關于水庫實時水情預報調度系統開發應用研究

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展，不利于發揮水庫設施的積極作用?；诖?，利用先進技術開發水庫實時水情預報調度系統，可為水庫管理提供決策制定、全面管理的依據，最大可能地發揮系統應用的優勢。

1 水庫實時水情預報調度系統設計開發

水庫實時水情預報調度系統設計開發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。系統設計開發遵循統一規劃、對比優選、有計劃實施的開發原則，制定合理的水情預報方案，為相關部門管理提供參考依據。系統開發的過程中，需參照我國相關文件，根據文件指導落實水庫自動化系統建設任務，提高水庫實時水情預報調度系統操作的可靠性。

1.1 開發目標

水庫實時水情預報調度系統開發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、準確處理數據信息，為系統管理者提供可靠依據，對正確決策制定有促進作用。開發目標主要為：①完善水情調度監控系統，動態預報水情狀況；②建立水情調度監控系統，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；③健全遠程監控系統，全面監督大壩安全性；④搭建網絡多功能平臺，借此平臺完成數據共享、數據監控；⑤健全信息管理系統，提高數據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開發期間，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，在組件研發中最為常用，由頂層、組件、類等部分組成，應用功能主要體現在圖形繪制、水情監測、水庫數據處理、數據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

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

水庫實時水情預報調度系統支持時間自主設定，能夠及時調整數據信息，合理設置參數。具體功能優勢主要體現在以下幾個方面：

1）水情預報自動定時。系統運行于既定時刻，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。必要時，建立洪水調度計算模型，以此實現水情調度目標，合理控制水位。

4）數據編輯。基于自動化采集的水情數據啟動水庫實時水情預報調度系統，如果所采集的數據存在誤差，那么應及時調整錯誤數據，確保系統常規化運行。如果遙測水位站提供的預報值失準，應在調用數據表細致分析的基礎上進行錯誤糾正，以此提高數據分析的準確性。

5）參數設置。在收集、獲取歷史水情調度數據的基礎上進行參數調整和模型構建，重新設置系統參數，以便全面、真實反映水情情況，盡可能優化系統應用效果，對系統性能發揮有促進作用。

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。

3 水庫實時水情預報調度系統應用分析

3.1 系統分析

水庫實時水情預報調度系統設計內容包括庫水位、水庫管理監控中心、視頻監控、水閘監控、安全監控等。系統主要包括信息采集系統、信息傳輸系統、數據庫管理系統、水資源預報系統、灌溉預報系統、實時調度系統、調度評價系統、工程評價系統和系統維護系統。

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

另外，互聯網作為連接用戶以及計算機系統的重要載體，能為用戶界面設計提供可靠的網絡支持，支持人機交互操作，用戶在界面直觀觀看數據圖表，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，環境自適應能力較強。操作界面細分為信息管理界面、水情監測界面、水庫調度界面、系統管理界面等部分[4]。

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

3.2 系統應用實例

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，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安裝后，共經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預測的六次水情均達到合格標準，其中，合格、優、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，大大提高水情預報準確性，不斷優化水情調度效果，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還能提高水庫經濟效益，在搶險救災方面發揮積極作用。在系統應用中，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。為了全面發揮水庫實時水情預報調度系統的應用優勢，深入分析，優化系統運行質量，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展，通過設計開發水庫實時水情預報調度系統，對水庫水情預報調度充分掌握。依據開發原則、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，設計開發水庫實時水情預報調度系統。將該系統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、良分別為兩次、三次和一次。為了更好的發展，系統開發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應用技巧，引導水情調度工作順利推進。