精细化降雨预报系统在水库防洪调度中的应用与分析

精细化降雨预报系统在水库防洪调度中 的应用与分析

白松 朱海涛 陈小月 李成

河北省桃林口水库事务中心，秦皇岛市， 066001

摘要:精细化降雨预报系统是专门针对某一区域所做的精细化降雨专业预报系统，能够定时、定点、定量地反应该区域未来强降雨过程。本文以桃林口水库2017、2018及2019年四年中发生的强降雨过程为例，以该系统预报降雨与实际降雨作对比，进一步阐明了该系统在水库调度中科学研判、适时预警、有效防御、充分发挥了水利工程的兴利减灾效益的重要性，为水库防洪调度指挥提供科学依据。

关键词:精细化降雨预报系统；桃林口水库；预报降雨；适时预警；防洪调度

1 精细化降雨预报系统在桃林口水库的应用

桃林口水库精细化降雨预报系统，利用中尺度WRF模式及快速循环同化技术，以美国NECP（美国国家环境预报中心）的GFS全球预报资料作为背景场，提供预报时段0-48小时的天气形势及多种物理量的精细预报。通过GIS技术及雨量分析算法，精确的计算各个降雨过程产生的面雨量和水量。并可以计算出流域、整个地区及各个分区的降雨信息。还可以利用数值预报系统或国家气象部门的雨量预报数据计算未来24-48小时各区域的面雨量和水量。在雷暴、降水、大风、大雾等重要天气预报中发挥作用。

2 系统的组成与功能

桃林口水库精细化降雨预报系统是在GIS系统的基础上开发的，系统由实时雨量数据提取、雨量预报数据传输、面雨量水量计算和WEBGIS平台显示、相关预报系统的整合五部分组成。

2.1 实时雨量数据提取模块功能

用于提取各数据源的实时雨量。包括遥测雨量、报讯雨量、气象雨量等。将各数据源雨量进行插补，以最大限度的增加观测密度。

2.2雨量预报数据传输模块功能

将降雨预报数据（24-48小时数值预报）从气象部门传输到防办的服务器中。

2.3 面雨量水量计算软件的功能

该软件能够计算桃林口水库流域整个地区或任意区域的实时面雨量、预报面雨量及水量数据； 提供预警报警功能，当某区域的降雨超过一定的阈值，则进行报警。当某区域的未来24-48小时预测降雨超过一定阈值，在报警。进行实时和预报降雨热图分析。实时雨量分析表现方式：等值线图、等值面图、降水热图、面雨量分析列表。可对降水过程逐小时降水进行降水热图分析，以动画方式演示，体现降水过程的动态变化。

2.4 WEBGIS平台显示网页的功能

该平台用于在网页上展示桃林口水库流域区电子地图以及包括桃林口水库流域地区的电子地图。并提供各种地图操作和计算操作。整个网页系统采用一个整体架构模式。所有的内容都放置在菜单面板上。每打开一个网页，都会以标签的方式显示在构架之中。各个页可以进行快速切换。

2.5 相关预报系统的整合功能

为了使该系统的使用更加方便，体现其完整性。需要将现有的雨情系统、台风信息系、云图、雷达、天气预报等系统进行整合，接入到该系统中。整合过程需要对现有各系统的页面显示和功能进行部分改造。整合后成为一个完整的综合查询会商系统。

3 降雨预报数据与实际数据对比分析

运用该系统对桃林口水库2017、2018、2019年三年中出现的典型强降雨过程中水库流域降雨预报数据与水库遥测雨量站实际数据对比分析。

（1）2017年6月23日桃林口水库所辖流域预报与实际降雨情况，该系统再次验证了精细化降雨预报的实用性。（图1）

图1 26月23—24日桃林口水库流域预报降雨与实际降雨量对比图

(2)2018年桃林口流域一次暴雨过程集中在7月23日20时-7月25日20时，预报与实测雨量的数据基本一致。（图2）

图2 2018年7月23日20时-7月25日20时-预报降雨（左）与实际降雨（右）对比图

（3）2019年桃林口流域5月26日08时至5月27日08时暴雨过程，最大雨量90mm，平均62.6mm，预报平均53.6mm，最大雨量103.4mm，预报与实测雨量的落区、过程及雨强基本一致。（图3）

图3 2019年5月26日8时—27日8时预报降雨与实际降雨对比图

通过运用该系统对桃林口水库2017、2018、2019年三年中不同时段水库流域出现的强降雨过程预报数据与实际降雨数据对比分析，充分说明精细化降雨预报系统的预报精确度高，同时也进一步证明桃林口水库精细化降雨预报系统不仅可作为独立系统使用，还可以为洪水预报系统提供准确的雨量输入值，为水库拦蓄与下泄提供及时准确的科学依据。

4 精细化降雨预报系统建设的必要性

精准预测预报是开展防汛调度的重要依据，根据精细化降雨预报系统作出的降雨预报，调度人员通过雨水情自测报系统和水文基础数据通用平台严密监视水情变化动态，采集水位、降雨量等数据，及时启用洪水预报与调度系统进行洪水预报，根据洪水预报结果，结合水库蓄水、来水情况、退水预测以及供水水质等因素，提出下泄水量的调度建议，为水库科学调度指挥提供科学依据。

参考文献

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[3]扈海波；陈明轩；融合雷达数据与地理信息系统的归并算法[J]；计算机工程与应用；2011年16期。