紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化技術(shù)

唐 崗

（廣西水利電力勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 項目背景

廣西通過2010-2015年縣級山洪災(zāi)害防治非工程措施項目的實施，山洪災(zāi)害調(diào)查評價成果豐富，成績斐然，在當前廣西山洪災(zāi)害預(yù)警工作中發(fā)揮了重要的作用。基本建成了覆蓋全區(qū)山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和群測群防體系，在近年來的防御山洪災(zāi)害工作中發(fā)揮了顯著的防洪減災(zāi)效益，有效減少了山洪災(zāi)害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。但廣西山洪災(zāi)害調(diào)查主要是針對受山洪影響的區(qū)域，對于受大江大河洪水影響或受沿江梯級電站調(diào)度影響的區(qū)域具有一定的局限性。因此，現(xiàn)有的山洪災(zāi)害調(diào)查評價和山洪災(zāi)害預(yù)警體系滿足不了相關(guān)防汛部門對于沿江大范圍區(qū)域的洪水聯(lián)合調(diào)度和聯(lián)合預(yù)警的迫切需求。如何基于現(xiàn)有的山洪災(zāi)害平臺進行調(diào)查評價成果的集成、挖掘分析和拓展應(yīng)用，對支撐沿江大范圍區(qū)域的洪水聯(lián)合調(diào)度和聯(lián)合預(yù)警具有十分重要的意義。

歷經(jīng)了多年建設(shè)，紅水河沿江各縣已初步建立了山洪災(zāi)害防治非工程措施體系；依托廣西已建預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，基本滿足洪水預(yù)警預(yù)報的要求，防洪減災(zāi)社會效益顯著，同時，紅水河干流沿岸在洪水預(yù)警預(yù)報及調(diào)度對紅水河流域山洪災(zāi)害防治調(diào)查評價成果應(yīng)用提出了更高的要求。目前，如何將山洪災(zāi)害防治調(diào)查評價成果集成、挖掘分析和拓展應(yīng)用，在洪水預(yù)報、洪水模擬、預(yù)警方案和流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化建設(shè)等方面仍面臨諸多亟待解決的科學(xué)問題和工程技術(shù)難題，是紅水河流域乃至整個廣西水利事業(yè)面臨的重大課題。

2 總體思路

在流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化方面，借助信息化的技術(shù)手段，在整合、集成已建系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建設(shè)紅水河流域預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，補充完善信息匯集、數(shù)據(jù)共享、模型計算、數(shù)據(jù)服務(wù)、運行環(huán)境等功能，發(fā)揮系統(tǒng)在預(yù)警預(yù)報和調(diào)度決策中的輔助支撐作用。作為紅水河流域防洪減災(zāi)的重要支撐，洪水預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)可有效提高流域洪災(zāi)防治的快速會商、快速決策和快速響應(yīng)能力，實現(xiàn)對洪災(zāi)信息的統(tǒng)一管理，統(tǒng)一指揮，以水利信息化帶動水利現(xiàn)代化。針對流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化需求，提出紅水河流域預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化管理平臺系統(tǒng)，可為紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警管理提供技術(shù)支撐。

3 平臺技術(shù)

目前，國內(nèi)外同類技術(shù)研究成果系統(tǒng)功能單一，無法實現(xiàn)共享及聯(lián)動。而紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化平臺技術(shù)基于廣西山洪災(zāi)害支撐預(yù)警平臺，以紅水河流域為對象，創(chuàng)新集成廣西山洪災(zāi)害調(diào)查評價成果，以流域降雨預(yù)報分析、流域洪水預(yù)報、水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度、洪水河道演進等專業(yè)模型為核心，完善紅水河流域防洪調(diào)度系統(tǒng)，建立資源融合、智能預(yù)報、智慧調(diào)度、影響分析、效果評價一體化的智慧調(diào)度平臺和可視化推演體系，實現(xiàn)流域從降水分析→防洪分析→調(diào)度決策→決策評估等環(huán)節(jié)的全過程管理，提升流域防洪聯(lián)動、綜合調(diào)度會商的能力。紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化平臺技術(shù)居于國際領(lǐng)先水平。

3.1 平臺技術(shù)方案

紅水河流域內(nèi)涉及梯級水庫規(guī)模大、關(guān)聯(lián)區(qū)域多、流域水系復(fù)雜，為滿足防洪調(diào)度系統(tǒng)集成便捷、部署靈活、應(yīng)用高效、運行穩(wěn)定、維護簡易等客觀需求，以現(xiàn)行水利行業(yè)的標準規(guī)范體系和信息安全機制為保障，以山洪平臺水利業(yè)務(wù)信息的交互、共享與發(fā)布為基礎(chǔ)，將防洪調(diào)度系統(tǒng)劃分為包括數(shù)據(jù)層、模型應(yīng)用層、功能層、用戶層在內(nèi)的四層系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、調(diào)度運行、會商決策等業(yè)務(wù)目標的應(yīng)用場景支撐。紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化平臺技術(shù)框架見圖1。

圖1 紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化平臺技術(shù)框架圖

3.2 技術(shù)創(chuàng)新點

（1）將流域降雨預(yù)報分析、流域洪水預(yù)報、水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度、洪水河道演進、水庫防洪調(diào)度以及流域預(yù)警管理功能有機結(jié)合，將紅水河流域從降水分析→防洪分析→調(diào)度決策→決策評估等全部業(yè)務(wù)流程有機整合，建立資源融合、智能預(yù)報、智慧調(diào)度、影響分析、效果評價一體化的智慧調(diào)度平臺。

（2）集成山洪系統(tǒng)中的實時水雨情數(shù)據(jù)、防汛通訊錄、水庫工情等數(shù)據(jù)，并根據(jù)系統(tǒng)功能需要建立防洪調(diào)度專題數(shù)據(jù)庫，為流域洪水預(yù)報、水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度、洪水河道演進等專業(yè)模型提供支持。

（3）依據(jù)流域防洪調(diào)度的效益與風(fēng)險評價指標體系，定性、定量評估所選時間段內(nèi)各方案對紅水河流域防洪調(diào)度產(chǎn)生的總體效益、面臨的防汛風(fēng)險，以及調(diào)度次數(shù)統(tǒng)計等，為防汛調(diào)度管理人員提供視角全面、成果直觀、形式豐富的決策參考依據(jù)。

3.3 平臺集成應(yīng)用

系統(tǒng)平臺根據(jù)需要統(tǒng)一的紅水河流域的水雨情、水庫工情及Mike 計算服務(wù)要求，采用自治區(qū)統(tǒng)一部署，各市縣集成使用的方式。系統(tǒng)需要部署的內(nèi)容包括mike 計算服務(wù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、web 服務(wù)及后臺服務(wù)（見圖2）。

4 推廣應(yīng)用情況

2019 年3 月起利用項目成果開展紅水河流域洪水預(yù)報預(yù)警及水庫防汛調(diào)度，據(jù)初步統(tǒng)計，在2019年汛期，紅水河流域減淹耕地15.75萬畝，避免糧食減收37.2萬t，減免受災(zāi)人口25.7萬人次，避免了城市（縣）進水15 座次，避免了紅水河流域內(nèi)鐵路、公路、電站和沿岸鄉(xiāng)鎮(zhèn)等一批重要交通設(shè)施、重要設(shè)備和城鎮(zhèn)受淹。

根據(jù)洪澇災(zāi)害統(tǒng)計報表2019 年防洪減災(zāi)效益統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按《已成防洪工程經(jīng)濟效益分析計算及評價規(guī)范》（SL206-98）及《防洪減災(zāi)效益計算辦法（試行）》等進行計算和統(tǒng)計，2019 年紅水河流域防洪效益約為8756萬元。

圖2 紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化平臺集成應(yīng)用

紅水河流域洪水預(yù)報調(diào)度預(yù)警一體化平臺的建設(shè)，提升了流域洪水預(yù)報預(yù)警的信息化水平，為其它流域同類項目提供了一個很好的模式，有效促進了我區(qū)水利信息化、智慧化發(fā)展。