石山口水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)軟件介紹

石山口水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)軟件介紹摘要：為了快速準(zhǔn)確預(yù)報(bào)水庫(kù)入庫(kù)流量及相應(yīng)水位，并根據(jù)天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為上級(jí)主管部門提供可靠的預(yù)報(bào)調(diào)度成果，為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供依據(jù)，作者利用現(xiàn)有信息化技術(shù)，開發(fā)了水庫(kù)實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度軟件。從2006年初步運(yùn)用以來，經(jīng)過15年的運(yùn)行、改進(jìn)，效果較好，為水庫(kù)科學(xué)防洪奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：石山口水庫(kù)；預(yù)報(bào)水庫(kù)；調(diào)度軟件一、 水庫(kù)基本情況石山口水庫(kù)位于信陽(yáng)市羅山縣城南33公里，淮河水系竹竿河支流小黃河的上游。水庫(kù)控制流域面積306平方公里，是一座防洪、城鎮(zhèn)居民生活供水為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫(kù)。石山口水庫(kù)于1959年元月動(dòng)工興建，1960年5月停工，1962年春復(fù)建，1969年5月建成投入運(yùn)用。“75.8”大水后，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行改善加固，于1982年12月完成。2006年4月，石山口水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程正式開工建設(shè)，2009年11月完成主體工程建設(shè)，2011年7月通過了河南省水利廳組織的竣工驗(yàn)收。（1） 暴雨特征。水庫(kù)流域位于北亞熱帶向暖溫帶過渡的大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。這一區(qū)域四季分明、雨熱同期，呈現(xiàn)出降水變率大、年季差明顯等特點(diǎn)。7?8月份是暴雨多發(fā)期，且雨量又往往集中在一、兩次或幾次暴雨中。汛期暴雨成因，主要為低壓槽或轉(zhuǎn)變成切變線，再加低渦波動(dòng)，形成暴雨；其次是強(qiáng)臺(tái)風(fēng)深入也能造成大暴雨。（2） 洪水特征。流域的洪水災(zāi)害，主要是暴雨形成的山洪暴發(fā)。由于降雨時(shí)空分布不均。7、8兩月的平均來水量約占年來水量45%，水庫(kù)主要來水也往往由一、兩場(chǎng)暴雨帶來。流域內(nèi)多山區(qū)丘陵，坡陡溝深，易造成源短流急、匯流時(shí)間短、峰高量大的洪水，極不利于調(diào)度。二、 洪水預(yù)報(bào)沿革1987年以前，水庫(kù)沒有開展洪水預(yù)報(bào)工作。1987年到1989年采用圖表法手工計(jì)算，存在計(jì)算速度慢，內(nèi)容不完全等問題，在1987年四次大洪水中，其中一次為建庫(kù)以來第二大洪水，因?yàn)榫炔?、速度慢原因，沒能發(fā)揮出應(yīng)有作用。1989年至1994年，采用SHARPPC-1501袖珍計(jì)算機(jī)預(yù)報(bào)，程序存儲(chǔ)在磁帶上，容易霉變磁化損壞，每年需花大量精力校正維護(hù)，運(yùn)行一個(gè)方案需十分鐘以上，且運(yùn)算較粗略，難以滿足水庫(kù)防洪調(diào)度需要。1994年，我局購(gòu)買了Compaq486計(jì)算機(jī)，我們采用FoxBase2.1+數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合Turbo開發(fā)了洪水預(yù)報(bào)軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)雨量、水位、水量、流量等信息，并調(diào)用Basic進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果仍存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便數(shù)據(jù)查看，但存在部分?jǐn)?shù)據(jù)輸入慢，調(diào)整方案不便等缺點(diǎn)。2006年，DOS操作系統(tǒng)逐漸退出歷史舞臺(tái)，Windows和相應(yīng)辦公軟件的大量普及，我們采用ExcelVBA開發(fā)了新的洪水預(yù)報(bào)軟件，沿用至今。三、軟件概述石山口水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度軟件的運(yùn)行軟環(huán)境為Windows系列，是基于ExcelVBA開發(fā)的軟件，凡可安裝MicrosoftExcel軟件均可正常使用，具有易于掌握、使用方便、界面美觀、運(yùn)算迅速等優(yōu)點(diǎn)。洪水預(yù)報(bào)軟件為一個(gè)Excel文件，七個(gè)工作表組成。第一個(gè)工作表為“使用說明”，主要是針對(duì)“破時(shí)段”雨量及出庫(kù)流量的輸入要求；第二個(gè)工作表為“單位線”，采用河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院《羅山縣石山口水庫(kù)水文復(fù)核報(bào)告》（1986年）中石山口水庫(kù)淮上法綜合單位線成果。按凈雨強(qiáng)度分為20、40、60、80、100毫米五條單位線，由程序在其中選擇合適單位線參與運(yùn)算，單位線也可隨時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)單位線替換綜合單位線；第三個(gè)工作表為“Pa值計(jì)算”已套好公式，只需按順序填入日雨量即可計(jì)算出結(jié)果。第四個(gè)工作表為“調(diào)試”，在程序運(yùn)行中可看到累計(jì)凈雨、時(shí)段凈雨、洪水過程圖等，便于調(diào)試程序；第五個(gè)工作表為“基本數(shù)據(jù)”表，在計(jì)算前要輸入Pa值、起始水位、降雨開始時(shí)間、干濕情況等，數(shù)據(jù)為預(yù)報(bào)時(shí)調(diào)用；第六個(gè)工作表為“洪水預(yù)報(bào)”工作表，預(yù)報(bào)的主要數(shù)據(jù)結(jié)果均在本表中顯示，本表中只需按時(shí)段輸入水庫(kù)四個(gè)雨量站時(shí)段雨量和泄洪、供水、灌溉、發(fā)電等各欄出庫(kù)流量即可，可采用下下拉填充快速輸入，輸入完成后啟動(dòng)按鈕運(yùn)算，計(jì)算完成后程序?qū)⑵骄炅?、各站總雨量、凈雨深、洪量，時(shí)段對(duì)應(yīng)入庫(kù)流量、水位等寫入相應(yīng)表格中，本表為預(yù)報(bào)調(diào)度軟件的最核心內(nèi)容，“運(yùn)算”按鈕及相應(yīng)主程序嵌入其中；最后一個(gè)表為“預(yù)報(bào)成果”上報(bào)表，預(yù)報(bào)超出汛限水位多少等防汛決策所關(guān)注數(shù)值。四、使用方法（一）產(chǎn)流預(yù)報(bào)石山口水庫(kù)年均降雨量約1200毫米，年平均來水量1.392億立方米，符合蓄滿產(chǎn)流方式。主要指標(biāo)I=50毫米，K=0.85,P+P在400毫米以上按45度外延。（二） 匯流預(yù)報(bào)先在程序中將水位、庫(kù)容關(guān)系用三次樣條曲線寫入模塊，方便調(diào)用。計(jì)算時(shí)先將各時(shí)段雨量站雨量填寫到對(duì)應(yīng)的單元格中，按下“計(jì)算”按鈕控件，程序計(jì)算出時(shí)段平均雨量，求出時(shí)段凈雨后，根據(jù)凈雨強(qiáng)度選擇相應(yīng)的單位線計(jì)算，疊加求出洪水過程，寫入與時(shí)段相對(duì)應(yīng)的單元格內(nèi)，同時(shí)減去時(shí)段出庫(kù)流量，調(diào)用相應(yīng)模塊，得出相應(yīng)水位過程。（三） 敞泄情況控泄條件下，各出庫(kù)流量可下拉填充，很容易填寫，但在高水位、超標(biāo)準(zhǔn)洪水情況下，就需要敞泄出流，敞泄出庫(kù)流量計(jì)算，可用Excel根據(jù)列表試算法得出。首先列出水量?水位?流量關(guān)系對(duì)應(yīng)工作表，根據(jù)計(jì)算精度大小，庫(kù)容量可每萬(wàn)方對(duì)應(yīng)一個(gè)水位及出庫(kù)流量，計(jì)算時(shí)先將計(jì)算出的入庫(kù)流量復(fù)制到表格內(nèi)，計(jì)算出平均入庫(kù)流量，得出水庫(kù)存水量。敞泄時(shí)利用Excel查找功能方便迅速找出各對(duì)應(yīng)出庫(kù)流量，將查找出的出庫(kù)流量復(fù)制粘貼到洪水預(yù)報(bào)相應(yīng)表格，可迅速求出各時(shí)段末水位。（四） 修正預(yù)報(bào)當(dāng)時(shí)段庫(kù)水位與預(yù)報(bào)庫(kù)水位漲幅或預(yù)報(bào)庫(kù)水位與實(shí)時(shí)庫(kù)水位存在明顯差異，說明計(jì)算Pa值與實(shí)際不符，這時(shí)可調(diào)整Pa值后重新計(jì)算，修正預(yù)報(bào)結(jié)果。（五） 預(yù)報(bào)調(diào)度根據(jù)天氣預(yù)報(bào)成果、相關(guān)雨型，假設(shè)時(shí)程分配，將雨量輸入，或者假定幾種不同的泄流方案，重新計(jì)算，可很快得出各時(shí)段庫(kù)水位情況，大大提高預(yù)報(bào)的預(yù)見期，為正確的水情調(diào)度贏得時(shí)間。五、預(yù)報(bào)工作取得的成績(jī)2007年7月13日至14日水庫(kù)流域平均降雨282.7毫米，其中澀港站達(dá)340.1毫米，此次降雨主要集中在13日20：00?14日2：00,6個(gè)小時(shí)流域降雨225.6毫米，其中澀港站6小時(shí)點(diǎn)雨量274毫米，2小時(shí)（13日22：00?24：00）點(diǎn)雨量144.9毫米。由于降雨集中，本次洪水峰高量大，2小時(shí)庫(kù)水位就上漲了0.53米，入庫(kù)洪峰達(dá)2484立方米每秒，約為五十年一遇，此次洪水總量為7445萬(wàn)立方米，為建庫(kù)以來最大洪水。此次降雨一共向上級(jí)防辦做出了六次洪水預(yù)報(bào)，洪峰精度98.9%，洪量精度89.3%，我局根據(jù)預(yù)報(bào)成果，與省市防辦緊急會(huì)商，采取相應(yīng)的措施，牢牢掌握防汛的主動(dòng)權(quán)。省防辦批準(zhǔn)于14日3：20開閘泄洪，泄量200立方米每秒。11：30加大到300立方米每秒，削峰達(dá)90%以上。到16日16時(shí)共棄水5400萬(wàn)立方米。由于指揮調(diào)度得當(dāng)，水庫(kù)工程安全運(yùn)行，上、下游沒有遭到損失，在減輕水庫(kù)壓力的同時(shí)，為淮河防汛錯(cuò)峰做出了貢獻(xiàn)，充分發(fā)揮了大型水利工程的防洪減災(zāi)效益。2020年7月14日22時(shí)?19日8時(shí)，平均降雨量288.6毫米，產(chǎn)生洪量7585萬(wàn)立方米，洪峰572立方米每秒，接近三年一遇標(biāo)準(zhǔn)。此次洪水，共向省水利廳、市水利局做出了七次洪水預(yù)報(bào)，洪峰精度89.2%，洪量精度99.4%。7月17日11時(shí)，水位超過汛限水位0.14米，水庫(kù)開始開閘泄量40立方米每秒，7月19日0時(shí)，水位79.48米，按省水利廳批準(zhǔn)的石山口水庫(kù)現(xiàn)行汛期調(diào)度運(yùn)用方式，應(yīng)控泄400立方米每秒，此時(shí)，縣城部分小區(qū)及街區(qū)已經(jīng)進(jìn)水，河道水位即將漫過縣城彩虹橋橋面，形勢(shì)十分緊急，為了緩解下游防洪壓力，經(jīng)與上級(jí)主管部門緊急協(xié)商，向廳做出了預(yù)報(bào)調(diào)度1次，取得了上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)可，最終按200立方米每秒下泄，有力保障了水庫(kù)大壩和下游河道安全。此次洪水為常遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，但歷時(shí)長(zhǎng)，加上全流域洪水，受淮河洪水頂托，導(dǎo)致災(zāi)情嚴(yán)重，縣城幾個(gè)小