楊舒揚

巢湖市水務(wù)局 安徽巢湖 238000

洪澇災(zāi)害是我國損失最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。為運用非工程措施減輕洪澇災(zāi)害損失，我國開展了國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程建設(shè)。2009年3月，水利部水利信息中心編寫了國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)《中央洪水預(yù)報系統(tǒng)需求說明書》，要求開發(fā)國內(nèi)目前常用的25個洪水預(yù)報模型和通用方法，建立預(yù)報模型庫，為中央洪水預(yù)報系統(tǒng)和7大江河洪水預(yù)報系統(tǒng)提供模型支持。中央洪水預(yù)報系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)堅持適用性、可用性、易用性、可擴展性、可移植性和可維護性等原則。根據(jù)中央洪水預(yù)報系統(tǒng)的建設(shè)原則，需要選擇一種能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)易用、可移植和可擴展的開發(fā)模式。從目前的技術(shù)來看，組件的開發(fā)模式是最好的，因此，本文在洪水預(yù)報模型組件化方面進行探索和實踐，按照洪水預(yù)報模型結(jié)構(gòu)和邏輯上的特性，將國內(nèi)常用的12個洪水預(yù)報模型劃分成多個相互獨立的模塊，并按照組件封裝技術(shù)將其封裝成組件，再按照組件的搭建模式將其搭建成洪水預(yù)報模型，同時針對具體流域?qū)崿F(xiàn)其應(yīng)用。

1 概述

水電水利工程建設(shè)的全過程就是分時段對水流進行控制和疏導(dǎo)的過程,施工導(dǎo)流大多數(shù)選擇在枯水期的數(shù)個月內(nèi)進行。因此,選擇合理的施工洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、確定合理的枯水期設(shè)計洪峰流量和洪水過程線是確定導(dǎo)流建筑物規(guī)模的關(guān)鍵。施工期洪峰流量主要取決于施工期流量、暴雨資料的統(tǒng)計計算。在實際中小型水利工程計算中,通常只能收集或利用地區(qū)綜合法得到工程所在地多年內(nèi)全年逐月的日最大暴雨統(tǒng)計資料。由于缺乏實測的流量資料和暴雨的不同時段的統(tǒng)計資料,在中小型水利工程全年設(shè)計洪水和校核洪水的計算時,通常采用《暴雨徑流查算圖表》的方法查算暴雨參數(shù),利用綜合單位線法或推理公式法進行計算。但是,施工期的洪水計算一般很難收集到準(zhǔn)確的長系列流量資料和逐年的不同時段的最大暴雨的統(tǒng)計資料,由于缺乏施工分期洪水計算的依據(jù),無法準(zhǔn)確計算施工洪水流量,影響施工導(dǎo)流設(shè)計的準(zhǔn)確性和合理性[1]。在缺乏資料的情況下,常用的施工洪水計算方法是根據(jù)統(tǒng)計施工期實測的最大24h暴雨參數(shù),利用全年的最大1、6、72h的暴雨均值與24h暴雨參數(shù)的比例關(guān)系分別得到最大1、6、72h的暴雨參數(shù),按施工期暴雨變差系數(shù)與全年暴雨變差系數(shù)相同的情況,并用推理公式或者單位線進行計算,但是上述計算比較繁瑣。

2 受凍土影響流域產(chǎn)匯流規(guī)律分析

本文以永翠河流域為例介紹相關(guān)圖法在凍土影響流域的預(yù)報應(yīng)用。流域地貌屬小興安嶺山地特征，位于我省凍土分區(qū)南部，流域下墊面自1月中旬至翌年4月中旬處于封凍狀態(tài)。一般在7月時，流域下墊面少數(shù)地方上層凍土才完全解凍，其余地區(qū)，尤其是山地陰坡等低洼地帶，始終存在島狀多年凍土，最大深度2.0m左右，凍土分布面積和深度自上游至下游逐漸減小。流域產(chǎn)匯流受凍土影響分析：流域內(nèi)的凍土可以在降雨入滲、蒸發(fā)、坡地匯流等多個方面影響流域的產(chǎn)匯流規(guī)律。凍土透水性較弱降雨無法大量滲入地下，會增加地表凈流的產(chǎn)流量，再就是由于凍層使流域地表和地下水的蒸發(fā)被抑制，實際蒸發(fā)遠(yuǎn)小于正常蒸發(fā)，遇強降雨時易產(chǎn)生大洪水。在不連續(xù)凍土區(qū)域的島狀凍土間隙區(qū)域分布較大的土壤孔隙，如果降雨強度較小時，會導(dǎo)致降雨入滲加大，流域產(chǎn)流則會偏小，這種現(xiàn)象在流域下游地區(qū)比較明顯[2]。

3 洪水預(yù)報模型組件化方法

（1）模塊劃分。根據(jù)洪水預(yù)報模型的計算過程將其劃分成各個模塊。劃分好的模塊要求相對獨立，即不與其他組件完全獨立，但自身可以獨立運算。模塊的劃分一般有兩種方法：一是按照模型的計算過程劃分，在計算過程中將模型分割成一個個模塊，每個模塊可以獨立進行運算；另一種是按照模型的邏輯結(jié)構(gòu)劃分，如新安江模型常被分成蒸散發(fā)模塊，產(chǎn)流模塊等。而按照邏輯結(jié)構(gòu)劃分并不總是可行，如薩克拉門托模型常被劃分成產(chǎn)流量計算、蒸散發(fā)計算、水分交換計算和下滲計算等模塊，而這些模塊其實并不能實現(xiàn)獨立運算，從而不能成為模塊，因此模塊的劃分一般要求劃分者對模型的邏輯結(jié)構(gòu)和計算過程非常了解。（2）組件封裝。運用組件技術(shù)、WebService技術(shù)、面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)等組件封裝技術(shù)將劃分好的模塊封裝洪水預(yù)報模型組件。組件封裝遵循上文提到的組件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，封裝后的組件有兩個接口，一個用于傳入數(shù)據(jù)和參數(shù)，另一個用于結(jié)果的輸出，兩個接口均遵循輸入輸出約束。（3）組件搭建。封裝后的組件存入組件庫，用戶定制組件庫中的組件并將其在可視化界面中搭建洪水預(yù)報模型。洪水預(yù)報模型的搭建方法有兩種：多個模型共用一個或多個組件和多個組件的組合搭建。這兩種搭建方法可以充分體現(xiàn)組件的可共用和可移植性[3]。

4 結(jié)語

因受凍土影響流域下墊面的特殊性，傳統(tǒng)單一洪水預(yù)報方法難以應(yīng)用，必須采用多方法綜合來進行凍土區(qū)洪水預(yù)報。本文所述方法預(yù)報因子雖少但對預(yù)報影響非常重要，流域值綜合反映了降雨和前期土壤含水量情況，降雨強度做為選擇線型的標(biāo)準(zhǔn)具有重要的物理成因意義。相關(guān)圖法限于自身成圖條件，對有效預(yù)報因素采用較少，外加對凍土規(guī)律認(rèn)識不夠全面深刻，本方法歷史擬合精度還較低，今后還待深入探討提高和完善。