一种实时洪水预报及洪灾模拟的方法和系统与流程

1.本发明涉及洪水预测信息化领域，尤其涉及一种实时洪水预报及洪灾模拟的方法和系统。


背景技术：

2.近年来，随着全球气候变化加剧，极端天气频发，暴雨、洪水对人类的危害越来越大。为有效应对洪水灾害，减轻洪水灾害损失，需同时从防洪工程措施和防洪非工程措施两方面同时发力。防洪工程措施主要有堤防、河道整治工程、分蓄洪工程与水库等，通过这些工程手段以扩大河道泄量、分流、疏导和拦蓄洪水，以减轻洪水灾害。防洪非工程措施，主要内容有洪水预报、洪水警报、洪泛区管理、洪水保险、河道清障(或河道管理)、超标准洪水防御措施等，通过这些非工程的措施，可以避开、预防洪水侵袭，更好地发挥防洪工程的效益，以减轻洪灾损失。
3.洪水预报指根据前期和现时的水文、气象等信息，揭示和预测洪水的发生及其变化过程的应用科学技术。它是防洪非工程措施的重要内容之一，直接为防汛抢险、水资源合理利用与保护、水利工程建设和调度运用管理，及工农业的安全生产服务。目前，国内的洪水预报方法有很多，但都没有形成一种比较通用的、具有实时性的、高精度的洪水预报方法。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种实时洪水预报及洪灾模拟的方法和系统，以解决至少一个上述技术问题。
5.本发明的第一目的通过下述技术方案实现：
6.本发明提供一种实时洪水预报及洪灾模拟的方法，包括以下步骤：
7.步骤s1：获取水雨情数据以及降雨预报数据，降雨预报数据包括降雨预测数据以及水文站点信息；
8.步骤s2：根据水雨情数据和降雨预报数据，生成站点预报以及区间入流预报，其中站点预报包括水库站点预报结果；
9.步骤s3：根据站点预报的水库站点预报结果，生成水库调度规则；
10.步骤s4：根据水库调度规则通过水库调洪演算进行计算，生成洪水演进数据；
11.步骤s5：根据洪水演进数据以及区间入流预报进行分析，构建水文水动力耦合洪水模型，并进行模型计算，生成洪水演进模拟数据，以执行实时洪水模拟及预报。
12.本实施例根据水雨情数据以及降雨预报数据，通过具体的水文站点以及水库站点的情况进行分析，生成水库调度规则，并根据水库调度规则进行水库调洪演算，构建洪水演进数据，并根据洪水演进数据进行模型计算从而生成洪水演进模拟数据，以执行实时洪水模拟及预报，从而提供一种实时性、高精度的洪水预报方法。
13.本发明提供一个实施例，步骤s2中的站点预报的步骤具体为：
14.根据水文站点信息，构建站点预报方案，水文站点信息包括历史洪水信息以及水文站点位置信息；
15.根据历史洪水信息对站点预报方案中进行率定以及检验；
16.根据站点预报方案通过洪水预报计算，以生成站点预报。
17.本实施例通过水文站点信息构建站点预报方案，并根据站点预报方案以及历史洪水信息进行分析生成站点预报，从而为接下来的水库调度规则生成做好前提准备。
18.本发明提供一个实施例，构建站点预报方案的步骤具体为：
19.根据水文站点信息，生成新建方案控件，其中新建方案控件包括方案名称输入控件、预报变量输入控件、预报方法选择控件以及预报站点来水站选择控件，预报变量包括流量预报、水位预报以及水位流量预报，预报站点来水站为处于集雨范围内的水文站点，预报方法包括新安江模型、topmodel模型、分布式模型；
20.通过方案名称输入控件获取方案名称信息；
21.通过预报变量输入控件获取预报变量；
22.通过预报方法输入控件获取预报方法；
23.通过预报站点来水站选择控件获取选中的预报站点来水站，并在预设的电子地图上，对集雨范围内的预报进行标记，从而构建站点预报方案。
24.本实施例通过多组控件获取方案名称、预报变量、预报方法以及预报站点来水站，生成站点预报方案，为对历史洪水信息进行率定以及检验做好前提准备。
25.本发明提供一个实施例，根据历史洪水信息对站点预报方案中进行率定的步骤具体为：
26.通过站点预报方案，添加站点历史洪水场次信息并标记为率定洪水场次信息，并添加站点历史洪水场次为验证洪水场次；
27.获取glue法参数以及水文预报模型中的参数初始值、最小值以及最大值，glue法参数包括最大计算次数、洪峰允许误差、洪亮允许误差、确定性系数允许误差，水文预报模型参数为站点预报方法中选定预报方法对应的参数；
28.根据率定洪水场次信息和模型参数设置中的初始值、最小值以及最大值，通过模型优化算法自动率定，生成模型参数；
29.调节模型参数并进行率定操作，生成模型率定结果，调节模型参数的步骤为通过修改方式修改模型参数或根据新的模型参数进行率定；
30.根据glue法参数对模型率定结果进行评定，评定参数包括洪峰误差、峰时误差、洪量误差与确定性系统。
31.本实施例通过站点预报方案以及站点历史洪水场次信息分析，生成率定洪水场次信息，根据glue法参数以及率定洪水场次信息生成模型参数，对模型参数进行率定生成模型率定结果，根据glue法参数对模型率定结果进行评定，为接下来的洪水预报以生成站点预报做好前提准备。
32.本发明提供一个实施例，洪水预报计算的步骤具体为：
33.获取选中的预报站点以及选中的预报方案；
34.获取计算开始时间、预报开始时间以及预见期，并根据选中的预报站点以及选中的预报方案进行分析，生成模型临时参数以及降雨边界；
35.根据模型临时参数以及降雨边界进行预报计算。
36.模型临时参数的生成步骤具体为：
37.根据选择中的预报方案修改本次预报计算中的模型参数，从而生成单次作用模型参数；
38.降雨边界的生成步骤具体为：
39.设置此次预报计算预见期内的雨量站的降雨过程；
40.读取降雨预报数据并分配；
41.分配预见期总雨量；
42.调整降雨边界并保存；
43.读取降雨预报数据并分配的步骤具体为：
44.从qpf、ecmwf或者amedas其中一种预报方式获取预见期内的降雨数据，并把降雨数据通过泰森多边形或者反距离插值分配到各雨量站；
45.分配预见期总雨量的步骤为：
46.读取降雨预报数据得到预见期总雨量或者设置预见期总雨量后，把预见期总雨量通过平均分配或者逐渐减少的方式分配到预报方案设置的雨量站；
47.调整降雨边界并保存的步骤具体为：
48.修改各雨量站降雨过程；
49.保存修改后的降雨边界。
50.本实施例根据计算开始时间、预报开始时间、预见期以及获取选中的预报站点以及选中的预报方案进行分析，生成模型临时参数以及降雨边界，并进行洪水预报计算，从而生成站点预报，从而为接下里的洪水演进数据的构建做好提前准备。
51.本发明提供一个实施例，预报计算的计算结果根据预报计算公式获得：
52.预报计算公式具体为：
[0053][0054]
p为预报计算预测系数，为模型临时参数预测值，gi为模型临时参数真实值，其中i取值范围为0、1...n，表示从第0时刻到第n时刻，为模型临时参数预测平均值，为模型临时参数真实平均值。
[0055]
本实施例通过预报计算公式对模型临时参数值进行计算得到预报计算预测系数，预报计算预测系数通过模型临时参数真实值以及模型临时参数预测值之间的关系以及模型临时参数真实值进行预测，从而保证预报计算预测系数的准确度，单从模型临时参数真实值进行实时计算无法完成预测任务，单从模型临时参数预测值进行预测无法保证预测值的准确性，而上述预报计算公式克服以上缺点，充分考虑预测过程中的不确定性，提高了预测准确度。
[0056]
本发明提供一个实施例，步骤s4中水库调洪演算步骤具体为：
[0057]
根据水库站点预报结果的水库入库过程预报结果，生成水库调度规则；
[0058]
根据水库调度规则进行水库调洪演算。
[0059]
本实施例根据水库入库过程预报结果，生成水库调度规则，并根据水库调度规则进行水库调洪演算，构建洪水演进数据，为接下来构建水文水动力耦合洪水模型做好提前
准备。
[0060]
本发明提供一个实施例，步骤s5中构建水文水动力耦合洪水模型的步骤具体为：
[0061]
根据水库调洪结果和区间入流预报结果或获取的水库调洪过程和区间入流过程，构建水文水动力耦合的洪水演进模型。
[0062]
本实施例可根据分析生成的水库调洪结果和区间入流预报结果，构建水文水动力耦合的洪水演进模型，也可以根据获取的水库调洪过程和区间入流过程，构建水文水动力耦合的洪水演进模型，体现了构建工作的灵活性，以及功能结构的去耦合。
[0063]
本发明提供一种实时洪水预报及洪灾模拟的系统，包括：
[0064]
水雨情模块，用于实时、历史水雨情数据查询与统计分析；
[0065]
工情模块，包含堤防子模块与水库子模块，用于水库纳雨能力的评估以及水利工情基本信息的展示；
[0066]
气象信息模块，包含天气预报、雷达云图、数值预报、台风、降雨、气象六大部分，用于气象信息的可视化展示；
[0067]
洪水预报模块，包含站点预报方案管理、站点预报、智能预报、区间入流预报、分布式网格预报，预报方案管理用于创建和率定站点预报方案、站点预报和智能预报用于计算水文站点水位流量过程预报、区间入流预报用于计算区间来水预报、分布式网格预报用于计算河道水位流量预报；
[0068]
水库调度模块，用于进行水库调洪演算，计算水库出流过程；
[0069]
洪水演进模块，用于构建并计算水文水动力耦合的洪水演进模型、用于展示洪水演进模型计算结果；
[0070]
系统管理模块，用于新增、删除、编辑系统用户和站点基础信息。
[0071]
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0072]
本发明提供一个实时洪水预报及模拟的方法和系统，可进行获取实时水雨情数据与气象预报数据，根据实时水雨情数据与未来降雨预报数据对洪水具体演进与发展状况作实时模拟，具有时效性强的特点。
[0073]
本发明提供一个实时洪水预报及模拟的方法和系统，该方法集成了水文、水动力模型，水文模型为水动力模型提供边界输入，本方法支持多种水文模型与水动力模型进行连接，具有拓展性强、兼容性高的特点。
附图说明
[0074]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0075]
图1示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的步骤流程图；
[0076]
图2示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的实施例步骤流程图；
[0077]
图3示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的实施例方法流程图；
[0078]
图4示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的实时水雨情
数据后台数据库表格图；
[0079]
图5示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的气象数据格网渲染图；
[0080]
图6示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的站点预报方案率定中验证评定界面图；
[0081]
图7示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的站点预报计算中的降雨边界设置界面图；
[0082]
图8示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的站点预报计算中的临时参数设置界面图；
[0083]
图9示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的站点预报计算中的预报结果界面图；
[0084]
图10示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的区间入流预报中的区间降雨边界设置界面图；
[0085]
图11示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的区间入流预报中的参数设置界面图；
[0086]
图12示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的区间入流预报中的区间入流预报结果图；
[0087]
图13示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的水库调洪演算中的水库调度规则图；
[0088]
图14示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的水库调洪演算中的调洪演算结果图；
[0089]
图15示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的构建洪水演进模型中的流量边界设置图；
[0090]
图16a示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的洪水演进动画效果图；
[0091]
图16b示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的洪水风险图效果图；
[0092]
图16c示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的洪水传播时间效果图；
[0093]
图17a示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的堤防子模块界面图；
[0094]
图17b示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的水库信息子模块界面图；
[0095]
图17c示出了本说明书一个实施例的实时洪水预报及洪灾模拟的方法的水库纳雨能力评估子模块界面图。
具体实施方式
[0096]
下面结合附图对本发明专利的技术方法进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域所属
的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0097]
此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器方法和/或微控制器方法中实现这些功能实体。
[0098]
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实时洪水预报及洪灾模拟的方法和系统，该方法实现了基于浏览器的实时水雨情数据接入、气象预报数据接入、洪水预报、水库调度、洪水演进模拟一体化业务流程，可有效提高洪水预报精度和延长洪水预报预见期，具有广泛实践意义。
[0099]
请参阅图1至图17c，本发明提供一种实时洪水预报及洪灾模拟的方法，包括以下步骤：
[0100]
步骤s1：获取水雨情数据以及降雨预报数据，降雨预报数据包括降雨预测数据以及水文站点信息；
[0101]
步骤s2：根据水雨情数据和降雨预报数据，生成站点预报以及区间入流预报，其中站点预报包括水库站点预报结果；
[0102]
步骤s3：根据站点预报的水库站点预报结果，生成水库调度规则；
[0103]
步骤s4：根据水库调度规则通过水库调洪演算进行计算，生成洪水演进数据；
[0104]
步骤s5：根据洪水演进数据以及区间入流预报进行分析，构建水文水动力耦合洪水模型，并进行模型计算，生成洪水演进模拟数据，以执行实时洪水模拟及预报。
[0105]
具体地，例如如图2所示，本实施例可以基于b/s架构实现，用户终端通过访问浏览器能够实现洪水预报模拟。
[0106]
如图3所示，该洪水预报方法包括步骤：实时水雨情数据接入、降雨数值预报接入、洪水、站点预报、分布式网格预报、区间预报、入库预报、水库调洪演算、洪水演进，所述洪水演进包括洪水传播时间、三维洪水演进动画以及洪水风险图。
[0107]
例如步骤s2各步骤具体操作可以如下：
[0108]
s21、在云端搭建数据库，接入站点基础信息与实时水雨情数据。
[0109]
如图4所示，在云端搭建数据库，创建站点基础属性表st_stbprp_b、水雨情数据表st_pptn_r、st_river_r、st_rvier_r1h、st_rsvr_r、st_rsvr_r1h。站点基础属性表包括站名、站码、经纬度等内容；水雨情数据表包括各站点降雨、水位、流量数据。云端数据库服务器通过定时轮询实时水雨情数据接口方式获取、更新水雨情数据。客户端基于前端开源gis中间件openlayers、站点经纬度数据、实时水雨情数据库表，实现站点的地图展示以及水雨情数据查询。
[0110]
s22、接入气象预报数据。
[0111]
在本实施例中，通过接口方式获取气象预报数据，获取数据后渲染效果如图5所示，所述信息包括预报查询，所述预报查询包括查询类型、预报时间、开始时间、结束时间、类型如qpf(定量降水预报，quantitaive precipitation forecast)、ecmwf(欧洲中期天气预报中心，european centre for medium-range weather forecasts)或者amedas(自动气
象数据采集系统，automated meteorological data acquisition system)以及查询按钮控件。
[0112]
s23、基于实时水雨情数据和气象预报数据进行站点预报。
[0113]
s24、基于实时水雨情数据和气象预报数据进行区间入流预报。
[0114]
在本实施例中，区间入流预报通过降雨边界设置、参数设置、预报计算步骤实现。其中，如图10所示，降雨边界设置需要设置每个区间降雨边界，设置方法同站点预报降雨边界设置；如图11所示，参数设置需要选择区间入流预报的计算方式，需要选择每个区间的预报模型、预报方案，选择对应的预报方案后可修改预报模型参数；如图12所示，区间入流预报结果可视化展示，如时间以及河流量。
[0115]
s25、基于站点预报进行水库调洪演算。
[0116]
s26、基于区间入流预报结果和水库调洪演算结果构建洪水演进方案。
[0117]
s27、洪水演进方案云端计算、洪水演进成果客户端展示。
[0118]
在本实施例中，洪水演进方案构建完成后，在云端启动计算，计算完成后，在客户端展示洪水演进成果。其中，洪水演进成果展示包括洪水演进动画、洪水风险图、洪水传播时间。
[0119]
在本实施例中，洪水演进成果展示基于geoserver、浏览器前端开源gis中间件openlayers实现。服务器端使用geoserver对行政区划、水系、洪水演进建模区域网格进行切片发布。客户端使用openlayers进行在线遥感影像、电子地图的实时加载，河道、断面等矢量图层、水系、网格等切片图层的动态加载。洪水演进动画成果展示如图16a所示，洪水风险图成果展示如图16b所示，洪水传播时间展示如图16c所示。
[0120]
本实施例根据水雨情数据以及降雨预报数据，通过具体的水文站点以及水库站点的情况进行分析，生成水库调度规则，并根据水库调度规则进行水库调洪演算，构建洪水演进数据，并根据洪水演进数据进行模型计算从而生成洪水演进模拟数据，以执行实时洪水模拟及预报，从而提供一种实时性、高精度的洪水预报方法。
[0121]
本发明提供一个实施例，步骤s2中的站点预报的步骤具体为：
[0122]
根据水文站点信息，构建站点预报方案，水文站点信息包括历史洪水信息以及水文站点位置信息；
[0123]
根据历史洪水信息对站点预报方案中进行率定以及检验；
[0124]
根据站点预报方案通过洪水预报计算，以生成站点预报。
[0125]
具体地，例如在本实施例中，站点预报通过站点预报方案构建、站点预报方案率定、站点预报计算三个步骤实现。
[0126]
其中，站点预报方案构建步骤为：选择预报站点、输入预报方案名称、选择预报变量、选择预报方法、选择来水站、圈画站点集雨范围、选择集雨范围内雨量站、计算分配集雨范围内雨量站权重、完成预报方案构建。
[0127]
站点方案率定步骤为：选择一个站点预报方案，添加站点历史洪水场次作为率定洪水场次，添加站点历史洪水场次作为验证洪水场次；设置基于glue法的站点检验参数参数，设置水文预报模型参数初始值、最小值、最大值；基于率定洪水场次和模型参数设置中的初始值、最小值、最大值，在云端使用模型优化算法自动率定出合适参数；手动调节模型参数，再次进行人工率定；基于glue法对模型率定结果进行评定，评定参数包括洪峰误差、
峰时误差、洪量误差、确定性系统等。
[0128]
站点预报计算步骤为：选择预报站、选择预报方案、设置计算开始时间、设置预报开始时间、输入预见期、设置预报模型临时参数、设置降雨边界、云端预报计算。
[0129]
在本实施例中，站点方案率定所需历史场次洪水数据通过人工、程序方式筛选；程序筛选站点历史场次洪水可通过制定阈值和阈值前后时长方式简单实现；站点方案检验使用glue方法，设置站点检验参数需要设置最大计算次数、洪水允许误差、洪量允许误差、确定系数允许误差；如图6所示，预报方案验证评定使用保存的预报模型参数对率定场次洪水和检验场次洪水进行计算，并根据检验参数如场次洪水号、实验洪峰、计算洪峰以及洪峰误差判定该场次洪水是否及格，最终给出预报方案评价。
[0130]
具体地，例如在本实施例中，如图7所示，站点预报计算降雨边界设置可通过读取qpf、ecmwf或者amedas预报方式设置，也可通过人工输入预见期总雨量方式初始化雨量；如图8所示，站点预报计算可临时调整本次预报计算模型参数；如图9所示，站点预报计算结果进行可视化展示，展示内容包括面雨量、水位、实测流量以及预报流量。
[0131]
本实施例通过水文站点信息构建站点预报方案，并根据站点预报方案以及历史洪水信息进行分析生成站点预报，从而为接下来的水库调度规则生成做好前提准备。
[0132]
本发明提供一个实施例，构建站点预报方案的步骤具体为：
[0133]
根据水文站点信息，生成新建方案控件，其中新建方案控件包括方案名称输入控件、预报变量输入控件、预报方法选择控件以及预报站点来水站选择控件，预报变量包括流量预报、水位预报以及水位流量预报，预报站点来水站为处于集雨范围内的水文站点，所述预报方法包括新安江模型、topmodel模型、分布式模型；
[0134]
通过方案名称输入控件获取方案名称信息；
[0135]
通过预报变量输入控件获取预报变量；
[0136]
通过预报方法输入控件获取预报方法；
[0137]
通过预报站点来水站选择控件获取选中的预报站点来水站，并在预设的电子地图上，对集雨范围内的预报进行标记，从而构建站点预报方案。
[0138]
具体地，例如可利用javascript技术生成移动端的页面功能按钮；
[0139]
具体地，例如可利用flash、dreamweaver或其他网页生成软件制作该页面；
[0140]
具体地，例如在本实施例中，预报站点可选任意水文(水位)站点，预报变量可选水位、流量或者水位流量，预报方法可选新安江模型、topmodel模型、分布式网格模型，来水站可选位于站点集雨范围内其他预报站点，圈画站点集雨范围可以通过自动圈画或者人工描绘的方式实现，计算分配集雨范围内雨量站权重可以通过泰森多边形或者平均值方式实现。
[0141]
本实施例通过多组控件获取方案名称、预报变量、预报方法以及预报站点来水站，生成站点预报方案，为对历史洪水信息进行率定以及检验做好前提准备。
[0142]
本发明提供一个实施例，根据历史洪水信息对站点预报方案中进行率定及检验的步骤具体为：
[0143]
通过站点预报方案，添加站点历史洪水场次信息并标记为率定洪水场次信息，并添加站点历史洪水场次为验证洪水场次；
[0144]
获取glue法参数以及水文预报模型中的参数初始值、最小值以及最大值，glue法
参数包括最大计算次数、洪峰允许误差、洪亮允许误差、确定性系数允许误差，水文预报模型参数为站点预报方法中选定预报方法对应的参数；
[0145]
根据率定洪水场次信息和模型参数设置中的初始值、最小值以及最大值，通过模型优化算法自动率定，生成模型参数；
[0146]
调节模型参数并进行率定操作，生成模型率定结果，调节模型参数的步骤为通过修改方式修改模型参数或根据新的模型参数进行率定；
[0147]
根据glue法参数对模型率定结果进行评定，评定参数包括洪峰误差、峰时误差、洪量误差与确定性系统。
[0148]
具体地，例如预报站点可选任意水文(水位)站点，预报变量可选水位、流量或者水位流量，预报方法可选新安江模型、topmodel模型、分布式网格模型，来水站可选位于站点集雨范围内其他预报站点，圈画站点集雨范围可以通过自动圈画或者人工描绘的方式实现，计算分配集雨范围内雨量站权重可以通过泰森多边形或者平均值方式实现。
[0149]
具体地，例如站点方案率定所需历史场次洪水数据通过人工、程序方式筛选；程序筛选站点历史场次洪水可通过制定阈值和阈值前后时长方式简单实现；站点方案检验使用glue方法，设置站点检验参数需要设置最大计算次数、洪水允许误差、洪量允许误差、确定系数允许误差；如图6所示，预报方案验证评定使用保存的预报模型参数对率定场次洪水和检验场次洪水进行计算，并根据检验参数如场次洪水号、实验洪峰、计算洪峰以及洪峰误差判定该场次洪水是否及格，最终给出预报方案评价。
[0150]
本实施例通过站点预报方案以及站点历史洪水场次信息分析，生成率定洪水场次信息，根据glue法参数以及率定洪水场次信息生成模型参数，对模型参数进行率定生成模型率定结果，根据glue法参数对模型率定结果进行评定，为接下来的洪水预报以生成站点预报做好前提准备。
[0151]
本发明提供一个实施例，洪水预报计算的步骤具体为：
[0152]
获取选中的预报站点以及选中的预报方案；
[0153]
获取计算开始时间、预报开始时间以及预见期，并根据选中的预报站点以及选中的预报方案进行分析，生成模型临时参数以及降雨边界；
[0154]
根据模型临时参数以及降雨边界进行预报计算；
[0155]
模型临时参数的生成步骤具体为：
[0156]
根据选择中的预报方案修改本次预报计算中的模型参数，从而生成单次作用模型参数；
[0157]
降雨边界的生成步骤具体为：
[0158]
获取预报计算预见期内的雨量站的降雨过程；
[0159]
读取降雨预报数据并分配；
[0160]
分配预见期总雨量；
[0161]
调整降雨边界并保存；
[0162]
读取降雨预报数据并分配的步骤具体为：
[0163]
从qpf、ecmwf或者amedas其中一种预报方式获取预见期内的降雨数据，并把降雨数据通过泰森多边形或者反距离插值分配到各雨量站；
[0164]
分配预见期总雨量的步骤为：
[0165]
读取降雨预报数据得到预见期总雨量或者设置预见期总雨量后，把预见期总雨量通过平均分配或者逐渐减少的方式分配到预报方案设置的雨量站。此种分配方式可自行选择是否需要使用，当降雨预报数据不准确时或想要计算设计雨量时可用此种方式设置降雨边界；
[0166]
所述调整降雨边界并保存的步骤具体为：
[0167]
修改各雨量站降雨过程；
[0168]
保存修改后的降雨边界。
[0169]
具体地，例如在本实施例中，洪水演进模型采用水文水动力耦合模型。
[0170]
具体地，例如在本实施例中，先提前构建、率定水文水动力耦合模型，并将模型配置文件在云端储存。云端存在率定完成的水文水动力耦合模型后，构建洪水演进方案步骤如下：输入方案名称、选择计算模式、选择模型开始计算时间、结束计算时间、水库泄流过程设置、区间来水过程设置。其中，所述计算模式有一维、一二维耦合两种计算模式可选；
[0171]
具体地，例如在本实施例中，云端以文件夹的形式储存水文水动力耦合模型，后续每次新建洪水演进方案时，会将存储于云端的模型配置文件复制一份，并根据方案设置的模型开始计算时间、结束计算时间、水库泄流过程、区间来水过程重写模型配置文件。
[0172]
本实施例根据计算开始时间、预报开始时间、预见期以及获取选中的预报站点以及选中的预报方案进行分析，生成模型临时参数以及降雨边界，并进行洪水预报计算，从而生成站点预报，从而为接下里的洪水演进数据的构建做好提前准备。
[0173]
本发明提供一个实施例，所述预报计算的计算结果根据预报计算公式获得：
[0174]
所述预报计算公式具体为：
[0175][0176]
p为预报计算预测系数，为模型临时参数预测值，gi为模型临时参数真实值，其中i取值范围为0、1...n，表示从第0时刻到第n时刻，为模型临时参数预测平均值，为模型临时参数真实平均值。
[0177]
本实施例通过预报计算公式对模型临时参数值进行计算得到预报计算预测系数，所述预报计算预测系数通过模型临时参数真实值以及模型临时参数预测值之间的关系以及模型临时参数真实值进行预测，从而保证预报计算预测系数的准确度，单从模型临时参数真实值进行实时计算无法完成预测任务，单从模型临时参数预测值进行预测无法保证预测值的准确性，而上述预报计算公式克服以上缺点，充分考虑预测过程中的不确定性，提高了预测准确度。
[0178]
本发明提供一个实施例，步骤s4中水库调洪演算步骤具体为：
[0179]
根据水库站点预报结果的水库入库过程预报结果，生成水库调度规则；
[0180]
根据水库调度规则进行水库调洪演算。
[0181]
具体地，例如在本实施例中，在水库站点入库预报完成后，基于站点入库预报，对水库进行调洪演算。水库调洪演算包括预报方案选择、调洪时间设置、调度方式设置、调洪演算四个步骤。
[0182]
在本实施例中，预报方案选择对象为前面站点预报中水库站点预报计算保存的结果；调度方式有三种，如下图13所示，分别是规则调度、水位控制、指令调度，每种调度方式
可以设置不同的参数，本实施例采用的是规则调度，所述规则调度以及水位控制在图中已作详细说明，此处不再赘述；如图14所示调洪演算根据水库库容曲线、下泄曲线、调度规则于云端进行计算，水库调洪演算结果，结算结果包括入库流量、出库流量、计算水位、计算库容、坝顶高程、核算洪水位、设计洪水位、讯限水位、水位、死水位、当前时刻、入库流量、计算水位、最大入库流量、入库水量、水库最高水位、削峰率、出库流量、计算库容、最大出库流量、出库水量、最高水位出现时刻以及拦截水量，其中水库调度包括预报方案、调洪开始、调洪结束、调度方式、起调水位、当前最大下泄能力、发电流量、调度演算、播放动画、查看预报方案以及保存结果。
[0183]
本实施例根据水库入库过程预报结果，生成水库调度规则，并根据水库调度规则进行水库调洪演算，构建洪水演进数据，为接下来构建水文水动力耦合洪水模型做好提前准备。
[0184]
本发明提供一个实施例，步骤s5中构建水文水动力耦合洪水模型的步骤具体为：
[0185]
根据水库调洪结果和区间入流预报结果或获取的水库调洪过程和区间入流过程，构建水文水动力耦合的洪水演进模型。
[0186]
具体地，例如水库泄流过程设置、区间来水过程设置如图15所示，可通过区间入流预报成果和水库调洪演算成果直接设置，设置完成后也可人工再次修改。
[0187]
本实施例可根据分析生成的水库调洪结果和区间入流预报结果，构建水文水动力耦合的洪水演进模型，也可以根据获取的水库调洪过程和区间入流过程，构建水文水动力耦合的洪水演进模型，体现了构建工作的灵活性，以及功能结构的去耦合。
[0188]
本发明提供一种实时洪水预报及洪灾模拟的系统，包括：
[0189]
水雨情模块，用于实时、历史水雨情数据查询与统计分析；
[0190]
工情模块，包含堤防子模块与水库子模块，用于水库纳雨能力的评估以及水利工情基本信息的展示；
[0191]
气象信息模块，包含天气预报、雷达云图、数值预报、台风、降雨、气象六大部分，用于气象信息的可视化展示；
[0192]
洪水预报模块，包含站点预报方案管理、站点预报、智能预报、区间入流预报、分布式网格预报，预报方案管理用于创建和率定站点预报方案、站点预报和智能预报用于计算水文站点水位流量过程预报、区间入流预报用于计算区间来水预报、分布式网格预报用于计算河道水位流量预报；
[0193]
水库调度模块，用于进行水库调洪演算，计算水库出流过程；
[0194]
洪水演进模块，用于构建并计算水文水动力耦合的洪水演进模型、用于展示洪水演进模型计算结果；
[0195]
系统管理模块，用于新增、删除、编辑系统用户和站点基础信息。
[0196]
具体地，例如本实施例公开一种基于云平台的实时洪水预报系统，基于b/s架构实现，包括水雨情模块、工情模块、气象信息模块、洪水预报模块、水库调度模块、洪水演进模块、系统管理模块，其中：
[0197]
水雨情模块，用于实时、历史水雨情数据查询与统计分析；
[0198]
工情模块，包含堤防子模块与水库子模块，用于水库纳雨能力的评估以及水利工情基本信息的展示；
[0199]
气象信息模块，包含天气预报、雷达云图、数值预报、台风、降雨、气象六大部分，用于气象信息的可视化展示；
[0200]
洪水预报模块，包含站点预报方案管理、站点预报、智能预报、区间入流预报、分布式网格预报等功能，预报方案管理用于创建和率定站点预报方案、站点预报和智能预报用于计算水文站点水位流量过程预报、区间入流预报用于计算区间来水预报、分布式网格预报用于计算河道水位流量预报；
[0201]
水库调度模块，用于进行水库调洪演算，计算水库出流过程；
[0202]
洪水演进模块，用于构建并计算水文水动力耦合的洪水演进模型、用于展示洪水演进模型计算结果；
[0203]
系统管理模块，用于新增/删除/编辑系统用户和站点基础信息。
[0204]
例如，具体地在本实施例中，工情模块的堤防子模块如图17a所示，可查看堤防位置、高程、防洪标准的等基础信息；水库子模块中水库信息模块如图17b所示，可查看水库分布名称、位置、类型、水面积等信息；水库子模块中纳雨能力评估如图17c所示，可根据水库当前水位、集雨面积、汛限水位、库容曲线、径流系数计算水库纳雨能力。
[0205]
本实施例中，气象模块除数值预报部分，其他部分皆通过外链形式接入系统，气象部分可以参见上述实施例。
[0206]
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0207]
本发明提供一种实时洪水预报模拟方法，该方法可基于b/s架构实现，形成了实时水雨情数据接入、气象预报数据接入、洪水预报、水库调度、洪水演进的标准化、系统化、一体化业务操作流程，具有广泛的实践意义。
[0208]
本发明提供一种实时洪水预报模拟方法，可进行获取实时水雨情数据与气象预报数据，根据实时水雨情数据与未来降雨预报数据对洪水具体演进与发展状况作实时模拟，具有时效性强的特点。
[0209]
本发明提供一种实时洪水预报模拟方法，该方法集成了水文、水动力模型，水文模型为水动力模型提供边界输入，本方法支持多种水文模型与水动力模型进行连接，具有拓展性强、兼容性高的特点。
[0210]
本发明提供一种实时洪水预报模拟方法，该方法可基于b/s架构实现，该方法通过服务端高性能云端服务器为模型提供高速并行计算服务，实现了模型计算的云托管，无需占用本地任何资源，实现了计算过程中的用户低粘性。
[0211]
除工程模块和气象模块外，本实施例上述各个模块的具体实现可以参见上述实施例，在此不再一一赘述。需要说明的是，本实施例仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0212]
最后应说明的是，以上实施例仅用一说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施案例对发明进行了详细说明，本领域的普通人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。