1、黃河防洪調(diào)度系統(tǒng) （一期）建設(shè)方案,2007年11月,張金良,一、防洪工程體系概述 二、系統(tǒng)總體設(shè)計 三、子系統(tǒng)及功能模塊建設(shè)方案 四、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設(shè)方案 五、系統(tǒng)建設(shè)管理,匯報主要內(nèi)容,一、黃河下游防洪工程體系概述,陸渾,故縣,三門峽,小浪底,（一）上攔工程,三門峽水庫 壩址以上流域面積68.8萬km2，控制黃河水量的89%，黃河沙量的98%。最高防洪運(yùn)用水位335.0m，防洪庫容約55億m3。汛限水位305m，必要時降到300m,小浪底水庫 控制流域面積69.4萬km2，設(shè)計正常蓄水位275m，總庫容126.5億m3，其中淤沙庫容75.5億m3，長期有效庫容51億m3，防洪庫容40.5億

2、m3。前汛期汛限225m，后汛期汛限248.0m。最高防洪運(yùn)用水位275m。,陸渾水庫 陸渾水庫位于伊河中游，控制流域面積3492km2，設(shè)計總庫容12.1億m3。前汛期汛限水位315.5m，庫容為5.1億m3；后汛期汛限317.5m，庫容為5.8億m3。,故縣水庫 故縣水庫位于黃河支流洛河的中游，控制流域面積5370km2，設(shè)計總庫容11.75億m3。前汛期汛限水位527.3m，庫容為5.2億m3；后汛期汛限534.3m，庫容為6.4億m3。,（二）下排工程,黃河大堤設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為： 花園口 22000m3/s； 艾山以下 11000m3/s。,2、河道整治工程概況 主要包括險工和控導(dǎo)護(hù)灘工

3、程兩部分,險 工,控 導(dǎo),目前，黃河下游大堤有險工143處，壩、垛5372道，工程長度337km,（1）險工,目前有控導(dǎo)護(hù)灘工程227處，壩、垛4534道，工程長度447km,（2）控導(dǎo)護(hù)灘工程,1、東平湖滯洪區(qū) 涉及山東省東平、梁山、汶上三縣共29.06萬人，總面積627km2，有耕地47.37萬畝?？偡趾槟芰?500m3/s?？値烊轂?0.4億m3 。,（三）分滯洪工程,東 平 湖,2、北金堤滯洪區(qū) 是防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水的重要工程措施之一，滯洪區(qū)面積2316km2，涉及豫、魯兩省七個縣（市）約157萬人。渠村分洪閘設(shè)計分洪流量10000m3/s，有效分洪水量20億m3。張莊退水閘設(shè)計退水流量1

4、000m3/s。,北金堤,二、黃河防洪調(diào)度系統(tǒng)總體設(shè)計,（一）系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo),建成防洪調(diào)度軟件系統(tǒng)，較為全面地支持黃河中下游洪水水（沙）調(diào)度與管理的主要技術(shù)業(yè)務(wù)，使分析計算過程更加高效、直觀，使決策的準(zhǔn)確性和時效性進(jìn)一步增強(qiáng)。 探討將水庫、河道沖淤數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于實(shí)時洪水泥沙調(diào)度，力爭獲取成熟經(jīng)驗(yàn)，為今后全面、成熟應(yīng)用沖淤數(shù)學(xué)模型打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為科學(xué)調(diào)度現(xiàn)有防洪工程、有效地減少洪水泥沙災(zāi)害提供決策支持。,黃河防洪調(diào)度系統(tǒng)初步設(shè)計,系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo),huangheshuiliweiyuanghuifangxunban,1、潼關(guān)水沙過程預(yù)估（二期） 預(yù)估潼關(guān)水沙過程，并作為干流河段的上邊界基本輸入項(xiàng) 2、

5、洪水調(diào)度預(yù)案分析 包括常規(guī)預(yù)案分析計算、特定目的的方案分析和設(shè)計洪水的相關(guān)分析計算等 3、實(shí)時洪水（水沙）調(diào)度方案分析 實(shí)時洪水（水沙）調(diào)度方案分析計算、調(diào)水調(diào)沙方案分析計算、單庫及多庫組合調(diào)度計算等 4、水庫調(diào)度監(jiān)測信息應(yīng)用 提取相關(guān)系統(tǒng)的水庫水情及調(diào)度監(jiān)測信息，對水庫調(diào)度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督 5、調(diào)度方案評估 對調(diào)度方案進(jìn)行綜合而概要的評估分析，形成方案比選依據(jù),（二）系統(tǒng)的主要功能,適應(yīng)現(xiàn)有工程體系特點(diǎn) 體現(xiàn)黃委最新水（沙）調(diào)控思想 提供預(yù)案分析和實(shí)時調(diào)度方案分析的輔助決策功能 實(shí)現(xiàn)清晰的調(diào)度業(yè)務(wù)流程并優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 體現(xiàn)多重耦合概念 融合實(shí)用性和先進(jìn)性 充分利用現(xiàn)有資源，貫徹整合開發(fā)要求 探討泥

6、沙沖淤模型與清水模型的耦合機(jī)制,（三）系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)的主要思路,（四）覆蓋范圍,（1）黃河小北干流龍門和相關(guān)支流的河津、狀頭及華縣站 至潼關(guān)河段（二期） （2）黃河潼關(guān)至花園口河段，包括： 洛河流域：故縣水庫及其以下； 伊河流域：陸渾水庫及其以下； 沁河流域：五龍口與山路平站以下； 黃河干流：三門峽、小浪底兩個大型水庫； （3）黃河花園口至利津河段，包括： 東平湖、北金堤兩個蓄滯洪區(qū)。,（五）系統(tǒng)（一期）建設(shè)內(nèi)容（1）,（1）洪水調(diào)度預(yù)案分析計算子系統(tǒng)； （2）實(shí)時洪水（泥沙）調(diào)度方案分析計算子系統(tǒng)； （3）調(diào)度方案評估子系統(tǒng)； （4）三花區(qū)間洪水預(yù)報與調(diào)度耦合與接口； （5）水庫調(diào)度監(jiān)測信息應(yīng)

7、用；,（五）系統(tǒng)（一期）建設(shè)內(nèi)容（2）,（6）選擇現(xiàn)有成熟的水庫、河道泥沙沖淤數(shù)學(xué)模型進(jìn)行 整合 、改造與并進(jìn)行耦合應(yīng)用； （7）歷史水沙數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)庫建設(shè)； （8）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系建立; （9）硬件網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)； （10）系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行與服務(wù)模塊開發(fā)；系統(tǒng)軟件開發(fā)與集成。,1、防洪調(diào)度流程分析,（六）系統(tǒng)總體設(shè)計,2、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖,3、系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu),4、系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)運(yùn)行流程,5、關(guān)鍵技術(shù)支持,（1）標(biāo)準(zhǔn)化整體模型包裝 在整個系統(tǒng)流程中，將調(diào)度業(yè)務(wù)計算、數(shù)學(xué)模型等整體包裝成相對獨(dú)立的計算過程，通過其輸入和輸出與其他模塊發(fā)生關(guān)聯(lián)。對于特殊模型，如異重分析計算模型，通過開發(fā)其（專用）預(yù)

8、處理功能模塊為其提供輸入數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對各模型的輸入、輸出模塊進(jìn)行最大可能的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理。 （2）標(biāo)準(zhǔn)化、通用化算法（方法）調(diào)用機(jī)制 在設(shè)計上實(shí)現(xiàn)參數(shù)與算法的分離，增強(qiáng)其通用性，減小重復(fù)開發(fā)量，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制。,6、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,（3）數(shù)據(jù)庫、方法庫、模型庫、任務(wù)鏈分級管理，實(shí)現(xiàn)處理任務(wù)增減和選擇的靈活性 任務(wù)鏈?zhǔn)怯脩籼峤坏挠嬎闳蝿?wù)的一種表現(xiàn)形式，這種提交的任務(wù)可以是某一單個水庫的調(diào)洪計算、幾個水庫的聯(lián)合調(diào)度計算乃至四庫聯(lián)合調(diào)度等。在計算時，將計算任務(wù)（翻譯）編輯成任務(wù)鏈，提交計算。實(shí)現(xiàn)上述計算模式的前提是，對數(shù)據(jù)庫（參數(shù)及實(shí)時數(shù)據(jù)等）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的、絕對獨(dú)立的設(shè)計，在此基礎(chǔ)上設(shè)

9、計通用性方法庫。由多個不同方法、模型等邏輯上構(gòu)成系統(tǒng)的任務(wù)鏈，同時使任務(wù)鏈的修改靈活方便，從而提供系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,水庫調(diào)節(jié)計算及其下游河道演算,主要計算流程的實(shí)現(xiàn)方式,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,主要計算流程的實(shí)現(xiàn)方式,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,（4）預(yù)報與調(diào)度有機(jī)耦合 將洪水預(yù)報系統(tǒng)與洪水調(diào)度系統(tǒng)有機(jī)地耦合，最大程度發(fā)揮洪水調(diào)度系統(tǒng)功能、增長預(yù)見期、提高洪水預(yù)警預(yù)報時效性的重要手段。耦合包括兩方面的內(nèi)容，一是數(shù)據(jù)的耦合，二是功能的耦合。由于現(xiàn)行防汛責(zé)任制的分工，黃河流域洪水預(yù)報和洪水調(diào)度兩個系統(tǒng)的耦合屬異地耦合，所以，應(yīng)用

10、技術(shù)先進(jìn)、適應(yīng)性強(qiáng)的中間件技術(shù)，構(gòu)建中間層應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，在兩個子系統(tǒng)之間構(gòu)建一個支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫或操作平臺的統(tǒng)一數(shù)據(jù)應(yīng)用接口、實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的異地運(yùn)行。,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,（5）水、沙耦合處理 1）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計條件下的水沙模型耦合處理 在整個系統(tǒng)流程中，將整體的泥沙數(shù)學(xué)模型包裝成相對獨(dú)立的計算過程，通過其輸入和輸出與其他模塊發(fā)生關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)最大可能的的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理。同時，將泥沙數(shù)學(xué)模型與默認(rèn)的流量、水量計算模塊有機(jī)地“并列”起來，為泥沙過程和流量過程的耦合創(chuàng)造最為直接的條件，即，泥沙數(shù)學(xué)模型在分析計算過程中為可選計算內(nèi)容。 。水沙耦合分析計算過程（如下頁圖所示）。 2）分環(huán)節(jié)水（沙）模型耦

11、合處理 3）多個過程比選的水（沙）模型耦合處理,7、關(guān)鍵技術(shù)支持（續(xù)）,8、和相關(guān)系統(tǒng)的關(guān)系,與相關(guān)模型、系統(tǒng)之間關(guān)系示意圖,三、子系統(tǒng)及功能模塊建設(shè)方案,（一）潼關(guān)水沙過程預(yù)估子系統(tǒng) （二期建設(shè)，本期預(yù)留接口）,潼關(guān)水沙過程預(yù)估子系統(tǒng)工作流程圖,（一）潼關(guān)水沙過程預(yù)估子系統(tǒng),洪水調(diào)度預(yù)案分析與計算子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖,（二）調(diào)度預(yù)案分析與計算子系統(tǒng),洪水預(yù)案調(diào)度子系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行流程圖,（二）調(diào)度預(yù)案分析與計算子系統(tǒng),實(shí)時水沙調(diào)度子系統(tǒng) 功能結(jié)構(gòu)圖,（三）實(shí)時水沙調(diào)度子系統(tǒng),實(shí)時水沙調(diào)度子系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流程,（三）實(shí)時水沙調(diào)度子系統(tǒng),子系統(tǒng)主要功能：,本子系統(tǒng)用于實(shí)時調(diào)度決策評估，建立實(shí)時調(diào)度決策的多

12、指標(biāo)綜合評價遞階結(jié)構(gòu)體系，使之能反映出流域可控制的防洪工程措施(水庫、蓄滯洪區(qū)等關(guān)鍵防洪控制點(diǎn))綜合運(yùn)用的效果，并能反映出防洪效益、局部利益和整體利益、防洪風(fēng)險等方面的要求，本子系統(tǒng)分兩期實(shí)施。 在一期中將就與調(diào)度方案相關(guān)指標(biāo)關(guān)系密切的項(xiàng)目進(jìn)行評估分析，暫不考慮進(jìn)行特別詳細(xì)的社經(jīng)指標(biāo)等項(xiàng)目的分析計算。,（四）調(diào)度評估決策子系統(tǒng),水庫調(diào)度監(jiān)測信息應(yīng)用子功能結(jié)構(gòu)圖,（五）水庫調(diào)度監(jiān)測信息應(yīng)用子系統(tǒng),主要功能： 數(shù)據(jù)獲取；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)及系統(tǒng)管理 （1）數(shù)據(jù)獲取功能： 實(shí)時水、雨、工、沙情數(shù)據(jù)庫讀??； 歷史洪水、典型水沙過程數(shù)據(jù)庫讀??； 預(yù)報結(jié)果數(shù)據(jù)庫讀??； 實(shí)時水、雨、工、沙情EXCEL或文本格式

13、數(shù)據(jù)讀??； 河道斷面和網(wǎng)格地形數(shù)據(jù)文件讀入； 異重流觀測數(shù)據(jù)、泥沙級配數(shù)據(jù)文件讀入； 地理信息系統(tǒng)矢量、DEM、遙感影象等數(shù)據(jù)的讀入。,（六）業(yè)務(wù)運(yùn)行管理與服務(wù)模塊（1）,（2）數(shù)據(jù)處理功能： 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與分類存儲 圖形化水沙過程生成與分析 水庫特征曲線的修改、查詢及水庫特征值得查詢與修改 （3）數(shù)據(jù)管理模塊 計算方案、數(shù)學(xué)模型的拆裝和組合 洪水調(diào)度成果管理和預(yù)報調(diào)度耦合管理 結(jié)果可視化顯示與查詢 調(diào)度結(jié)果虛擬仿真 調(diào)度系統(tǒng)管理 洪水調(diào)度方案分析,（六）業(yè)務(wù)運(yùn)行管理與服務(wù)模塊（2）,（4）向國家防辦傳輸數(shù)據(jù) 提交信息內(nèi)容： （1）洪水預(yù)報（預(yù)估）數(shù)據(jù)； （2）水庫調(diào)度狀態(tài)數(shù)據(jù)； （3）河道重

14、要站點(diǎn)的水、流、沙計算與分析指標(biāo)等； （4）蓄滯洪區(qū)運(yùn)用方案； （5）方案評估數(shù)據(jù)。 提交信息的基本要求：（1）必須簡要而概括；（2）必須直觀化；（3）必須有簡明流暢的信息顯示方式；（4）軟硬件和網(wǎng)絡(luò)需求必須簡單化。 提交信息的手段和形式： （1）圖形化方案顯示界面； （2）簡明的方案管理方式； （3）必要的地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持。,（六）業(yè)務(wù)運(yùn)行管理與服務(wù)模塊（3）,四、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設(shè)方案,（一）總體結(jié)構(gòu)示意圖,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫示意圖,（二）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分項(xiàng)示意圖,五、系統(tǒng)建設(shè)管理,（一）系統(tǒng)（一期）開發(fā)經(jīng)費(fèi),（1）2005年4月，開始對我委現(xiàn)有水庫調(diào)度、水庫與河道泥沙沖淤數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，并形成現(xiàn)

15、有模型資源（摸底）分析報告 （2）2005年5月，開始“黃河防洪調(diào)度系統(tǒng)”（“黃河洪水泥沙調(diào)度管理系統(tǒng)”）設(shè)計，2005年11月完成初步設(shè)計初稿 （3）2006年3月， “初步設(shè)計”初稿經(jīng)修改后，根據(jù)要求，報送部項(xiàng)目辦 （4）2006年5月，根據(jù)部項(xiàng)目辦要求，依據(jù)“初步設(shè)計”編制完成“黃河防洪調(diào)度系統(tǒng)實(shí)施方案”，并報送部項(xiàng)目辦 （5）2006年12月，根據(jù)部項(xiàng)目辦要求，修改概算等幾個部分后，再次報送部項(xiàng)目辦,（二）前期工作過程概述,（1）2007年1月“建設(shè)方案”報國家防辦審查，審查后修改報告 （2）2007底3月，完成招投標(biāo)，簽定開發(fā)合同； （3）2007年9月底，完成主要模塊和子系統(tǒng)開發(fā)任務(wù) （4）2008年4月對項(xiàng)目進(jìn)行初步驗(yàn)收， （5）2008年10月完成項(xiàng)目建設(shè)，并準(zhǔn)備最終驗(yàn)收,（三）系統(tǒng)一期研發(fā)進(jìn)度計劃,（四）二期建設(shè)內(nèi)容簡介,（1）成熟應(yīng)用水庫、河道沖淤數(shù)學(xué)模型 （2）中游產(chǎn)沙模型應(yīng)用 （3）相關(guān)子系統(tǒng)建設(shè) （4）水庫、河道沖淤監(jiān)測和數(shù)據(jù)更新機(jī)制建立與運(yùn)行 （5）與三維電子江河耦合開發(fā) （6）進(jìn)一步完善與國家防辦交互功能,1、實(shí)行首席專家制,項(xiàng)目首席專家：張金良 首席專家助理：畢東升 余 欣 項(xiàng)目秘書：張 永 魏向陽 李勝陽,（五）系統(tǒng)建設(shè)組織與實(shí)施（1）,依據(jù)前期設(shè)計