我國洪災發(fā)生頻繁,洪水具有發(fā)生突然、頻率高,危險系數大等特點,是人類面臨的最嚴重的自然災害之一,給人類生命和財產安全造成巨大威脅。
如何快速得對未來水文情況作出科學預測,為防洪調度指揮決策提供科學依據,有效實現科學預報、調度和決策,對提升防災減災能力具有重要的支撐作用。
通過預測和模擬降雨產流、匯流和水文過程,可以提前發(fā)現可能的洪澇災害,及時采取相應措施,減輕對人民群眾的影響。因此,研發(fā)簡單易用的國產水文預報模型,對維護人民生命財產安全、促進經濟發(fā)展和加強社會穩(wěn)定具有重要意義。
WHFM水文預報模型
四信WHFM水文預報模型是基于DEM的分布式水文模型,以山坡為基本單元,模擬大面積流域內的水文過程。該模型包含坡面產匯流和河網匯流兩個核心計算模塊。坡面產匯流模塊考慮了不同因素對產流過程的影響,包括土地利用類型、土地覆蓋度和降雨強度等,基于土壤水動力學理論計算產流過程。河網匯流模塊考慮了流域地形、河道形態(tài)、降雨徑流量等因素,采用運動波理論計算匯流過程,同時考慮了河道的水動力學特性。
一、處理流程
01數據采集
基礎數據、水文數據、工程調度數據、實時水域數據
02數據處理
基礎數據檢查、整理與加工
03方案配置
預報來水方案配置
04模型運算
指定斷面的出口流量過程計算、結果數據轉化加工計算
05結果輸出
預報斷面的來水過程結果數據
二、輸入輸出
WHFM水文預報模型產品輸入條件包括生成的電子河網、子流域劃分結果(流向、底坡、地形以及河道參數等)、子流域匯流關系等,輸出結果包括各個子流域的出口流量過程以及網格化輸出成果等。
三、模型特點
模型成果精準
基于水量平衡原理,流域產匯流全面考慮蒸散發(fā)、壤中流、地下水補給等,保證模型輸出成果精度。
土壤水動力模型技術
基于土壤水動力學的土壤下滲模型,在產流階段創(chuàng)新性地進行土壤分層水量計算,支持無資料地區(qū),無需單獨考慮超滲產流與蓄滿產流及復雜的參數率定。
多源數據輸入
支持氣象預報數據、河網數據、遙感數據、土壤數據、河道斷面數據等不同類型數據的輸入、組織、轉換及加工,滿足預報模型不同階段的數據計算要求。
多樣預報成果輸出
模塊化松耦合設計模式,模型計算支持多源數據輸入,可提供不同類型的預報結果輸出。
四、模型工具
結合自主研發(fā)的模型數據前處理、模型計算及成果可視化輸出模型工具軟件,可實現數據加載、數據組織、數據維護以及數據展示能力,通過工具軟件提供的一體化數據處理能力及可視化呈現能力可為模型使用者提供數據前處理、模型數據計算、數據后處理以及通過可視化交互系統(tǒng)實現的模型計算結果動態(tài)可視化呈現及模型計算過程中所產生的不同種類柵格文件的中間成果預覽。
WHFM水文預報模型通過結合氣象格點數據,實現坡面產匯流、河道匯流、庫區(qū)來水量的水文水力計算,根據輸出的各類水文要素指標可應用于庫區(qū)、河道等水利工程監(jiān)測斷面的預報來水過程模擬。
干旱模擬預報
洪水模擬預報
水庫閘壩調度
水資源評估及預測
集合概率預報
部署方式
?、僭贫瞬渴?/span>
模型產品部署在云端服務器,用戶通過互聯(lián)網訪問形式向云端服務器發(fā)出模型計算結果查看請求,云端收到請求后處理并返回結果 。
?、诒镜夭渴?/span>
模型產品部署在用戶提供的服務器中,技術人員根據部署文檔配合用戶完成部署和調試工作,用戶通過局域網訪問形式實現模型計算結果的請求及查看。
采用2019年6月強降雨影響下某流域實際洪水與模型預報洪水的洪峰流量、峰現時間進行驗證,形成預報效果評估對比說明。
通過水文站的驗證顯示,洪水預報效果較好,峰現時間基本一致,大部分站點模擬流量與實際流量接近,少量站點有誤差。
**站
所在水系:**河,**江二級支流
集水面積:167 km?
預報洪峰:2019年6月10日11時 1380 m3/s
實際洪峰:2019年6月10日12時 1530 m3/s
**站
所在水系:**河,**江支流
集水面積:285 km?
預報洪峰:2019年6月14日1時,450 m3/s
實際洪峰:2019年6月14日1時,436 m3/s