流域洪水預報

淮河七江河，積，廢黃河淮河系沂沭泗系。淮河流域南北渡，化劇烈，極易洪澇災害區。汛，淮河幹流游區產暴雨洪迅速彙集游，遊河降突緩，泄暢，沿淮湖泊、窪滯蓄洪。遊河網區鍋底狀窪，遇暴雨極易形洪澇災害。針淮河流域洪，確“蓄泄兼籌”治淮針，流域興建系列防洪程。區修建庫，游辟蓄洪區、整治固堤防，游拓寬河，辟江，增流域流泄量程。治淮建設，淮河流域基形套較完整防洪程系，防汛抗旱增強，完依賴程措施提防洪標準抗旱，僅周、投資，且某標。該努提防汛抗旱程，強防汛抗旱非程措施建設，充科技術，改造提升傳統防洪減災段。

建設淮河流域洪預調系統防災減災非程措施，系統建設提息效準確，提預精，完善預調段，增強防汛抗旱指揮決策科，充揮程減災

流域洪預指根據徑流形基，流域降雨，預流域斷洪量洪程。稱徑流量預(亦稱產流量預)，稱徑流程預（亦稱匯流預）。

天然預見期為流域內距出口斷面最遠點處的降雨流到出口斷面所經歷的時間，天然預見期的長短隨流域而異。若能提前預報出本次降雨量及其時空分佈，則預見期可延長。徑流形成包括產流過程和匯流過程，但實際上它們在流域內是交錯發生的、十分複雜的水文過程，為分析計算方便，通常將它們分為產流和匯流兩個階段，由產流過程預報徑流量，由匯流過程預報徑流過程。

系統現狀

目前所開發的系統大多是各個獨立的小系統，而且開發時間早，從淮河防汛特點出發，預報調度密不可分，且現有的淮河決策支持系統等在功能上不盡完善，結構不盡合理，一些核心軟體只是提出了框架，內容不多，作業範圍小。從總體上看，尚未能把信息處理、汛情分析、預報、調度、信息服務等工作環節有機的組合起來形成能為全流域防汛指揮和防汛調度提供決策支持的系統。

過去開發的系統大多是水文學模型，由於水文學方法的局限性，系統在淮河行蓄洪區和水利工程調度運用后的效果分析與不同調度方案的模擬方面難以實現，特別是防洪工程的啟用對洪水特性的改變更是難以模擬，而防汛調度最關心的正是防洪工程對洪水特性的干預，往往去依靠專家經驗來解決，難免有其局限性和存在較大的誤差，不能有效滿足科學調度的需要。另外在應用氣象數值預報、GIS、RS和社經信息等方面的分析計算也尚需進一步提高。

開發任務

系統開發的主要任務就是將系統建設為集信息處理、分析、預報、調度和信息服務於一體的淮河流域洪水預報調度系統。

系統建設過程中充分利用淮委及流域四省已有的模型，將經驗方案研製、實時校正模型、水文水力學耦合模型、淮河流域電子沙盤製作及干支流重點河段三維可視化、防洪形勢自動分析模型、調度方案制定模型、調度模擬模型以及調度方案評價模型作為開發的重點。

開發目標

充分利用已有的實時水雨情、工情信息和網路平台、數據平台，初步實現防汛信息資源的交換與共享，提高信息資源的開發應用能力與水平，提高預報精度，改善調度手段，達到全面提升淮河流域防汛指揮能力的目的。在3～5年的時間內，建立起淮河流域洪水預報調度系統，系統整體達到國內領先水平。

功能結構

建立淮河流域洪水預報調度系統，非傳統意義上的程序，也不是若干個應用程序以資料庫為中心簡單的捆綁方式的集成，而是要求從軟體系統工程的角度出發，考慮到系統建設后的長期可維護性、可擴充性和可升級性等要求，建設一個綜合運用多學科、多種現代信息處理技術，具有先進水平和較大難度的系統。因此系統的總體設計（《淮河流域洪水預報調度系統總體設計》完成於2004年，本文重點是對其進行概述）在本系統的建設中尤為重要。

系統總體功能結構是以GIS為運行平台，資料庫技術、模型庫技術為支撐，採用最新的軟體集成技術與信息處理技術，對系統進行開發與建設。系統的軟體結構以C/S（Client/Server）結構為主，部分採用B/S（Browser/Server）結構。

根據洪水預報調度特點，重點建設的系統及功能如下：

（1）汛情監視與預警系統

系統通過實時採集氣象、雨情、水情等數據以及其它類型的監測數據，通過採集氣象衛星雲圖、氣象雷達圖獲取的監視數據，全天、自動檢索汛情發展及其變化過程的信息。當有危險信息出現時，自動發出報警信號，同時將此信息記錄到資料庫中，達到預警與報警的目的，使決策者能夠及時掌握最新信息，為方案的制定贏得時間。

（2）洪水預報系統

根據實時水雨情信息和降雨預報過程，完成流域的洪水預報，結合洪水調度成果、專家經驗進行集體會商和綜合分析，提出綜合的洪水預報調度結果。具體開發三大類模型，即降雨徑流模型、河道洪水演進模型和實時校正模型。

（3）洪水演進系統

洪水演進系統主要模擬河道、行蓄洪區及堤壩潰口后的洪水演進情況，重點是模擬淮河流域主要干支流的洪水過程，行蓄洪區的淹沒過程、淹沒範圍、淹沒水深等，並通過二、三維可視化的方式表達出來，為防洪調度及洪災損失評估等提供直觀決策依據。

（4）洪水調度系統

根據洪水預報等信息成果，對水庫（群）、閘壩、行蓄洪區、湖泊、河道、堤防等進行調度，具有模擬調度和實時調度功能。

（5）災情評估系統

洪澇災情評估系統建立在洪災損失評估模型基礎上，結合淮河流域的洪災特性，重點評估行蓄洪區啟用前後的洪災損失，為行蓄洪區的調度決策、災后評估提供依據。

（6）水利工程信息管理系統

水利工程信息管理系統包括水利工程基本信息管理和工程運行動態信息管理，主要功能是信息查詢、表達與分析。

（7）防汛地理信息系統

實現所有與防汛業務有關的基礎地理數據的顯示與查詢功能（如電子沙盤平台下），包括水系、地形地貌、道路、行政區劃分佈等信息，需要以地圖圖形方式顯示與查詢，地形能以三維方式顯示等。

（8）防汛信息服務系統

防汛信息服務系統的功能就是在地圖環境中實現對防汛相關的基礎背景信息、水情、雨情、氣象信息、工情信息、防洪物資調度信息等防汛抗旱相關信息的可視化查詢、空間定位、統計分析與專題圖製圖輸出等，為淮河流域防汛決策會商時提供全面準確及時的信息服務。

（9）會商系統

防汛期間，防汛指揮部隨時都要根據各地的雨情、水情、工情等及時對防汛、搶險、救災作出決策。防汛決策過程的一個重要形式是會商制，即防汛決策部門面對轄區內的汛情形勢，通過多方討論作出準確的科學判斷，對防汛工作進行嚴密部署，下達相關部門實施。系統開發中應充分利用地理信息系統的優點，使系統更加靈活，界面操作功能更加完備，可視化效果進一步提高。系統應覆蓋整個淮河流域，但又根據需要建立重點關注區域會商系統。

主要技術特點

（1）基於XML的WebGIS應用構架

WEBGIS技術是以WWW方式發布地圖數據及相關的屬性數據的一項技術，為用戶提供空間數據及相關屬性數據的瀏覽、查詢和分析的功能。在WebGIS中引進XML，有助於實現地理空間數據的標準化、結構化。便於網上查詢和搜索，便於信息參與數字地球的資源共享，提高WebGIS服務的互操作性，減少伺服器和客戶之間的頻繁交互，從而提高GIS用戶的互操作速度。

（2）GIS技術應用

地理信息系統(GIS)技術能夠處理其空間定位特徵，能將其空間和屬性信息有機地結合起來，從空間和屬性兩個方面對現實世界進行查詢、檢索和分析，並將結果以各種直觀的形式，形象而不失精確地表達出來。

（3）系統軟體平台

根據系統建設的需要，通過綜合分析和歸納各個子系統開發對軟體環境的具體要求，並在廣泛深入調研各種軟體技術及開發工具的可用性、成熟性、先進性等方面的基礎上，提出系統開發運行的軟體環境。

（4）系統硬體環境

本系統依賴於現有的部分硬體條件，包括內部區域網、水文自動測報系統、以及現有的通信網路，還有淮委現有多台資料庫伺服器以及其它相關的網路設備等來進行建設

系統集成是實現大系統一體化運行的系統工程，是根據系統總體設計，對各子系統、功能模塊進行有機組織，協調各子系統、功能模塊運行，從而實現系統內各子系統、功能模塊的一體化運行與對系統的有效管理。

淮河流域洪水預報調度系統，無論功能體系還是技術支持系統均包含多個次級功能系統和技術系統，且次級功能系統和技術系統又是由各功能和技術模塊組建而成。系統集成過程是實現各功能和技術模塊的有機組建。

系統的集成與系統設計緊密結合，參與系統軟體、硬體開發環境配置、系統功能、系統結構、數據流程、數據結構、數據介面、數據傳輸等技術設計，指導各模塊的技術開發。各具體系統集成既有縱向功能大體系及其子功能系統的縱向功能體系集成，又有橫向技術層及其各層面的橫向技術集成。系統的集成應遵循以下原則：縱橫一體化集成、可配置化集成和底層集成。

集成方式大致可分為可執行程序集成和源代碼集成。底層集成側重以源代碼以及動態庫為基礎的系統集成。底層集成是系統一體化高效運行的重要保證，底層集成才是真正意義上的無縫集成。

實際的系統功能集成的要求是由用戶確定的，為此在功能集成中要設計可配置構件。系統開發者提供的主要是系統集成平台（集成器），具體的運行系統可據業務需求由用戶系統管理員配置組成。系統功能配置的數量、規模、內容、功能、對象不受限制，只受系統內技術層的信息處理能力及其信息資源限制。系統可配置化集成不僅表現在系統的功能可配製，而且是系統空間GIS對象可配製、各對象相關屬性數據可配製，處理相關數據及表達相關信息的模型可配製，系統表達方式與效果的可配製。

其中技術層面的集成是系統集成的核心，決定系統運行成敗、優劣的關鍵。對於集成來說，主要是指運行管理、模型庫、資料庫等技術層面之間的集成，各系統及其子系統都存在與技術層面及其子層面之間的集成關係。此外，系統集成中還應重點解決與原有系統的集成以及與部委省系統的集成。

流域洪水預報方法常用的有實用預報方案和流域水文模型。實用預報方案即用實測的雨洪資料建立起降雨徑流經驗相關圖和由實測洪水過程線分析出來的經驗單位過程線，對降水所形成的徑流量及洪水過程進行預報。流域水文模型是從系統的角度來模擬降雨徑流關係。

以流域為系統，降雨過程作為系統的輸入，經過系統的作用，流域出口流量過程作為系統的輸出。因此，建立降雨徑流模型，首先要建立模型的結構，並以數學方式表達，其次要用實測降雨徑流資料來率定及調試模型參數。隨著人們對流域上產、匯流過程認識的深入和計算機的發展，產生了大量的流域水文模型，較多的是用於水文預報方面，目前我國有代表性的是新安江模型。

洪水所造成的經濟損失和社會破壞作用是無法估量的。以淮河1991年、2003年洪水為例，1991年淮河洪水干堤沒有決口，但運用了17個行蓄洪區，直接經濟損失340億元；2003年淮河洪水來勢兇猛，洪峰接踵而至，但經過科學調度，發揮治淮工程作用，軍民團結抗洪，淮河幹流沒有出現重大險情，這與近年來加強非工程措施建設，為科學調度決策提供技術支持是分不開的。

淮河流域防汛抗旱減災等非工程性措施，淮河幹流水污染嚴重，水環境為本地區敏感的環境因子，但非工程措施不增加新的污染源，對水文情勢也無影響，因此本工程的實施對本地區水環境無影響，從環境保護角度看，本工程是可行的。本工程的建設，不涉及永久佔地，無房屋拆遷等問題，因此對群眾生活基本無影響。

實施將提高時效性，有利於保護廣大人民群眾的生命財產安全，為淮河流域的經濟和社會發展創造良好的條件，社會效益巨大。系統建成后，洪水預報精度進一步提高，信息發布更加及時，調度決策更加科學合理，將進一步提高淮河流域洪水預報調度現代化水平。