余姚市防洪调度决策支持系统及其实时校正技术

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1、余姚市防洪调度决策支持系统及其实时校正技术张松达夏梦河唐永祥摘要：余姚市防洪调度决策支持系统曾获浙江省科技进步三等奖。本文对该系统的结构及功能以及作为关键技术的实时校正技术作了介绍，与同行交流。关键词：防洪；调度；决策；支持系统；结构；功能；实时校正技术一、前言余姚地处浙江省东北部。面积为１５２７平方千米，人口为８５万人。境内南部为四明山区，中部为姚江冲积平原，北部为杭州湾滨海平原。中部的姚江谷地，地势低洼，一般在１畅６０ｍ左右，最低处仅为１畅００ｍ。余姚气候属亚热带季风气候区，雨量充沛，四季分明。年降水量在１５５０ｍｍ

2、左右。２００７年，余姚在全国综合实力百强县（市）中排名第１８位。为了适应经济的进一步发展，余姚市在进一步构筑和完善防洪安全保障工程体系的同时，立项开展了余姚市防洪调度决策支持系统的研制。在上级部门的重视和支持下，通过与有关科研院校的大力协作，经过几年努力，于２００５年建成了这一先进的高科技的防洪调度决策支持系统。投入运用四年以来，效果十分理想，在余姚市的防洪工作中发挥了重要作用。二、系统结构及功能（一）系统结构余姚市防洪调度决策支持系统由５个子系统组成，即防洪信息采集子系统、防洪通信子系统、防洪计算机网络子系统、水利地理

3、信息子系统和防洪预报调度子系统。１．防洪信息采集子系统这一系统主要有水情数据自动采集系统、工情图像实时监控系统和卫星云图接收显示系统。在［１］全市小以上水库、重要河段、水闸、海岸、边界和雨量控制点分别布置了６５个遥测站点，其中有４９个雨量观测点、４４个水位、潮位观测点、４个风向风速观测点、１个蒸发观测点、３个气温气压观测点和２个墒情观测点，全部实现了自动采集。还建立了基于光纤网的远程图像监控系统。主要监控位置为大中型水库等重要水利工程的运行情况。实时图像全部由光纤传输至市三防指挥中心。同时，为了及时迅速掌握了解气象情况、

4、建立卫星云图接收系统。２．防洪通讯子系统和计算机网络子系统主要建设了基于超短波无线通信的水情遥测传输系统，基于ＰＳＴＮ的水情语音查询、报汛系统，基于ＧＳＭ的手机便携机数据查询及短消息报汛系统；基于涉及卫星的电话语音系统，基于党政内网的远程会商系统，实现省、宁波、余姚、乡镇和水利工程管理单位五级防汛指挥的双向视频对话。建立了市防汛指挥中心计算机局域网络系统和覆盖全市的防汛计算机广域网络系统，并建立了余姚市防洪调度决策支持系统及其实时校正技术４９３余姚水利网站。３．水利地理信息子系统为防洪调度提供综合性水利信息平台。这一系统

5、由数据库管理系统、多媒体超文本管理系统、工情管理系统、汛情监视系统、信息发布系统、模型可视化系统组成，集工情、雨水情、远程图像、调度预报模型、分布计算于一体的统一管理平台，系统采用空间分辨率２畅５ｍ的Ｓｐｏｔ５遥感影像作为数据源，还建立了余姚市全境的Ｓｐｏｔ５正射影像图和基于１∶１００００的ＤＥＭ数据的三维飞行模拟。４．防洪预报调度子系统为了使整个系统能真实地反映降水和洪水的变化情况，采用实时校正的河网非恒定流计算模型。（１）河网非恒定流方程组河网非恒定流方程组由河段方程等方程组组成。其中河段方程为圣维南（Ｓａｉｎｔ-Ｖ

6、ｅｎａｎｔ）方程组：抄抄zQ＋＝０B抄抄ts２１抄抄抄vvvzQ＋＋＋２２＝０抄抄抄gtgssFk考虑到为平原河网，采用上述形式。如果把河网扩展到山区，面对水跃等更为复杂的水流，则需严格采用守恒律组，并用激波装配法或激波捕捉法等推求满足熵条件的浅水动力弱解。河网非恒定流非线性方程组，用牛顿（Ｎｅｗｔｏｎ，Ｉ．）迭代法求解。（２）河网概化对全市河流、湖泊及河汊、闸汊点进行了概化。余姚市防洪调度决策系统非恒定流计算河网概化图、概化湖泊１９个，集中入流通１７个，边界点２３个，河汊点４０个，闸汊点２０个，断面１８４个。（３）边界

7、水（潮）位及集中入流预报整个边界点２３个，其中流量边界１１个，水位边界１２个，潮位边界３个。水（潮）位边界：上虞进入余姚的水位边界４个、慈溪４个、江北１个，这些边界均安装有水位遥测站。主要有３个潮位边界，其中２个为余姚境内出海闸，１个为姚江大闸甬江潮位。水位和潮位采用有限记忆线性最小二乘估计理论确定。集中入流：山区非水库控制区采用流域水文模型计算直接确定。单元面积的划分主要考虑降雨均匀，并有一定的雨量站，共划分了１６个单元。汇流计算中考虑到降雨分布不均和雨量大小对径流成分的影响，我们根据降雨大小并结合流量分别计算出了３条

8、无因次单位线，较好地消除了面积影响。山区水库控制区按批准的控制运用计划并结合实际情况通过调洪演算确定。（４）平原圩垸电排区和非圩垸电排区流量或交换水量分别采用河流、水闸和泵站３种类型的概湖方程确定。（５）调度方案决策向量由２０个决策变量组成的２０维决策向量，包括大中型及重要水库的下泄流量、主要水闸的开启孔数、开启高度