沂沭河流域洪水預(yù)報方案制作系統(tǒng)

郭小東，王 凱，杜 靜

（臨沂水文水資源勘測局，山東 臨沂 276001）

洪水預(yù)報方案作為預(yù)防洪水的有效手段，在防汛抗洪中得到廣泛運用，效果顯著。臨沂市地區(qū)沂蒙山區(qū)，洪水漲落迅速，受時間限制，不宜采用復(fù)雜的預(yù)報方法，通常采用暴雨徑流相關(guān)法和高切林法調(diào)洪演算進行洪水預(yù)報作業(yè)，而預(yù)報方案的精度直接決定預(yù)報成果的好壞。目前使用的《沂沭泗流域?qū)嵱煤樗A(yù)報方案》于1998年編制完成，資料年限為1960—1998年，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，河道水利工程的興建，工程特征及河道水力特性均發(fā)生了較大變化，加上新的歷史資料的不斷積累，原方案已經(jīng)不能滿足新時期洪水預(yù)報的需要，需要修訂。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

洪水預(yù)報方案制作系統(tǒng)以VB為程序語言進行開發(fā)，綜合使用SQL、ADO技術(shù)，通過Access存儲數(shù)據(jù)，在人機交互的基礎(chǔ)上實現(xiàn)預(yù)報方案的定線、修線、查讀、計算等一系列操作，經(jīng)誤差評定判斷方案合格率。系統(tǒng)共分為4個子模塊，分別為：降雨徑流相關(guān)圖、峰量關(guān)系圖、徑流深與峰現(xiàn)時間相關(guān)圖和上下游相關(guān)圖，根據(jù)定線參數(shù)不同，衍生出8種定線圖表，成果可輸出為Excel格式數(shù)據(jù)文件及GIF格式圖形文件。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)方法

作為洪水預(yù)報的核心部分，預(yù)報圖表的制作十分重要，傳統(tǒng)的制作過程為：在毫米方格紙上點繪歷史點，根據(jù)歷史點的位置和趨勢繪制一組關(guān)系圖（如P～Pa～R相關(guān)圖），通過對歷史點的評定，分析方案合格率，逐步調(diào)整關(guān)系線，直到得出滿意方案。本次洪水預(yù)報方案修訂涉及該市7個水庫站和5個河道站，共計40余張圖表的點繪及方案評定，手繪工作圖將是一項十分艱巨的工作。VB程序能夠快速繪圖，準(zhǔn)確查讀，實時計算輸出，有效降低預(yù)報方案修訂的工作強度。以下將通過系統(tǒng)4個模塊的實現(xiàn)方法，闡述系統(tǒng)的各項功能。

2.1 降雨徑流相關(guān)圖

第一步讀取數(shù)據(jù)。程序通過一覽表選擇測站，根據(jù)需要，分別選擇不同定線類型的歷史點，同時對資料年限及實測洪水場次給予提示，便于用戶在定線過程中對歷史洪水進行單獨分析。

第二步定線操作。對同一地區(qū)來說，P-Pa-R方案大體一致，在沒有定線的情況下，系統(tǒng)會根據(jù)歷史點的整體走勢，默認(rèn)生成一組關(guān)系線，各線參數(shù)固定，用戶可以選擇是否保留，亦可在線上添加刪除節(jié)點，添加和刪除節(jié)點時，系統(tǒng)都將提示該點的位置信息，供用戶參考。支持節(jié)點移動，移動節(jié)點后會提示保存，若不保存，系統(tǒng)會將其恢復(fù)到移動前的位置，對偶然的錯誤操作有一定幫助作用。對于能確定數(shù)值的點，系統(tǒng)支持從鍵盤輸入節(jié)點坐標(biāo)，直接定位。為使坐標(biāo)比例協(xié)調(diào)，系統(tǒng)支持自定義坐標(biāo)最大值，同時對于整個工作界面，可以任意放大、縮小及拖動。對歷史點的參數(shù)值，支持顯示或隱藏，充分考慮使用過程中的各種需要。由于近年來洪水受水利工程影響較大，P+Pa-R方案可作為P-Pa-R方案的補充，該模塊同時支持對P+Pa-R方案的率定。

第三步誤差評定。在繪制完成關(guān)系線后，用戶可以選擇方案評定，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)范相關(guān)方案精度評定要求對方案進行評定，并通過用戶窗體顯示評定結(jié)果，不滿意可以返回重新定線，直到滿意為止，系統(tǒng)將對每一次參與評定的節(jié)點予以備份，供用戶參考。

第四步成果輸出。

2.2 峰量關(guān)系圖

峰量關(guān)系采用R-TC-Qm關(guān)系圖，讀取數(shù)據(jù)同降雨徑流相關(guān)圖。受流域面積及下墊面條件影響，各站有效降雨歷時TC的范圍不盡相同，程序提供TC序列定制功能，用戶可以根據(jù)需要，定制不同的TC的關(guān)系圖，這一功能可以將手工作圖的自由與計算機繪圖的簡潔完美結(jié)合起來，真正實現(xiàn)人機互動，還可把專家經(jīng)驗量化到預(yù)報方案中，通過評定，及時調(diào)整不合理節(jié)點。由于評定由計算機完成，省去人工查圖讀數(shù)的諸多不便，用戶可以不斷嘗試調(diào)整關(guān)系圖節(jié)點的位置，力求找到最合適的方案。根據(jù)不同測站的不同特點，系統(tǒng)支持以暴雨中心位置為參數(shù)的關(guān)系圖。

2.3 徑流深與峰現(xiàn)時間相關(guān)圖

峰現(xiàn)時間相關(guān)圖制作與峰量關(guān)系圖基本一致，給用戶以充分自由，允許用戶反復(fù)調(diào)整關(guān)系圖節(jié)點位置，其特別之處在于誤差評定時對暴雨中心位置的識別。對R-S-τ關(guān)系不是很好的測站，系統(tǒng)還支持使用Qm-S-τ進行定線，這一功能為用戶提供了更大的操作空間，有利于嘗試新的預(yù)報方法，制作更好的預(yù)報方案。

2.4 上下游相關(guān)圖

上下游相關(guān)圖分兩項內(nèi)容，分別為洪峰流量上下游相關(guān)和峰現(xiàn)時間上下游相關(guān)。該市臨沂站上游主要來水方向分為葛溝和姜莊湖。不同來水方向時預(yù)報方案亦有不同，程序可根據(jù)選擇的主要來水方向，分別評定預(yù)報方案。且洪峰流量上下游相關(guān)采用兩組參數(shù)(R、Qm)同步率定，程序提供了兩組參數(shù)同步定制功能，實時顯示誤差評定。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)的開發(fā)一直伴隨著洪水預(yù)報方案修訂進行，從內(nèi)置參數(shù)到用戶定制參數(shù)，從單參數(shù)評定到多參數(shù)評定，一直在運用并加以完善。通過本系統(tǒng)，可快速高效地進行產(chǎn)流方案、匯流方案的定線工作，本次沂沭河流域洪水預(yù)報方案修訂累計定線40余站次，極大地提高了效率。系統(tǒng)對原始數(shù)據(jù)要求簡單，具有一定的通用性，做適當(dāng)調(diào)整可推廣使用。