简要信息

    【获奖类型】应用一等奖
    【任务来源】中国水利水电科学研究院、淮河水利委员会
    【课题编号】遥集04KY01、遥集YG040044、遥集YG050014
    【项目起止时间】2004年3月～2006年5月
    【完成单位】遥感中心
    【主要完成人】李纪人、张建立、禹雪中、彭期冬、李小涛、付俊娥、骆辉煌、李蓉、马巍、孙涛

    立项背景

    2003年淮河大洪水之后，针对淮河防汛工作对提高洪水预报系统精度和有效性的迫切需求，淮河水利委员会和安徽省水文局希望中国水利水电科学研究院组织技术攻关，进行“淮河流域洪泽湖以上洪水预报与行蓄洪区调度系统”的研究开发工作，提出了王家坝和洪泽湖（蒋坝）水位平均误差要在±15cm和±10cm以下，干流其它站的平均水位误差要在±20cm以下这一超过水文预报规范的精度要求。该项目是淮河水利委员会治淮工程研究专题之一，同时也是中国水利水电科学研究院重点科研专项。中国水利水电科学研究院组织遥感中心和水环境研究所科研人员成立了课题组，经过两年多的研发工作，于2006年5月顺利通过了淮河水利委员会组织的项目验收。

    研究内容

    主要研究内容包括：

    （1）建立了水文学和水力学方法耦合的洪水预报与行蓄洪区调度模型。在技术方法上，将流域产汇流模型、不等分河段马斯京根连续演算法、非恒定流水力学模型相结合，提高了淮河洪水预报模型的适应性，技术手段先进。
    （2）对水文模型中子流域的划分进行了优化和补充，包括息县、潢川（潢河）、班台（洪汝河）、北庙集（白露河）、蒋家集（史灌河）、横排头（淠河）、阜阳（颍河）、蒙城（涡河）、周口、五沟营、大寺、明光、上桥闸及王家坝、王-鲁、鲁-蚌、蚌-洪南北区间等20个子流域的水文模型。模型中考虑了未来降雨、水库放水效果的模拟。
    （3）考虑分洪道及支流等影响，采用不等分河段马斯京根连续演算法从息县、潢川、班台、北庙集及区间对王家坝的流量进行预报。
    （4）建立了对淮河干流和主要支流进行统一模拟的一维河网水力学模型。采用了最新的实测地形资料，王家坝至吴家渡区间干流概化278个断面，断面间隔平均约为1.7km。模型中全面考虑了行蓄洪区、分洪道、闸门等防洪设施对洪水运动过程的影响，可以方便快捷地实现防洪设施调度效果的模拟。
    （5）建立了数据层、模型层和应用层的集成体系，实现了水文学与水力学模型、应用模型与系统数据的有效集成。洪水预报人员可以通过图形化的系统界面，完成数据自动处理、模型计算、计算结果显示的全部过程。
    （6）采用近年实测数据对模型进行了参数率定和模型验证计算，并对影响计算精度的因素进行了分析。计算结果表明，模型对洪水水位和流量过程的计算结果与实际比较接近。采用2002～2005年汛期水文数据进行的模型验证表明王家坝水位平均误差在10cm以下，干流其他站的平均水位误差在15cm以下，已超过水文预报规范对水位的精度要求。

    创新点

    项目的主要创新点包括：

    （1）充分利用遥感和GIS技术，使具有空间分布特征的水文学模型有效地反映了下垫面要素及人类活动影响条件下淮河流域洪水的特征。
    （2）采用不等分河段马斯京干连续演算法，考虑河段某处有支流加入或有分洪道等情况，解决了传统分段演算不能准确考虑这些子河段断面的情况。
    （3）非恒定河网水力学模型及改善的数值算法有效解决了淮河洪水干支流交互影响、河道地形变化显著对洪水模拟造成的困难，从而提高了洪水预报的精度。
    （4）模型—数据—应用三层结构的有效集成提高了系统的直观和快捷程度，提高了洪水预报及调度工作的效率，使得以往几天的工作量几分钟就可以完成。预报调度方案的生成考虑了淮河错综复杂的关系，便捷、实用。

    应用前景及社会经济效益

    该系统为淮河洪水预报、调度和管理提供了技术支持手段，对于保证淮北大堤、重要城市和工矿基地的安全具有十分重要的作用。系统已经在淮河洪水预报工作中得到实际应用，为淮河防汛工作提供了有力的技术支持，具有重大的经济效益和社会效益。系统分别于2004年和2005年汛期在安徽水文局和淮委水文局进行试运行和应用，结果表明实用性强，预报结果准确。采用2002～2005年汛期水文数据进行的模型验证表明王家坝平均误差在10cm以下，干流其他站的平均水位误差在15cm以下，已超过水文预报规范对水位的精度要求，干流水位流量预报确定性系数均在0.9以上，达到甲级预报标准。该项研究所建立的系统除了可以应用于淮河的洪水预报和调度外，还可以为淮河流域突出存在的水污染预报预警提供水动力过程的基础，所采用的理论和方法对我国其他流域或河流建立完善的洪水预报和调度系统具有一定的借鉴意义。该项研究成果还可以用于水质调度和枯季水量预报调度。

总体结构图




系统界面图