水文自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)在洪水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

邱天堯，張立剛，梁秀日方

（松遼水利委員會(huì)水文局黑龍江中游水文水資源中心，黑龍江 佳木斯 154000）

1 現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，水文自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)在水文測(cè)報(bào)方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中一個(gè)十分重要的方面就是水位及降水方面的應(yīng)用。水文監(jiān)測(cè)技術(shù)正在逐步向由自動(dòng)化代替人工觀測(cè)的方向發(fā)展，水文自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)通過(guò)自記設(shè)備獲得水位及降水實(shí)時(shí)信息,實(shí)現(xiàn)水位、降水?dāng)?shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸。自動(dòng)化水文監(jiān)測(cè)技術(shù)及相關(guān)設(shè)備開(kāi)始廣泛應(yīng)用于松遼委水文局黑龍江中游水文水資源中心（以下簡(jiǎn)稱“中游中心”）各水文站，用于水位、降雨、氣象等多方面內(nèi)容進(jìn)行有效自動(dòng)測(cè)算。有效地利用GPRS 網(wǎng)絡(luò)通信建立水文要素測(cè)報(bào)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模式。河道實(shí)時(shí)水位及實(shí)時(shí)降雨量等多種遙測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)在洪水預(yù)報(bào)作業(yè)中的有效應(yīng)用，使水文要素的實(shí)時(shí)情況能夠得到全面地收集，以更加準(zhǔn)確及時(shí)的方式獲取水文要素?cái)?shù)據(jù)。中游中心水情科需要收集4 個(gè)站的水文要素，并且將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給中游中心遙測(cè)終端。目前，水情科主要的信息傳遞工具是GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠及時(shí)將相關(guān)水文遙測(cè)數(shù)據(jù)信息向后方的水文遙測(cè)平臺(tái)進(jìn)行傳遞，這樣極大地提高了水文要素信息的效率及時(shí)效性、準(zhǔn)確性。

2 水文自動(dòng)化遙測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性

水文自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)在洪水水情要素采集中的應(yīng)用，保證了水文要素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)效性。通過(guò)水文遙測(cè)設(shè)備，利用通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做到在線顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)了解中游中心4 個(gè)水文站控制圍內(nèi)的各種水情信息情況。水文自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)接收平臺(tái)具有進(jìn)行大量數(shù)據(jù)計(jì)算功能，能夠同時(shí)計(jì)算4 個(gè)遙測(cè)點(diǎn)位的水情數(shù)據(jù)，水情測(cè)報(bào)的工作效率得到大幅提升，能夠更加精準(zhǔn)地控制時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和發(fā)送，可以收集每小時(shí)河道水位數(shù)據(jù)及每分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)。

3 洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行模式

通過(guò)計(jì)算以往標(biāo)號(hào)洪水水位數(shù)據(jù)及降雨量數(shù)據(jù)，采用流體力學(xué)、水文學(xué)、水力學(xué)等方法公式建立實(shí)用且有可變參數(shù)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算洪量。預(yù)報(bào)作業(yè)過(guò)程中，以實(shí)時(shí)雨量、水位、堤防等各類實(shí)時(shí)信息作為參數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的方法，得出洪水水位、流量、洪水變化過(guò)程、洪水量級(jí)等洪水信息進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。

預(yù)報(bào)區(qū)域結(jié)構(gòu)是根據(jù)預(yù)報(bào)區(qū)域地形地貌及雨量采集站站點(diǎn)分布的空間特征，將水位數(shù)據(jù)和降雨數(shù)據(jù)作為預(yù)報(bào)控制區(qū)域的基本要素，按照一定標(biāo)準(zhǔn)區(qū)塊化，可以依據(jù)控制區(qū)域地形分布特征將控制區(qū)域劃分成若干子區(qū)間，其中每個(gè)水位站包含有集水面積、控制站、雨量站及該水位站控制區(qū)域與預(yù)報(bào)斷面點(diǎn)的關(guān)系結(jié)構(gòu)。這種子區(qū)間分區(qū)很清晰，容易勾連組成，能較好地反映出控制區(qū)域的自然屬性，且符合水情預(yù)報(bào)方案要求的每個(gè)要素之間要有一定相互關(guān)聯(lián)。

4 洪水預(yù)報(bào)自動(dòng)化遙測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用

1）洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)建立預(yù)報(bào)模型

洪水預(yù)報(bào)未使用自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算洪水預(yù)報(bào)模型需要人工摘錄測(cè)站歷史資料。測(cè)站歷史資料摘錄是對(duì)人工觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄摘錄并計(jì)算，人工觀測(cè)數(shù)據(jù)多為每日1 段制，而自動(dòng)化遙測(cè)方式的數(shù)據(jù)可以收集任意所需的時(shí)段，可分為每分鐘或每小時(shí)或更多時(shí)間段。因此，在使用特定時(shí)段數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要對(duì)特定時(shí)段水位、雨量進(jìn)行組合或分解處理，雨量值采取算數(shù)平均法分配方式。

2）洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)洪水預(yù)報(bào)作業(yè)

自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展使得信息化、自動(dòng)化的程度逐步增加，水文數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸、實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)處理功能，為洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)使用水情信息提供了便利條件。當(dāng)下洪水預(yù)報(bào)工作越來(lái)越重要，對(duì)短預(yù)見(jiàn)期洪水預(yù)報(bào)成果精度要求達(dá)到乙級(jí)以上。因此，就需要通過(guò)水文自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳遞和數(shù)據(jù)接收平臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算；提取預(yù)報(bào)需要的實(shí)時(shí)水位及降水量數(shù)據(jù)信息，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整多模型公式的方法來(lái)實(shí)時(shí)校正參數(shù)并計(jì)算成果，來(lái)降低短預(yù)見(jiàn)期洪水預(yù)報(bào)作業(yè)時(shí)間，提高了預(yù)報(bào)精度。

5 結(jié)語(yǔ)

中游中心通過(guò)采用自動(dòng)化遙測(cè)水文數(shù)據(jù)替換洪水預(yù)報(bào)方案編制中需要人為拆分組合計(jì)算的數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)洪水過(guò)程中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理，并能快速得出預(yù)報(bào)方案。進(jìn)行實(shí)時(shí)短預(yù)見(jiàn)期洪水預(yù)報(bào)作業(yè)，通過(guò)收集實(shí)時(shí)變化的水位及降雨量信息給預(yù)報(bào)模型不斷更新參數(shù)，達(dá)到提高洪水預(yù)報(bào)成果精度、預(yù)報(bào)效率、成果質(zhì)量。