一种水库防汛动态预报预警方法及系统平台与流程

本技术涉及数据处理的，具体涉及一种水库防汛动态预报预警方法及系统平台。

背景技术：

1、水库防汛调度属于典型的非工程措施，其核心在于通过精确控制水库的泄流，以调节入库洪水，确保上、下游防汛目标的安全，同时最大限度地发挥水库的效益。通过调整坝前水位，水库可以有效地掌握洪水的涌入和流出情况，实现对洪水的调蓄。这有助于保障上游和下游防汛对象的安全。同时，通过灵活运用水库的泄流能力，可以最大化水库的效益，使其在防汛的同时更好地满足灌溉、发电等多重水资源利用需求。

2、对于水库的防汛监测主要包括对水库的气象和水情的实时监测，并预测水位上涨趋势从而判断水库是否存在安全隐患。人工监测可能无法及时捕捉到突发的气象变化或水情波动，导致防汛预测的准确性较低，进而可能导致紧急状况下无法采取及时有效的措施。目前，需要一种方法提高水库防汛监测的准确性。

技术实现思路

1、本技术提供一种水库防汛动态预报预警方法及系统平台，具有提高水库防汛监测准确性的效果。

2、在本技术的第一方面提供了一种水库防汛动态预报预警方法，所述方法包括：

3、通过气象站获取预设水库的实时降雨数据；

4、将所述实时降雨数据输入至预设的预测模型，获取所述预测模型输出的第一水位预测值，所述第一水位预测值为未来第一时间段内，所述预设水库的水位变化的预测值；

5、记录所述第一时间段内，所述预设水库的第一水位实际值，所述第一水位实际值为所述第一时间段内，测量所述预设水库的水位变化的实际值；

6、根据所述第一水位预测值与所述第一水位实际值的水位差值，调整所述预测模型的计算参数，以使所述水位差值归零；

7、将所述实时降雨数据输入至调整后的所述预测模型，确定所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长。

8、通过采用上述技术方案，通过自动化的数据记录以及反馈调整机制实现了实时校正预测模型，从而提高了防汛监测的准确性。通过将记录的实际水位与预测的预测水位的差值，用于调整预测模型的计算参数，能够逐步校正预测模型，更好地适应实际水情变化。这种自适应的特性使得预测模型能够更准确地预测水库水位变化，同时考虑了实际的气象和水情条件，提高了监测系统的鲁棒性，从而增强了水库防汛监测的准确性和实时性。

9、可选的，所述将所述实时降雨数据输入至预设的预测模型，获取所述预测模型输出的第一水位预测值，具体通过如下公式计算所述第一水位预测值：

10、；

11、其中，δh(t)为所述第一水位预测值，prate为单位时间的降雨强度，δt为所述第一时间段的时长，α为降雨强度对应的权重系数，cint为所述预设水库的径流流入系数，ain为径流流入的总截面积，hin(t)为所述第一时间段内的所述径流流入的水位变化值，g为所述水位变化对应的权重系数，cout为所述预设水库的通道流出系数，r（t）为所述第一时间段内的通道流出的流量变化值。

12、通过采用上述技术方案，结合多个关键因素的综合影响，以及考虑了降雨、径流、通道流出等多方面因素的复杂性，提供了一个相对全面的水位预测模型。具体而言，预测模型利用实时降雨数据作为输入，通过考虑降雨对水位的直接影响（通过降雨量和权重系数）、径流的复杂变化（通过径流流入系数和截面积）、以及通道流出的影响（通过通道流出系数和流量变化值）等因素，综合计算未来一段时间内水库水位的变化。

13、可选的，所述记录所述第一时间段内，所述预设水库的第一水位实际值，具体还包括：

14、记录所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述第一水位实际值，所述第一子时间为所述第一时间段划分成多个时间段中的任意一个时间段；

15、记录所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述降雨强度；

16、获取所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述径流流入的总截面积，以及所述径流流入的水位变化值；

17、记录所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述通道流出的流量变化值。

18、通过采用上述技术方案，对第一时间段的更为细致的水位实际值记录，通过将第一时间段划分为多个子时间段并记录相应的水位实际值、降雨强度、径流流入等关键数据，使得能够更全面地捕捉水库水位变化过程中的微观信息。这有助于更详细地了解不同时间段内水位的变化趋势，并对模型进行更准确的校正。通过记录不同子时间段的降雨强度、径流流入情况以及通道流出的流量变化，可以更精细地分析水库水位的动态变化机制，为模型的参数调整提供更丰富的信息。

19、可选的，所述根据所述第一水位预测值与所述第一水位实际值的水位差值，调整所述预测模型的计算参数，具体包括：

20、将各个所述第一子时间段对应的所述降雨强度、所述总截面积、所述水位变化值、所述流量变化值以及所述第一水位实际值，分别输入所述预测模型；

21、在所述第一水位预测值与所述第一水位实际值的水位差值为零的情况下，确定调整后的所述计算参数，所述计算参数包括所述降雨强度对应的权重系数、所述径流流入系数、所述水位变化对应的权重系数以及通道流出系数。

22、通过采用上述技术方案，将各个第一子时间段对应的降雨强度、总截面积、水位变化值、流量变化值以及第一水位实际值输入预测模型，实现了对模型参数的在线动态调整。通过不断调整预测模型的计算参数，使得第一水位预测值与实际水位值的水位差值逐渐趋近于零。这种反馈机制有效地校正了模型的计算参数，以更好地适应实际水情变化，提高了水位预测的准确性和可靠性。

23、可选的，在所述将所述实时降雨数据输入至预设的预测模型，获取所述预测模型输出的第一水位预测值之前，所述方法还包括：

24、记录过去第二时间段内，不同第二子时间段的所述预设水库的第二水位实际值，所述第二水位实际值为所述第二子时间段内，测量所述预设水库的水位变化的实际值，所述第二子时间为所述第二时间段划分成多个时间段中的任意一个时间段；

25、记录第二子时间段的所述预设水库的单位时间的历史降雨强度；

26、获取所述第二子时间段内，所述径流流入的历史总截面积，以及所述径流流入的历史水位变化值；

27、记录所述第二子时间段内，所述通道流出的历史流量变化值；

28、将所述第二子时间段对应的所述历史降雨强度、所述历史总截面积、所述历史水位变化值、所述历史流量变化值以及所述第二水位实际值，分别输入所述预测模型；

29、在所述预测模型输出的第二水位预测值与所述第二水位实际值为零的情况下，确定所述计算参数，所述计算参数包括降雨强度对应的权重系数、所述径流流入系数、所述水位变化对应的权重系数以及通道流出系数，所述第二水位预测值为所述第二子时间段内，所述预设水库的水位变化的预测值。

30、通过采用上述技术方案，在多个第二子时间段内记录和输入历史数据，并在第二水位预测值与第二水位实际值为零的情况下确定计算参数，实现了对预测模型的更全面精准地获取计算参数。这使得预测模型能够更好地预测水库水位的长期趋势和周期性变化，增强了模型对水文变化的捕捉能力。

31、可选的，所述将所述实时降雨数据输入至所述预测模型，确定所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长，具体通过如下公式计算：

32、；

33、其中，t为所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长，hmax为所述汛限水位对应的水位值，h0为所述预设水库的初始水位，δh(t)为所述第一水位预测值，δt为所述第一时间段的时长。

34、通过采用上述技术方案，公式中考虑了初始水位、汛限水位、以及预测模型输出的水位预测值，有效地综合了水库实际情况和模型预测结果。通过实时更新预测模型，能够不断地更新预测值，从而反映出实时的水情变化，提高了对水库未来水位趋势的准确性。这一技术方案可为水库管理者提供更为准确和实用的信息，使其能够更及时地做出防汛决策，最大程度地减少水患风险。因此，该方案对于水库防汛监测的决策支持效果显著。

35、可选的，在所述将所述实时降雨数据输入至调整后的所述预测模型，确定所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长之后，所述方法还包括：

36、发送水位上涨预警信息发送至监控终端，并通过所述监控终端的显示器进行显示，所述水位上涨预警信息包括所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长。

37、通过采用上述技术方案，在水库水位上涨至汛限水位所需时长的计算基础上，通过发送水位上涨预警信息至监控终端并显示，实现了及时的风险提示和决策支持。一旦计算得出水库水位将上涨至汛限水位所需时长超过某个设定的阈值，即触发水位上涨预警，会自动将预警信息发送至监控终端，并在显示器上直观展示水位上涨至汛限水位所需的时长。这使得水库管理者和相关人员能够迅速了解潜在的水患风险，提前做好防汛准备。

38、在本技术的第二方面提供了一种水库防汛动态预报预警系统平台，包括获取模块、记录模块、调整模块以及处理模块，其中：

39、所述获取模块，用于通过气象站获取预设水库的实时降雨数据；

40、所述获取模块，用于将所述实时降雨数据输入至预设的预测模型，获取所述预测模型输出的第一水位预测值，所述第一水位预测值为未来第一时间段内，所述预设水库的水位变化的预测值；

41、所述记录模块，用于记录所述第一时间段内，所述预设水库的第一水位实际值，所述第一水位实际值为所述第一时间段内，测量所述预设水库的水位变化的实际值；

42、所述调整模块，用于根据所述第一水位预测值与所述第一水位实际值的水位差值，调整所述预测模型的计算参数，以使所述水位差值归零；

43、所述处理模块，用于将所述实时降雨数据输入至调整后的所述预测模型，确定所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长。

44、可选的，所述获取模块，用于将所述实时降雨数据输入至预设的预测模型，获取所述预测模型输出的第一水位预测值，具体通过如下公式计算所述第一水位预测值：

45、；

46、其中，δh(t)为所述第一水位预测值，prate为单位时间的降雨强度，δt为所述第一时间段的时长，α为降雨强度对应的权重系数，cint为所述预设水库的径流流入系数，ain为径流流入的总截面积，hin(t)为所述第一时间段内的所述径流流入的水位变化值，g为所述水位变化对应的权重系数，cout为所述预设水库的通道流出系数，r（t）为所述第一时间段内的通道流出的流量变化值。

47、可选的，所述记录模块，用于记录所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述第一水位实际值，所述第一子时间为所述第一时间段划分成多个时间段中的任意一个时间段；

48、所述记录模块，用于记录所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述降雨强度；

49、所述获取模块，用于获取所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述径流流入的总截面积，以及所述径流流入的水位变化值；

50、所述记录模块，用于记录所述第一时间段内，不同第一子时间段的所述通道流出的流量变化值。

51、可选的，所述处理模块，用于将各个所述第一子时间段对应的所述降雨强度、所述总截面积、所述水位变化值、所述流量变化值以及所述第一水位实际值，分别输入所述预测模型；

52、所述调整模块，用于在所述第一水位预测值与所述第一水位实际值的水位差值为零的情况下，确定调整后的所述计算参数，所述计算参数包括所述降雨强度对应的权重系数、所述径流流入系数、所述水位变化对应的权重系数以及通道流出系数。

53、可选的，所述记录模块，用于记录过去第二时间段内，不同第二子时间段的所述预设水库的第二水位实际值，所述第二水位实际值为所述第二子时间段内，测量所述预设水库的水位变化的实际值，所述第二子时间为所述第二时间段划分成多个时间段中的任意一个时间段；

54、所述记录模块，用于记录第二子时间段的所述预设水库的单位时间的历史降雨强度；

55、所述获取模块，用于获取所述第二子时间段内，所述径流流入的历史总截面积，以及所述径流流入的历史水位变化值；

56、所述记录模块，用于记录所述第二子时间段内，所述通道流出的历史流量变化值；

57、所述处理模块，用于将所述第二子时间段对应的所述历史降雨强度、所述历史总截面积、所述历史水位变化值、所述历史流量变化值以及所述第二水位实际值，分别输入所述预测模型；

58、所述调整模块，用于在所述预测模型输出的第二水位预测值与所述第二水位实际值为零的情况下，确定所述计算参数，所述计算参数包括降雨强度对应的权重系数、所述径流流入系数、所述水位变化对应的权重系数以及通道流出系数，所述第二水位预测值为所述第二子时间段内，所述预设水库的水位变化的预测值。

59、可选的，所述处理模块，用于将所述实时降雨数据输入至所述预测模型，确定所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长，具体通过如下公式计算：

60、；

61、其中，t为所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长，hmax为所述汛限水位对应的水位值，h0为所述预设水库的初始水位，δh(t)为所述第一水位预测值，δt为所述第一时间段的时长。

62、可选的，所述处理模块，用于发送水位上涨预警信息发送至监控终端，并通过所述监控终端的显示器进行显示，所述水位上涨预警信息包括所述预设水库的水位上涨至汛限水位所需的时长。

63、在本技术的第三方面提供了一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口以及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和所述网络接口均用于与其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如上述任意一项所述的方法。

64、在本技术的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如上述任意一项所述的方法。

65、综上所述，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

66、通过自动化的数据记录以及反馈调整机制实现了实时校正预测模型，从而提高了防汛监测的准确性。通过将记录的实际水位与预测的预测水位的差值，用于调整预测模型的计算参数，能够逐步校正预测模型，更好地适应实际水情变化。这种自适应的特性使得预测模型能够更准确地预测水库水位变化，同时考虑了实际的气象和水情条件，提高了监测系统的鲁棒性，从而增强了水库防汛监测的准确性和实时性。