沂沭河流域洪水预报方案制作系统

郭小东，王 凯，杜 静

（临沂水文水资源勘测局，山东 临沂 276001）

洪水预报方案作为预防洪水的有效手段，在防汛抗洪中得到广泛运用，效果显著。临沂市地区沂蒙山区，洪水涨落迅速，受时间限制，不宜采用复杂的预报方法，通常采用暴雨径流相关法和高切林法调洪演算进行洪水预报作业，而预报方案的精度直接决定预报成果的好坏。目前使用的《沂沭泗流域实用洪水预报方案》于1998年编制完成，资料年限为1960—1998年，随着经济社会的快速发展，河道水利工程的兴建，工程特征及河道水力特性均发生了较大变化，加上新的历史资料的不断积累，原方案已经不能满足新时期洪水预报的需要，需要修订。

1 系统结构特点

洪水预报方案制作系统以VB为程序语言进行开发，综合使用SQL、ADO技术，通过Access存储数据，在人机交互的基础上实现预报方案的定线、修线、查读、计算等一系列操作，经误差评定判断方案合格率。系统共分为4个子模块，分别为：降雨径流相关图、峰量关系图、径流深与峰现时间相关图和上下游相关图，根据定线参数不同，衍生出8种定线图表，成果可输出为Excel格式数据文件及GIF格式图形文件。

2 系统实现方法

作为洪水预报的核心部分，预报图表的制作十分重要，传统的制作过程为：在毫米方格纸上点绘历史点，根据历史点的位置和趋势绘制一组关系图（如P～Pa～R相关图），通过对历史点的评定，分析方案合格率，逐步调整关系线，直到得出满意方案。本次洪水预报方案修订涉及该市7个水库站和5个河道站，共计40余张图表的点绘及方案评定，手绘工作图将是一项十分艰巨的工作。VB程序能够快速绘图，准确查读，实时计算输出，有效降低预报方案修订的工作强度。以下将通过系统4个模块的实现方法，阐述系统的各项功能。

2.1 降雨径流相关图

第一步读取数据。程序通过一览表选择测站，根据需要，分别选择不同定线类型的历史点，同时对资料年限及实测洪水场次给予提示，便于用户在定线过程中对历史洪水进行单独分析。

第二步定线操作。对同一地区来说，P-Pa-R方案大体一致，在没有定线的情况下，系统会根据历史点的整体走势，默认生成一组关系线，各线参数固定，用户可以选择是否保留，亦可在线上添加删除节点，添加和删除节点时，系统都将提示该点的位置信息，供用户参考。支持节点移动，移动节点后会提示保存，若不保存，系统会将其恢复到移动前的位置，对偶然的错误操作有一定帮助作用。对于能确定数值的点，系统支持从键盘输入节点坐标，直接定位。为使坐标比例协调，系统支持自定义坐标最大值，同时对于整个工作界面，可以任意放大、缩小及拖动。对历史点的参数值，支持显示或隐藏，充分考虑使用过程中的各种需要。由于近年来洪水受水利工程影响较大，P+Pa-R方案可作为P-Pa-R方案的补充，该模块同时支持对P+Pa-R方案的率定。

第三步误差评定。在绘制完成关系线后，用户可以选择方案评定，系统根据规范相关方案精度评定要求对方案进行评定，并通过用户窗体显示评定结果，不满意可以返回重新定线，直到满意为止，系统将对每一次参与评定的节点予以备份，供用户参考。

第四步成果输出。

2.2 峰量关系图

峰量关系采用R-TC-Qm关系图，读取数据同降雨径流相关图。受流域面积及下垫面条件影响，各站有效降雨历时TC的范围不尽相同，程序提供TC序列定制功能，用户可以根据需要，定制不同的TC的关系图，这一功能可以将手工作图的自由与计算机绘图的简洁完美结合起来，真正实现人机互动，还可把专家经验量化到预报方案中，通过评定，及时调整不合理节点。由于评定由计算机完成，省去人工查图读数的诸多不便，用户可以不断尝试调整关系图节点的位置，力求找到最合适的方案。根据不同测站的不同特点，系统支持以暴雨中心位置为参数的关系图。

2.3 径流深与峰现时间相关图

峰现时间相关图制作与峰量关系图基本一致，给用户以充分自由，允许用户反复调整关系图节点位置，其特别之处在于误差评定时对暴雨中心位置的识别。对R-S-τ关系不是很好的测站，系统还支持使用Qm-S-τ进行定线，这一功能为用户提供了更大的操作空间，有利于尝试新的预报方法，制作更好的预报方案。

2.4 上下游相关图

上下游相关图分两项内容，分别为洪峰流量上下游相关和峰现时间上下游相关。该市临沂站上游主要来水方向分为葛沟和姜庄湖。不同来水方向时预报方案亦有不同，程序可根据选择的主要来水方向，分别评定预报方案。且洪峰流量上下游相关采用两组参数(R、Qm)同步率定，程序提供了两组参数同步定制功能，实时显示误差评定。

3 系统应用

系统的开发一直伴随着洪水预报方案修订进行，从内置参数到用户定制参数，从单参数评定到多参数评定，一直在运用并加以完善。通过本系统，可快速高效地进行产流方案、汇流方案的定线工作，本次沂沭河流域洪水预报方案修订累计定线40余站次，极大地提高了效率。系统对原始数据要求简单，具有一定的通用性，做适当调整可推广使用。