英那河水庫防洪調度決策支持系統設計與開發

王丕國，張玉君，王金偉

（大連市供水有限公司，遼寧 大連 116021）

英那河水庫防洪調度決策支持系統設計與開發

王丕國，張玉君，王金偉

（大連市供水有限公司，遼寧 大連 116021）

為解決英那河水庫在汛期實現洪水預報調度信息化、自動化的需求，本文基于水庫洪水預報、洪水調度原理，開發了英那河水庫防洪調度決策支持系統。該系統采用B/S結構、三層開發模式，并利用J2EE技術框架，結合美觀的EasyUI顯示技術、豐富的AnyChart圖表表現技術，便捷的Ajax前后端傳輸技術、先進的Hibernate持久化技術進行開發。經實際運用顯示，該系統取得了較好的運行效果。

英那河水庫；防洪調度系統；設計；開發

1 引言

洪水災害是影響我國人民生命安全的主要自然災害之一，我國在防洪減災方面進行了大量的研究和建設，主要分為工程措施和非工程措施。近年來，隨著計算機技術的迅猛發展，水利信息化的需求日益增高，水庫防洪調度決策支持系統的建設成為了防洪非工程措施的重要組成之一。

英那河水庫自建成以來，一直重視水庫的非工程措施建設，特別是在自動化、信息化方面開展了大量的研究工作。為適應計算機技術的發展、滿足洪水預報調度信息化、自動化的需求，英那河水庫管理局與大連理工大學共同合作，設計并開發了基于B/S結構的英那河水庫防洪調度決策支持系統。

2 水庫工程背景

英那河水庫為大連莊河市英那河中下游的大（Ⅱ）型水庫，是一座以城市供水為主，兼顧防洪、發電、灌溉、養殖、旅游等綜合效益的大型水利樞紐工程。集水面積692 km2，多年平均徑流量3.34億m3，流域圖如圖1所示。正常蓄水位為79.10 m，防洪限制水位為78.10 m，設計洪水位為80.54 m，校核洪水位為81.2m，相應庫容2.87億m3，最大泄量4446 m3/s，壩頂高程83.1m。

為了及時掌握英那河水庫上游的水文氣象狀況，水庫已建有“英那河水庫水情自動遙測系統”，水庫入庫流量是由水位及庫容的變化反推而得出的。該系統為水庫防洪調度決策支持系統的數據獲取，提供了有力的技術支持。

3 系統功能設計

英那河水庫作為大連市集供水、興利、防洪等功能為一體的重要水利樞紐工程，其對洪水預報調度過程的實時性、有效性、多樣性具有很高的需求。在系統的運用過程中，調度人員希望系統具有較強的交互性，同時也具有良好的協調性和完整性。基于此將整個英那河水庫防洪調度決策支持系統分為五個子系統，即數據庫管理子系統、交互式洪水預報子系統、防洪形勢分析子系統、交互式洪水調度子系統、信息查詢子系統，系統的邏輯結構圖如圖2所示。

圖1 英那河流域圖

圖2 系統的邏輯圖

3.1 數據庫管理查詢子系統

數據是水庫防洪決策支持系統的基礎，主要包括歷史、實時水雨情數據、模型參數、洪水預報調度方案、用戶信息等數據。在實時防洪調度過程中需要方便、快捷的管理和查詢這些數據以進行洪水預報調度的相關計算。因此，英那河水庫防洪調度決策支持系統的數據庫設計主要涉及兩大部分，一部分是與實時水雨情庫的接口，主要讀取實時信息；另一部分是為本系統所需內容而建的專用數據庫，主要是對預報、調度、系統管理、系統集成等一系列數據、參數、方法與模型進行存儲與管理。

3.2 交互式洪水預報子系統

洪水預報是水庫防洪決策支持系統進行方案生成的基礎，其對方案的準確度、可信度有重要的影響。因此，如何生成預報合格率高的洪水預報方案是洪水預報子系統設計的目標。在實際洪水預報過程中，調度人員往往會根據經驗進行洪水預報模型的選擇、參數的調整、修正預報過程等操作，以生成合格率高的預報方案，同時，也會根據預報的降雨信息，假擬多種未來可能的降雨分布，以制定多種假擬降雨下的洪水預報方案作為決策的依據。根據這些需求，該子系統設計并提供了土壤含水量計算、實時預報、人機交互修正洪水預報、假擬降雨等主要功能。

3.3 防洪形勢分析子系統

在實際調度中，調度人員需要根據落地雨和預報信息對英那河流域未來降雨進行假定，通過洪水預報模型預報未來洪水過程，并對洪水過程進行多泄流量調度，形成多方案對比分析，進而對未來的防洪形勢進行評估。防洪形勢分析子系統通過加入未來時間、未來降雨量、未來泄流量等選項，通過圖像顯示選定假定組合下的調度過程，給調度人員提供一個直觀的防洪形勢表現。

3.4 交互式洪水調度子系統

調度人員通過利用洪水預報信息進行洪水調度。在制定調度方案的過程中，操作人員希望系統能夠自動、交互地制定多個實時可行調度方案，并且可結合決策者的經驗，對這些方案作出評價，因此在該子系統中設計了“常量調度”和“交互式調度”兩種方式。其中，“常量調度”可選擇某幾個時段內采用某一常量進行調度；“交互式調度”可選擇某幾個時段內采取不同閘門開啟方式進行調度，并采用模糊優選理論結合經驗進行方案評價優選，給調度人員提供參考。

4 系統開發環境與技術

系統運行環境采用Windows7 64位操作系統，數據庫采用Mysql5.0版本，Web應用服務器采用tomcat6.0版本，java運行環境為jdk 1.8.0_92，瀏覽器采用IE8版本以上。系統采用B/S結構，運用J2EE技術框架、EasyUI、AnyChart、Ajax、Hibernate等先進技術進行設計與開發。

5 系統主要功能展示

5.1 主界面

系統主界面如圖3所示，整個界面盡量按照友好性、易操作性、靈活實用、直觀形象等需求進行設計。主要劃分為兩個部分，左側為分級導航菜單，包含洪水預報、防洪形勢分析、洪水調度、信息查詢及維護四大部分，其中整個菜單的順序按照一次完整的預報調度步驟順序進行設置，符合調度人員的習慣；右側為展示性內容，包含流域概況圖和水庫實時水雨情信息表，方便用戶對整個流域的實時情況進行一個查看。

圖3 水庫防洪預報調度系統主界面

5.2 預報界面

洪水預報界面如圖4所示，主要提供預報時間設置、實時提取遙測庫數據、前期土壤含水量計算、實時預報、人機交互修正洪水預報、假擬預報等主要功能，以及增加方案、刪減方案、輸出方案、打印方案等輔助功能，用戶可通過上方菜單和快捷鍵進行相應功能的選擇。同時，用戶可通過左側圖表和右側表格區來查看洪水過程及相關信息，具有較好的直觀性。因此，該界面不但操作簡單，并且各個關鍵部分均能提供必要的技術和細節支持。

圖4 洪水預報界面

5.3 防洪形勢分析

防洪形勢分析界面如圖5所示。整個界面的設計主要遵循根據落地雨和預報信息對英那河流域未來降雨進行假定，通過洪水預報模型預報未來洪水過程，并對洪水過程進行多泄流量調度，形成多方案對比分析的流程。界面的左上區域為防洪形勢分析表，顯示英那河水庫不同時段長、不同降雨量級、不同泄流量下最高水位的情況，點擊表格某單元格，表格下面圖中會顯示該最高水位對應的預報調度過程；右側為實時數據，包含水庫實時水情和水位對比圖。

圖5 防洪形勢分析界面

5.4 調度界面

洪水預報調度界面如圖6所示。該界面是為決策者提供的洪水調度成果的最終體現。它將應用洪水預報子系統的預報成果，自動與交互制定多個實時可行調度方案，并可結合決策者的經驗，對這些方案作出評價，為防洪調度決策提供良好的支持信息。該界面上側為功能條，提供上傳方案、下載方案、增加方案、刪減方案等功能；下方提供調度過程顯示、和調度過程數值信息，使用戶能夠全面的掌握調度過程。

圖6 洪水調度界面

5.5 信息查詢界面

信息查詢界面如圖7所示。信息查詢子系統主要包括水、雨情信息查詢、預報數據查詢和調度數據查詢。為決策者提供的各種水、雨情信息查詢的最終體現。它將應用洪水預報子系統的預報成果和洪水調度子系統的調度成果，交互式查詢各種水、雨情信息，為防洪調度決策提供良好的信息支持。左側目錄樹顯示可查詢項，右側顯示被查詢項的圖表信息。

6 結語

圖7 信息查詢界面

英那河水庫防洪調度決策支持系統通過采用B/S結構，運用J2EE技術框架、EasyUI、AnyChart、Ajax、Hibernate等先進技術進行三層模式的設計與開發。該系統能夠通過自身的數據庫管理子系統進行數據的提取與整編，并根據實時水、雨工情信息，利用洪水預報子系統進行實時或假擬未來降雨的洪水預報，進而通過生成的洪水預報方案，進行防洪形勢分析和水庫調度方案的交互制定，最后采用模糊優選理論結合經驗進行調度方案的評價優選，給調度人員提供參考。該系統自上線運用以來，不但運行穩定，而且操作方便，功能豐富，并且由于其自身B/S結構的特點，使得后期維護比較方便，在英那河水庫的防洪減災方面發揮了重要作用。

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TV8

A

1006—7973（2017）10-0073-03

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.032