石山口水庫洪水預報軟件介紹

石山口水庫洪水預報軟件介紹摘要：為了快速準確預報水庫入庫流量及相應水位，并根據天氣預測預報，為上級主管部門提供可靠的預報調度成果，為領導科學決策提供依據，作者利用現有信息化技術，開發(fā)了水庫實時洪水預報調度軟件。從2006年初步運用以來，經過15年的運行、改進，效果較好，為水庫科學防洪奠定了堅實基礎。關鍵詞：石山口水庫；預報水庫；調度軟件一、 水庫基本情況石山口水庫位于信陽市羅山縣城南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，結合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫。石山口水庫于1959年元月動工興建，1960年5月停工，1962年春復建，1969年5月建成投入運用?！?5.8”大水后，對水庫進行改善加固，于1982年12月完成。2006年4月，石山口水庫除險加固工程正式開工建設，2009年11月完成主體工程建設，2011年7月通過了河南省水利廳組織的竣工驗收。（1） 暴雨特征。水庫流域位于北亞熱帶向暖溫帶過渡的大陸性季風氣候區(qū)。這一區(qū)域四季分明、雨熱同期，呈現出降水變率大、年季差明顯等特點。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，主要為低壓槽或轉變成切變線，再加低渦波動，形成暴雨；其次是強臺風深入也能造成大暴雨。（2） 洪水特征。流域的洪水災害，主要是暴雨形成的山洪暴發(fā)。由于降雨時空分布不均。7、8兩月的平均來水量約占年來水量45%，水庫主要來水也往往由一、兩場暴雨帶來。流域內多山區(qū)丘陵，坡陡溝深，易造成源短流急、匯流時間短、峰高量大的洪水，極不利于調度。二、 洪水預報沿革1987年以前，水庫沒有開展洪水預報工作。1987年到1989年采用圖表法手工計算，存在計算速度慢，內容不完全等問題，在1987年四次大洪水中，其中一次為建庫以來第二大洪水，因為精度差、速度慢原因，沒能發(fā)揮出應有作用。1989年至1994年，采用SHARPPC-1501袖珍計算機預報，程序存儲在磁帶上，容易霉變磁化損壞，每年需花大量精力校正維護，運行一個方案需十分鐘以上，且運算較粗略，難以滿足水庫防洪調度需要。1994年，我局購買了Compaq486計算機，我們采用FoxBase2.1+數據庫結合Turbo開發(fā)了洪水預報軟件，數據庫存儲雨量、水位、水量、流量等信息，并調用Basic進行計算，計算結果仍存放在數據庫中，方便數據查看，但存在部分數據輸入慢，調整方案不便等缺點。2006年，DOS操作系統逐漸退出歷史舞臺，Windows和相應辦公軟件的大量普及，我們采用ExcelVBA開發(fā)了新的洪水預報軟件，沿用至今。三、軟件概述石山口水庫洪水預報調度軟件的運行軟環(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、運算迅速等優(yōu)點。洪水預報軟件為一個Excel文件，七個工作表組成。第一個工作表為“使用說明”，主要是針對“破時段”雨量及出庫流量的輸入要求；第二個工作表為“單位線”，采用河南省水利勘測設計院《羅山縣石山口水庫水文復核報告》（1986年）中石山口水庫淮上法綜合單位線成果。按凈雨強度分為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算，單位線也可隨時采用經驗單位線替換綜合單位線；第三個工作表為“Pa值計算”已套好公式，只需按順序填入日雨量即可計算出結果。第四個工作表為“調試”，在程序運行中可看到累計凈雨、時段凈雨、洪水過程圖等，便于調試程序；第五個工作表為“基本數據”表，在計算前要輸入Pa值、起始水位、降雨開始時間、干濕情況等，數據為預報時調用；第六個工作表為“洪水預報”工作表，預報的主要數據結果均在本表中顯示，本表中只需按時段輸入水庫四個雨量站時段雨量和泄洪、供水、灌溉、發(fā)電等各欄出庫流量即可，可采用下下拉填充快速輸入，輸入完成后啟動按鈕運算，計算完成后程序將平均雨量、各站總雨量、凈雨深、洪量，時段對應入庫流量、水位等寫入相應表格中，本表為預報調度軟件的最核心內容，“運算”按鈕及相應主程序嵌入其中；最后一個表為“預報成果”上報表，預報超出汛限水位多少等防汛決策所關注數值。四、使用方法（一）產流預報石山口水庫年均降雨量約1200毫米，年平均來水量1.392億立方米，符合蓄滿產流方式。主要指標I=50毫米，K=0.85,P+P在400毫米以上按45度外延。（二） 匯流預報先在程序中將水位、庫容關系用三次樣條曲線寫入模塊，方便調用。計算時先將各時段雨量站雨量填寫到對應的單元格中，按下“計算”按鈕控件，程序計算出時段平均雨量，求出時段凈雨后，根據凈雨強度選擇相應的單位線計算，疊加求出洪水過程，寫入與時段相對應的單元格內，同時減去時段出庫流量，調用相應模塊，得出相應水位過程。（三） 敞泄情況控泄條件下，各出庫流量可下拉填充，很容易填寫，但在高水位、超標準洪水情況下，就需要敞泄出流，敞泄出庫流量計算，可用Excel根據列表試算法得出。首先列出水量?水位?流量關系對應工作表，根據計算精度大小，庫容量可每萬方對應一個水位及出庫流量，計算時先將計算出的入庫流量復制到表格內，計算出平均入庫流量，得出水庫存水量。敞泄時利用Excel查找功能方便迅速找出各對應出庫流量，將查找出的出庫流量復制粘貼到洪水預報相應表格，可迅速求出各時段末水位。（四） 修正預報當時段庫水位與預報庫水位漲幅或預報庫水位與實時庫水位存在明顯差異，說明計算Pa值與實際不符，這時可調整Pa值后重新計算，修正預報結果。（五） 預報調度根據天氣預報成果、相關雨型，假設時程分配，將雨量輸入，或者假定幾種不同的泄流方案，重新計算，可很快得出各時段庫水位情況，大大提高預報的預見期，為正確的水情調度贏得時間。五、預報工作取得的成績2007年7月13日至14日水庫流域平均降雨282.7毫米，其中澀港站達340.1毫米，此次降雨主要集中在13日20：00?14日2：00,6個小時流域降雨225.6毫米，其中澀港站6小時點雨量274毫米，2小時（13日22：00?24：00）點雨量144.9毫米。由于降雨集中，本次洪水峰高量大，2小時庫水位就上漲了0.53米，入庫洪峰達2484立方米每秒，約為五十年一遇，此次洪水總量為7445萬立方米，為建庫以來最大洪水。此次降雨一共向上級防辦做出了六次洪水預報，洪峰精度98.9%，洪量精度89.3%，我局根據預報成果，與省市防辦緊急會商，采取相應的措施，牢牢掌握防汛的主動權。省防辦批準于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90%以上。到16日16時共棄水5400萬立方米。由于指揮調度得當，水庫工程安全運行，上、下游沒有遭到損失，在減輕水庫壓力的同時，為淮河防汛錯峰做出了貢獻，充分發(fā)揮了大型水利工程的防洪減災效益。2020年7月14日22時?19日8時，平均降雨量288.6毫米，產生洪量7585萬立方米，洪峰572立方米每秒，接近三年一遇標準。此次洪水，共向省水利廳、市水利局做出了七次洪水預報，洪峰精度89.2%，洪量精度99.4%。7月17日11時，水位超過汛限水位0.14米，水庫開始開閘泄量40立方米每秒，7月19日0時，水位79.48米，按省水利廳批準的石山口水庫現行汛期調度運用方式，應控泄400立方米每秒，此時，縣城部分小區(qū)及街區(qū)已經進水，河道水位即將漫過縣城彩虹橋橋面，形勢十分緊急，為了緩解下游防洪壓力，經與上級主管部門緊急協商，向廳做出了預報調度1次，取得了上級領導認可，最終按200立方米每秒下泄，有力保障了水庫大壩和下游河道安全。此次洪水為常遇洪水標準，但歷時長，加上全流域洪水，受淮河洪水頂托，導致災情嚴重，縣城幾個小