一、產品概述

洪水預報調度系統(tǒng)是以實時雨水情信息的采集、存儲和管理為基礎，構建各類水文預報方案，運用水文業(yè)務模型和計算機技術并結合專家經驗進行預報和調度，服務于防汛抗旱的信息化服務平臺，系統(tǒng)能夠進一步提高洪水作業(yè)預報的精度、時效性和預見期，為防洪調度提供更加科學、快捷、有效的支撐服務。

二、系統(tǒng)架構

洪水預報調度系統(tǒng)總體架構

系統(tǒng)主要采用三層架構設計，層次和邏輯清晰，降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護的成本，同時提高了系統(tǒng)的可擴展性。其中表示層向用戶提供豐富、靈活和交互的操作頁面，表示層采用插件的形式進行開發(fā)，能夠根據(jù)用戶的實際需求靈活配置用戶所需的功能模塊。業(yè)務邏輯層實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務功能的核心層，業(yè)務邏輯層針對不同的業(yè)務功能以組件式的方式開發(fā)，如數(shù)據(jù)時段化處理組件、面雨量計算組件、預報計算組件、水庫調洪組件、預報模型組件等等，降低各個模塊之間的耦合度，提高業(yè)務模塊的復用性。數(shù)據(jù)訪問和存儲層通過使用腳本語言或編程語言提供對數(shù)據(jù)的簡化編程訪問。以接口的形式進行開發(fā)，通過配置文件進行配置使系統(tǒng)能夠兼容SQL Server、Oracle等多種數(shù)據(jù)庫。

三、產品功能

基礎信息

基礎信息模塊實現(xiàn)對洪水預報系統(tǒng)所需的基礎信息的查詢和維護，為系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)支撐。該模塊由站點管理、水庫管理、未來降雨、水位流量關系四個部分組成。

圖 測站管理

數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)從實時數(shù)據(jù)庫中提取雨水情資料，并按預報方案的時段長對數(shù)據(jù)進行時段化處理，并以圖形和表格的形式對數(shù)據(jù)進行展現(xiàn)和人工進行修正的功能。該模塊由實時數(shù)據(jù)子功能模塊組成。

圖 實時數(shù)據(jù)處理

方案管理

方案管理模塊實現(xiàn)創(chuàng)建預報方案、查詢修改預報方案、導入導出預報方案、歷史資料整理、洪水場次劃分、水文模型方案參數(shù)率定、降雨徑流相關圖和單位線的率定等功能。該模塊有方案查詢、單站方案、區(qū)域方案、歷史數(shù)據(jù)、方案率定、P+Pa~R制作和單位線率定等功能組成。

圖 方案查詢

預報作業(yè)

模型預報功能實現(xiàn)對水文模型和API方案的實時預報和模擬預報功能，實現(xiàn)對水庫站的調洪演算功能，實現(xiàn)對河道站的水位流量轉換功能。

圖 模型作業(yè)預報

預報成果

預報成果模塊實現(xiàn)對已保存的預報成果的查詢、刪除操作，實現(xiàn)對同一預報斷面不同預報方案或不同預報人員預報結果的對比，實現(xiàn)對預報結果的發(fā)布入庫功能，實現(xiàn)對預報成果的精度評定且可以查詢方案的各洪水場次的精度評定結果，實現(xiàn)預報成果的發(fā)布以及對發(fā)布成果的檢索和評定。該模塊由成果管理、精度評定、成果發(fā)布、成果檢索和成果評定組成。其中成果管理、精度評定的數(shù)據(jù)來源是預報專用庫，而成果發(fā)布、成果檢索和成果評定的數(shù)據(jù)來源是省局實時數(shù)據(jù)庫。

圖 成果管理

模型管理

模型管理模塊實現(xiàn)對預報模型的新增、刪除、查詢、導出操作。該模塊由模型管理、模型查詢兩個部分組成。對于常用的預報模型已經內置在系統(tǒng)中，所以該模塊基本上可以不用操作。當在現(xiàn)有模型接口的基礎上開發(fā)出新的預報模型時，可以通過此模塊導入到系統(tǒng)中共預報系統(tǒng)使用。

圖 模型管理

四、平臺特色/功能亮點

流域方案編制的簡易性：系統(tǒng)以概化圖的思想，將集水區(qū)間、入流單元、預報斷面、河道等節(jié)點以不同的圖形概化成相應的節(jié)點控件，通過拖拽各個節(jié)點控件，然后使用連接線對節(jié)點進行連接就可以構造出流域中各節(jié)點以及各節(jié)點之間的關系，通過設置各節(jié)點的屬性可以選擇各節(jié)點采用的預報模型和河道匯流方式。

兩個自動服務的簡便性：系統(tǒng)服務器端采用了預報數(shù)據(jù)自動處理服務和自動預報服務，預報數(shù)據(jù)自動處理服務能夠定時的將實時雨水情數(shù)據(jù)按預報方案所需的格式進行處理入庫，提高預報作業(yè)的響應速度；自動預報服務能夠對設定的預報方案按的時間間隔進行滾動預報，當預報結果超出預警值時能夠及時提醒值班人員注意，給值班人員帶來極大的便利。

預報作業(yè)的實用性：系統(tǒng)在預報作業(yè)時能夠一次性同時對多個預報方案進行計算，便于預報人員進行比較分析；在模擬預報時能夠一次性同時計算多種未來降雨的情況，能夠更好的為決策服務。

水庫群聯(lián)合調度時的簡便性：系統(tǒng)在多水庫聯(lián)調時上游水庫可以調用水庫默認的調度計劃進行自動的調洪演算；也可以人工在聯(lián)調時進行干預，可以在人工完成上游水庫調洪的情況下繼續(xù)下游水庫的調洪。

五、技術特點

1)基于DEM高程數(shù)據(jù)的洪水預報方案的編制：洪水預報系統(tǒng)中預報方案是基礎，所以如何能夠快速方便的構建預報方案是洪水預報系統(tǒng)中的關鍵環(huán)節(jié)之一。預報方案編制從業(yè)務內容上分為預報斷面流域邊界的確定、預報模型選擇、預報方案編制和模型參數(shù)率定。系統(tǒng)通過DEM高程數(shù)據(jù)提取河網、自動劃分流域邊界并計算該流域的面積；通過在地圖上點選雨量站并采用泰森多邊形法計算雨量站的權重；通過友好的界面操作完成方案基本信息和方案模型的選擇；采用遺傳算法和不同的目標函數(shù)對模型參數(shù)進行率定。

2)預報模型庫的建立：預報模型采用模塊化結構，實現(xiàn)預報模型與系統(tǒng)獨立，采用統(tǒng)一的接口進行模型的開發(fā)，并使用模型管理功能將預報模型導入系統(tǒng)中，便于預報模型的擴展和復用。

3)交互式的預報作業(yè)：交互式預報能把過去只能由預報員人工進行的洪水預報結果的綜合分析功能納入到系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的一個重要組成部分，能夠使預報員的專家經驗得到充分的發(fā)揮。系統(tǒng)在預報業(yè)務的各個環(huán)節(jié)都加入人工交互的操作，如降雨量數(shù)據(jù)交互、預見期降雨交互、模型參數(shù)交互、次洪單位線交互、水位流量關系線交互等，交互的方式采用表格、圖形等更加直觀、簡便的方式進行。

六、典型案例

1.安徽中小河流預警預報系統(tǒng)

圖 項目主界面圖

2.山東中小河流預警預報系統(tǒng)