水預報調度功能，并實現預報調度方案人工交互修正。支持調度方案生成、各種成果圖表的顯示、打印及報表的生成。針對中小型水庫的流域特點分析水文管理歷史資料，為水庫建立水庫洪水預報相關圖；研究開發通用洪水預報模型（蓄滿產流、超滲產流、新安江模型、馬斯京根模型），開發流域匯流單位線制作模型；開發通用洪水調度模型（試算法、龍格庫塔法）。

4 結語

棋盤山水庫控制流域水情遙測與洪水預報調度自動化技術的研究，對改善中小型水庫的控制運用水平，防止病險庫的發生必將發揮巨大的作用。該研究成果為中小型水庫水情自動化建設提供了可行的、有效的、系統的解決方案，對實際工程建設具有較強的指導作用。

5 參考文獻

[1] 鮑蘇蘇，楊路.水情遙測用FSK調制器[J].遙測遙控，1995（4）：45-46.

[2] 王義忠，王芳.衛星通信水情遙測系統[J].遙測遙控，1998（5）：31-35.

[3] 姜海燕.汛情語言系統在水情遙測系統中的應用[J].水利水文自動化，1999（3）：44-45.

[4] 李長江，張淑清，劉春成.基于組件的水情測報系統軟件設計[J].水電站機電技術，2004（3）：41-42，44.

[5] 楊樹華，劉繼波，田林春.水情遙測及計算機通訊技術在防汛工作中的應用[J].山東水利，1999（4）：30-31.

[6] 王風蓮.水情自動測報系統在青獅潭灌區的應用[J].水利水文自動化，2000（1）：46-48.