淺析水庫長期水文預報系統的多預報思路

李永強

摘 要：水庫長期水文多預報是水利工作長期研究的一個課題。要想對水庫長期水文進行多預報，就要開發一個水庫長期水文預報系統。本文介紹了水庫長期水文預報的傳統方法，提出了水庫長期水文預報系統多預報的新方法，分析了如何建立更好的水庫長期水文預報系統。

關鍵詞：水庫 長期 水文預報系統 多預報 思路

水庫長期水文多預報是水利工作長期研究的一個課題。要想對水庫長期水文進行多預報，就要建立水文氣象預報平臺，建立水文氣象資料數據庫，在此基礎上開發一個水庫長期水文預報系統。這個系統既要符合水文氣象部門的有關技術標準，又要符合其他標準和要求，比如我國軟件工程和信息技術設計的要求，比如國際山這方面的通用標準。我們傳統的預報方法已經不能滿足現實的要求，所以新系統要總結我國水文預報行業現有的經驗，同時結合國際上新研發的方法，讓水庫調度具備年月日等的水文預報系統。

1.水庫長期水文預報的傳統方法

成因分析法和水文統計法是水庫長期水文預報的傳統方法。成因分析法是通過前期做大量工作，收集和掌握太陽活動、大氣環流和水溫等重要信息，分析研究這些信息后進行水文預報。水庫的水量水溫和大氣降水、大氣環流等因素密切相關，了解的這些因素就可以對水庫水文進行預測。水文統計是水文氣象研究人員通過對歷史上的水文資料進行統計分析做出概率預測，這樣的統計分析分兩類，一類是時間序列，一類是多遠回歸分析。這種方法的工作量大，存在很多不穩定因素，預測的效果不是很好。成因分析法和水文統計方已經不能適應水庫長期水文預報系統多預報的發展需要。

2.水庫長期水文預報系統多預報的新方法

2.1建立預報模型庫

前面我們說到，從物理角度出發，成因分析法和水文統計法是水庫長期水文預報的傳統方法。建預報模型庫需要在這些這些預測方法的基礎上建立，這也是我國《水文情報預報規范》里的明確要求。成因分析法是一個地區天氣狀況如何變化的規律、一個流域地下呈現的物理形態、天空中氣流運動的成因動力模型，是徑流長期預測的發展趨勢。水文統計法是基于徑流和徑流影響因素的統計關系、成因的統計模型。長期水文預報必須考慮外界的影響因素，這樣就形成了兩種不一樣的預報模式，一種是一個要素的預報，另一種是多個要素的預報。單要素預報，要探討不同時間段預報對象之間存在怎樣的聯系，在此基礎上，對水文預報對象自身的歷史演變規律進行分析，然后建立預報模型。多要素預報，要先進行數理統計，分析水文預報對象受到外界因素的什么影響，影響程度如何，他們之間有什么變化和規律，然后再建立預報模型。隨著科學技術的不斷進步，綜合各種條件因素，人們可以建立多種模型，再對模型相互比較，可以得到更加可靠的預報。

2.2報道對象的種類

為了方面研究，根據上面的要求，我們的預報體系是建立在效果較好的預報方案的基礎之上。在這個長期水文預報系統里，我們的研究對象是固定的，研究對象主要有以下幾個：首先是預報在下個月枯水來臨時最小流量。在當月的十號和二十五號進行公布，把多種方法預測的月極值流量和推薦月極流量作為預報結果。其次是所在年份最大流量預報和汛期到來時的逐月流量，在三月份發布結果，把汛期最大流量和發生時間，以及多種方法月預報值和推薦值

作為預報結果。最后，來年逐月流量預報和來年最大流量預報，在每年的六月份和十一月份發布預報結果，預報結果包括年最大流量預報值和發生時間，包括多種方法月平均流量預報值和推薦值。我們的這些研究對象，會在一個獨立出口里進行顯示，同時水文長期數據庫會將這些預報結果收集進去，有用戶想查閱就可以進入數據庫查看想要的東西。按照降水預報產品、氣溫資料和歷年月流量資料等資料為基礎，根據預見期的不同，可以進行相應的因子選擇。

2.3編制預報方案的要求

在編制方案時，應遵循以下幾點要求：一是為了保證方案的精準度，要對判斷標準進行分類，包括系數的大小和合格率，同時檢驗是遵照國家關于水文預報的法規；二是在水文資料年限方面，為了保證選取樣本的科學性，國家關于水文預報的法規必須成為使用經驗和統計方法的指導標準；三是為了保證誤差最小在方案中，上下百分之三十是汛期預報值的誤差必須的范圍，非汛期預報值的誤差范圍是上下百分之二十，極值發生時間的誤差范圍應按照國家的相關法規進行設置。

2.4水庫長期水文預報系統總體設計方案

2.4.1水庫長期水文預報系統結構框架

預報產品檢索、預報方法、質量評定等部分是水庫長期水文預報系統的重要組成部分，當然了，水庫長期水文預報系統的構成是很復雜的，組成部分非常多，比如數據統計分析、統計集成方法等也是水庫長期水文預報系統必不可少的部分。每個組成部分由四個不同模塊構成，分別是數據加工處理模塊、預報方法模塊、數據統計分析模塊和統計集成方法模塊。這四個模塊分工不同，作用不同。比如統計集成方法模塊是對具有可集成性的預報模塊、相同類型的預報結果等進行運作。數據加工處理模塊的作用主要是進行指數加計算、數據檢索、數據采集處理等。數據統計分析模塊是在合成分析、指數資料分析等方面發揮重要作用。預報方法模塊的內容非常豐富，具體包括降水場預報模式、回歸分析方法、相似分析方法等。

2.4.2水庫長期水文預報系統計算流程

預報信息系統的來源主要包括兩方面，即內部因素和外部因素。內部因素包括遺傳算法、自回歸、周期外延、模塊聚類和其他新方法。這五部分就成為整個計算流程的擬合集成。外部因素包括多為時間序分析、線性回歸、混合門線回歸、逐步回歸和其他新方法。這五部分就構成了整個計算流程的優選因子集成。此時，通過把擬合成集和優選因子集成相結合，就可以得出預報決策值。從整體看，整個計算流程是自上而下進行的，各個環節缺一不可，環環相扣，最終完成預報的計算過程。

2.4.3水庫長期水文預報系統流程endprint

利用電子信息技術建立的水庫長期水文預報系統與電子信息系統一樣，有一個簡單、高效的主界面，主界面只有三部分，分別是選擇預報對象、系統幫助和用戶查詢。用戶根據自己的需要，點擊后的進入進入相應的界面。用戶進入預報對象的界面，用戶會看到不同預報時間段的選項。如果用戶選好的預報時間，點擊就會進入下面的界面，會有不同的預報方法出現在界面上，用戶可以根據需要進行選擇。系統中有七種預報模塊，網絡神經分析、非線性系統、投影回歸、混沌分析四個模塊為一組，時間系列——馬爾科夫分析、門限回歸、多維混合回歸為一組。用戶可以根據不同的預報時間進行相應的預報模塊選擇，用戶一旦都選擇好了，模塊就會開始工作，因為之前氣象水文信息已經收集到了數據庫中，所以系統先直接數據進行讀取和檢修，完成計算過程后顯示出來，長期氣象水文數據庫將自動存儲結果。過程中，信息有可能出現錯誤，系統也會提示出來。出現這種情況后，系統會自動返回主界面，用戶需從先開始操作。信息錯誤的原因很多，通過分析主要原因有以下幾個：一是應用服務器連接錯誤；二是預報對象不存在；三是模型計算錯誤。

3.結語

綜上所述，為了適應水庫長期水文預報系統多預報的需要，就要在水庫長期水文預報的傳統方法之上，探索水庫長期水文預報系統多預報的新方法。建立新的水庫長期水文預報系統，需要在建立預報模型庫、報道對象的種類、編制預報方案的要求、水庫長期水文預報系統的設計和實現等方面做好工作。

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