《房山泥石流 [房山水库洪水预报系统建设方案]》

房山泥石流 [房山水库洪水预报系统建设方案]

房山水库洪水预报调度系统

建设方案

连云港市防汛防旱指挥部办公室

南京航空航天大学

南京师范大学

2013年07月

目录

1.引言…………………………………………………………………………………………………………………………….3

1.1.系统建设意义…………………………………………………………………………………………………….3

1.2.系统建设目标…………………………………………………………………………………………………….3

1.2.1.系统总体目标…………………………………………………………………………………………..3

1.2.2.系统具体目标…………………………………………………………………………………………..4

1.3.系统建设任务…………………………………………………………………………………………………….4

2.系统建设方案………………………………………………………………………………………………………………5

2.1.系统总体需求…………………………………………………………………………………………………….5

2.1.1.功能需求………………………………………………………………………………………………….5

2.1.2.时间特性要求…………………………………………………………………………………………..5

2.1.3.灵活性……………………………………………………………………………………………………..6

2.1.4.故障处理要求…………………………………………………………………………………………..6

2.1.5.系统数据需求…………………………………………………………………………………………..7

2.1.6.系统经济性需求……………………………………………………………………………………….7

2.1.7.系统可扩展需求……………………………………………………………………………………….7

2.2.系统组成与架构…………………………………………………………………………………………………7

2.2.1.系统组成………………………………………………………………………………………………….7

2.2.2.系统架构………………………………………………………………………………………………….9

2.2.3.系统总体结构…………………………………………………………………………………………10

2.2.4.系统集成应用体系………………………………………………………………………………….11

2.2.5.信息管理与共享体系………………………………………………………………………………12

2.3.系统开发与运行环境………………………………………………………………………………………….13

2.3.1.系统开发方法与开发环境…………………………………………………………………………13

2.3.2.负载平衡实现方法……………………………………………………………………………………14

2.3.3.系统支持软件…………………………………………………………………………………………..14

2.3.4.系统开发拟用方案……………………………………………………………………………………16

2.3.4.系统运行设备环境……………………………………………………………………………………16

3.工作实施……………………………………………………………………………………………………………………..17

3.1.实施原则………………………………………………………………………………………………………….17

3.2.项目组组成………………………………………………………………………………………………………18

3.3.工作实施步骤…………………………………………………………………………………………………….18

3.3.1.资料收集与分析……………………………………………………………………………………….18

3.3.2数据建库…………………………………………………………………………………………………19

3.3.3.系统功能需求调研……………………………………………………………………………………19

3.3.4.预报方案确定…………………………………………………………………………………………..19

3.3.5.系统设计与开发……………………………………………………………………………………….19

3.3.6.软件测试………………………………………………………………………………………………….19

3.3.7.系统试运行………………………………………………………………………………………………20

3.3.8.培训与维护………………………………………………………………………………………………20

3.4.实施时间安排…………………………………………………………………………………………………….20

4.预期成果……………………………………………………………………………………………………………………..20

5.项目组织管理………………………………………………………………………………………………………………21

1.引言

1.1.系统建设意义

目前，国内已有大中型水库预报调度系统建设并投入使用，但由于受模型理论基础限制，大多数应用系统只适用于集水面积较大（1000平方公里以上甚至数千或上万平方公里）的水库，对集水面积较小，汇流时间短的大中型水库尚未发现有应用良好的此类系统。基于我省大部分水库汇水面积小，汇流时间短，边界条件难以集中处理等客观情况，经多年业务实践表明，直接基于新安江等模型研发的水库洪水预报系统应用于小流域时存在预报精度不高、模型参数偏多、操作复杂等问题，不便于在我省小流域的水库洪水预报调度管理中直接应用。

房山水库位于东海县东南部的房山山麓下，白沙河上游。集水面积54.6平方公里（其中石安河以上6.4平方公里）。50年一遇设计洪水位10.66米，1000年一遇校核洪水位11.54米，总库容2593万立方米，其中兴利库容1156万立方米。目前，房山水库建设有自动测报系统，有1个雨量站，1个水位站。

通过该系统的研究建设可为我省类似集水面积较小的水库洪水预报系统提供研究基础和建设经验。同时，房山水库的洪水预报系统的建设可弥补房山水库预报工作的空白，确保当前水库防洪安全及日常监管工作的迫切需要。

1.2.系统建设目标

1.2.1.系统总体目标

水库洪水预报调度系统的总体目标在于研究建立小流域洪水预报

调度系统。系统可查询管理水库各类基本信息；对后续预报降雨量及不同水库调度方案，可预报水库水情，提供水库水位的预报预警；并可演示水库水位变化，为我省小流域的水库洪水预报调度管理提供决策支持，保证当前水库防洪安全及日常监管工作的需要。

1.2.2.系统具体目标

（1）分析降雨过程与水库水位变化之间的相关关系，建立降雨与水库水位变化的关系模型，建立与水库水位关联的预报系统。

（2）研究建立水库信息化管理的数据标准与水库库区可视化建模的数据标准与数据模型，包括支撑水库库区与水工建筑物的二维可视化的数据模型。

（3）根据水库基本信息数据库，开发水库基本信息、水雨情信息、工情信息管理等模块，提供方便的水库各类基本信息浏览、录入、查询手段。

1.3.系统建设任务

根据系统建设目标，水库洪水预报调度系统建设任务有：

（1）研究降雨与水库水位变化的相关关系，建立小流域洪水预报模型。实现建立降雨过程与水库水位变化之间的动态相关关系。并可直观显示，建立与水库水位关联的预报系统。

（2）研究水库信息化管理的数据标准及其水库的数据标准与数据模型。

（3）研究支持水库二维可视化管理的数据库结构，基于数据标准建立水库二维仿真模拟通用的数据库。

（4）开发水库基本信息、水雨情信息、工情信息等管理系统。

（5）基于webgis平台，研究水库库区及其水库所在流域范围的三维数字高程模型（包括地形与地面建筑物）的构建方法，开发数字高程模型管理系统。

2.系统建设方案

2.1.系统总体需求

2.1.1.功能需求

通过对水库洪水预报调度系统建设内容的供需初步分析，系统的总体功能需求如表2-1所示。

表2-1系统功能需求一览表

2.1.2.时间特性要求

系统运行效率主要以系统处理能力、运行时间以及响应时间来衡量。设计人员要在一定资源的条件下，选择合理的设计方案，设计较

优的算法。在确保系统可靠性和可维护性的前提下，尽可能地提高系统的执行效率和响应时间。

系统时间特性要求主要包括：

（1）浏览器界面下数据检索或输出平均响应时间应少于10秒；

（2）数据的转换和传送时间一般不超过2分钟。

2.1.3.灵活性

（1）为了适应系统运行硬件环境与软件技术、用户需求变化，以及系统本身功能需要不断提高和完善的要求。系统必须具有灵活性和可移植性，对外界环境条件的变化有很强的适应性。

（2）制定有关数据交换标准和开发数据交换软件，以方便整合整个水库管理的数据。

（3）开发元数据表，提供数据精度和有效时限的详细描述，有效地对数据进行相应约束和验证，并提供数据精度和有效时限的配置功能，适应数据精度和有效时限的变化。

2.1.4.故障处理要求

（1）应用系统具有高可靠性和高容错能力，保证局部出错不影响全系统的正常工作。

（2）应用系统对用户的操作顺序、输入的数据进行正确性检查，并以显著方式提供错误信息。

（3）应用系统采用出错处理机制，明确提示错误信息并指导用户按照系统操作手册进行处理。

（4）应用系统提供运行监视和故障恢复机制，建立系统运行的日志文件，跟踪应用系统的所有操作。

2.1.5.系统数据需求

水库洪水预报与调度系统建设所需数据主要有：

（1）水库及其所在流域基本信息数据；

（2）水库水情、雨情系列动态监测数据；

（3）库区1：1万的基础地理信息（矢量数据）；

（4）库区1：1万的数字高程模型（dem）；

2.1.6.系统经济性需求

系统充分利用现有的软硬件资源，以降低整个系统的投入，避免浪费，提高资金的使用效益。

2.1.7.系统可扩展需求

可扩展性是系统的重要特征之一。系统的设计充分考虑到网络扩容和功能深入的要求。设计时采用模块化设计，以保证系统具有很强的可扩展性。

2.2.系统组成与架构

2.2.1.系统组成

依据水库洪水预报与调度系统的总体建设目标与具体功能需求，本系统由水库基本信息管理子系统、水雨情信息管理子系统、工情信息管理子系统、洪水预报管理子系统、水库调度管理子系统与系统维

护子系统组成（如图2-1）。

图2-1水库洪水预报与调度系统组成图

（1）基本信息管理子系统。对所在流域、水库特征作一般性介绍，主要包括地理概况、气候概况、地形地貌、河流湖库、社会经济、水库结构与组成、建库、测站信息等。

（2）水雨情信息管理子系统。对流域、水库水雨情信息进行管理，水情信息管理包括最新水库水情、最新河道水情的检索和水库水位、库容曲线自动绘制等；而雨情信息管理主要包括最新雨情和雨情检索等。

（3）工情信息管理子系统。是对流域、水库工情信息进行管理和查询，包括水库工程信息管理和流域工情信息管理。

（3）水库洪水预报调度系统（软件）；

5.项目组织管理

本项目将成立项目开发小组。项目组成员由具有水文水资源、计算机科学、地理信息系统等专业知识的技术人员组成。21