清河水库人工干预洪水预报系统探析
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摘要 对洪水自动预报方法带来的误差进行了总结和分析，提出人工干预洪水预报方法，同时对人工干预洪水预报系统的功能进行了分析，提高了洪水预报精度。
中图分类号 P338 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）03-0228-01
清河水库是辽河流域的重要水利枢纽工程之一，位于辽河中游左侧一级支流清河下游，是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，兼顾养鱼等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。水库为多年调节，按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。
1 问题的提出
1.1 水文资料问题
水情自动预报需要有实时的雨量、水位、蒸发等资料作为模型输入，这些资料的问题，会引起水文预报的误差，甚至使模型无法预报。雨量资料值的偏大、偏小或缺测，会使预报的流量偏大、偏小；水位资料值的偏大或偏小误差主要影响由水位反推的入库流量，从而影响水文预报的实时修正；蒸发资料误差主要影响流域土壤蓄水量和雨间蒸发等，从而也影响水文预报的结果。
1.2 模型中间变量问题
模型中间变量，就是指模型中随时间变化的状态变量初始值。水文模型常有的中间变量为流域土壤蓄水量、坡面退水流量、河网退水流量等。由于模型中间变量是时空变化的，需要由水文资料作为模型输入，时间上连续的递推估计。如果水文资料有误差，或模型计算不连续，都会引起模型中间变量的误差，从而影响洪水预报的精度。
1.3 系统管理软件问题
由于系统管理软件问题，不调用水情预报软件会引起水情自动预报缺报或不准点预报。例如系统时间混乱，遥测系统电脑值班机与预报软件的电脑系统时间不一致时，会引起预报调用的混乱。
2 人工干预洪水预报系统的功能
洪水自动预报，因为不知道未来时期降雨的变化，只根据已经发生的降雨量作预报，大大限制了洪水自动预报的预见期。人工干预洪水预报，引入了预估的未来降雨，延长了洪水预报的预见期，充分利用实时遥测系统的实时信息和丰富的历史水文信息，通过洪水误差相似性扩大修正信息量，并采用异联想技术，把相关的历史信息和实时信息与误差修正方法综合起来，构成一种综合性误差修正模式[1]。人工干预预报系统主要功能有以下几方面[2-4]。
2.1 多模型预报
人工干预预报分全流域平均和区域平均2种情况。对于一般的中小型流域或未来降雨空间变化不知道的流域，可用全流域平均的人工干预预报；对于未来降雨空间变化趋势知道且变化大的流域，可用区域平均干预预报。首先通过对“人工干预预报”，选择模型，模型包括新安江模型、混合产流模型、变径流系数模型、经验相关模型、坦克模型和萨克拉门托模型，通过不同模型的选择，可以自行输入不同时段的降雨信息，并对流域进行全流域平均和区域平均2种方法的模拟计算，可通过界面上的曲线信息对未来降雨所产生的洪水信息进行预估。
2.2 历史洪水模拟和实时洪水模拟
历史洪水模拟，主要是为模型参数人机对话率定而设置的，通过对历史洪水的模拟可以人工调整参数使模拟结果达到最好。同时历史洪水模拟也增加了相似洪水选择，对相似洪水进行特征统计为实时洪水的计算提供更多的可利用信息。
2.3 实时洪水模拟
实时洪水模拟是把人工干预预报、当前洪水模拟、历史洪水模拟、相似洪水选择及雨量修正、模拟结果实时修正和结果输出等功能结合起来的一个综合模块。首先要对上游水文站入库断面进行模拟，然后再对清河水库进行预报，通过对降雨进行修改和估计，然后对未来降雨进行按时段分配或按相似降雨进行分配，降雨分配完后可对当前洪水进行模拟计算。
2.4 模型修复
在水文预报模型中，有一些随时间变化的递推计算变量，这些变量就常称为模型中间变量。模型中间变量受模型输入影响。在应用中，常由于水文观测资料的误差，会使模型中间变量产生较大的误差；有时由于遥测系统设备故障，或中心站计算机系统故障等情况，模型无法估计出预报初始时刻所需要的中间变量。水文预报模型中间变量人工修复，就是据使用者对水文预报模型的了解和经验，对模型中间变量作出估计，并修改保存在数据库中的模型中间变量，进而修复模型。
2.5 参数修正
洪水预报模型参数有2种情况需要修改：一是原来的模型参数没有足够的水文资料率定过，通过一段时间的试运行，发现有些参数需要修正；二是系统软件长期运行后，流域上人类活动累积作用，改变了流域水文特性，使得原来的有些参数不适合实际情况，需要修改。水文预报模型参数人工修改，就是根据人的经验和对模型的理解及水文专业知识，估计模型参数。
2.6 洪水预报信息管理与查询
主要包括时段预报查询、自动预报结果查询、中间变量查询、参数查询和不正常信息查询。时段预报查询为查询数据库中某一时刻预报的未来洪水；自动预报结果查询可以查询洪水自动预报的信息；中间变量查询对不同的子流域和子单元是不同的，可按子流域来查询各雨量站单元和河网节点的中间变量；参数查询可以查询模型中应用的有许多参数值，因为不同的模型、不同的子流域的参数值是不同的，按子流域来查询这些不同的参数值。不正常信息查询是对于水文预报软件运行中易受到外部环境的影响，特别是遥测水文资料，直接影响软件正常运行。例如，雨量冒大数问题，如果超出可能值范围，预报软件会拒绝接收这样的雨量资料。还有如全流域雨量站全都发生故障无观测资料时，预报软件无法作出预报等。这些不正常的运行信息，系统软件能自动探测并保存下来，以方便根据人为经验修改和调试。
3 结语
通过人工干预洪水预报方法，能有效地避免洪水自动预报带来的误差影响，使预报更趋向于合理化、科学化。
4 参考文献
[1] 郑春喜，丛梅梅，于红伟.周家水库洪水预报方法研究[J].现代农业科技，2011（7）：271-273.
[2] 马喜峰，那强，吕桂珍，等.汤河水库洪水预报与调度系统技术研究[J].现代农业科技，2008（10）：218.
[3] 王春平，王金生，梁团豪.人工智能在洪水预报中的应用[J].水力发电，2005（9）：12-15.
[4] 如何开展洪水预报？[J].中国水利，2008（10）：32.