中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文

文章编号：

江西省洪水预报调度及防汛辅助支持系统研发

柴福鑫，何晓燕，姜晓明，李辉

(中国水利水电科学研究院减灾中心，北京 100038)

摘要：针对江西省洪水预报和防汛调度决策的实际需求，基于B/S架构，设计并研发了洪水预报调度及防汛辅助

支持系统，主要功能包括防洪情势分析、综合信息服务、洪水预报和方案编制、防洪调度、灾情评估、防汛管理

和三维仿真等，并以GIS、图、表、DEM和三维仿真等多种形式进行表现或渲染。该系统实现了防办和水文等不同

部门、省和地市多级别用户的系统共享和权限管理，为江西省洪水精确预报和科学调度提供了技术支撑和决策平

台。

关键词：洪水预报；防洪调度；决策支持系统；江西省

中图分类号： 文献标识码：A

1 研究背景

江西地处亚热带湿润季风气候区，省内河流水系发达，赣、抚、信、饶、修五大江河均向北汇入

鄱阳湖，经湖盆调蓄后由湖口泄入长江。特殊的气候和地理环境，致使江西暴雨洪水频繁发生，据统

计，建国以来，全省平均每2～3年就发生1次局部或全流域性洪水，洪涝灾害形势十分严峻。江西在鄱

阳湖五河和湖滨地区共有水库10819座（大型30座，中型263座），总蓄水能力达320.81亿立方米；堤

防总长13028.89公里，5级及以上堤防长度为7600.86公里；蓄滞洪区7处（泉港、箭江口、清丰山溪和

鄱阳湖区的康山、珠湖、黄湖、方洲斜塘）。江西省完整的鄱阳湖水系及初具规模的水库、堤防、蓄

滞洪区工程体系使得全省防洪调度呈现显著的系统特征，建设全省一体化的洪水预报调度系统及防汛

辅助支持系统既是江河湖泊水系的自然属性使然，更是实现洪水预报调度方案精选、优选，从而达到

对全省防洪调度整体定量认识和科学宏观把握的必然要求。

随着全球气候变化的不断加剧，江西洪涝灾害突发性、多发性、不确定性日益显著，防洪调度面

临着新形势和任务。仅靠以往依赖于实测资料和个体经验的定性或半定量的描述和推理，以及局部的

水力数值模拟和缺乏细节的宏观水文概算，已经难以开展实时洪水调度方案整体性试验、多方案重复

性试验、分洪临界性试验以及特大洪水渡汛方案的破坏性试验，在很大程度上制约了江西防洪调度的

科学决策。因此，迫切需要充分利用现代信息处理、网络通讯、系统仿真、人工智能以及遥感遥测、

3S、软件工程等技术，建立人机交互式的实时洪水预报调度系统[1-6]

，据此进行江河水库滚动式洪水预

报、干支流及分蓄洪区洪水模拟和防汛调度方案的优选，从而达到对江西防洪形势整体、定量的认识

和宏观把握，为鄱阳湖区及其“五河”防洪调度方案的制定和实施提供科学依据和技术支撑。

2 系统整体架构

收稿日期： 论文未公开发表过。

作者简介：柴福鑫（1979-），男，河北高碑店，高工，博士，主要从事水文水资源工作。chaifx@iwhr.com

2.1 系统逻辑架构 江西省洪水预报调度系统采用基于江西省防汛抗旱指挥决策系统“两台一库”

的五层结构设计，即用户层、应用层、应用支撑层、数据访问层和数据存储层。系统整体架构见图1：

数据存储

层

数据汇集

平台基础软件系统网络系统 主机系统 存储系统

标

准

规

范

与

管

理

制

度

应用层

应用支撑

层

终端系统 通信

江西省防办江西省防办 江西省水文局江西省水文局 省防总

成员单位

省防总

成员单位地市级防办地市级防办 水文分局水文分局 其他授权用户其他授权用户

实时水雨情 报汛库 交换库 元数据库

工情数据库 空间数据库洪水预报调

度数据库视频图片库

防汛信息共享与服务系统

用户层

江西省防办门户

系统

江西省防汛抗旱

决策支持系统

江西省山洪灾害

预警系统

江西省洪水预报

调度系统

水利专网 公网

运

行

维

护

与

安

全

保

障

体

系

空间数据访问（ArcSDE） 属性数据访问（ORM）

WebLogic 报表引擎 ArcGIS 服务

其他OCG服务 空间分析服务用户认证服务（单

点登录）图形引擎

Web Services/REST服务

Terra Gate服务

数据采集

平台气象服务雨量站 水文站 水利工程

视频终端

系统其他信息

GPRS

数据访问

层

综合信息

告警

气象

水情

工情

雨情

灾情

洪水预报

防汛辅助支持系统

洪灾评估子系统

防汛管理子系统

三维仿真子系统

防洪调度子系统

防洪形势分析

调度方案制定

调度方案仿真

调度方案比较

调度成果管理

洪水预报子系统

数据处理

方案编制

成果管理

模型管理

实时预报

防洪调度

图 1 系统整体架构

（1）数据存储层：在已有的实时水雨情数据库、水文局交换库等基础上，建设洪水预报调度数据

库，为洪水预报调度系统提供数据支撑。

（2）数据访问层：在江西省防汛抗旱指挥决策系统（一期）建设的数据采集平台、数据汇集平台

和数据库的基础上，利用 ORM、ArcSDE 等实现数据的访问，为洪水预报、调度和辅助支持提供数据

支撑。

（3）应用支撑层：应用支持层作为数据访问层和应用层的中间件，为数据访问层和应用层提供接

口和桥梁作用，采用 web 服务器和 webGIS 服务器提供系统运行的整体容器，运用 WebLogic、ArcGis、

Terr Gate、用户认证等分析服务和数据库操作服务作为业务和数据库访问接口，实现应用层和数据层

之间的信息交互。

（4）应用层：作为系统可视化展示和人机交互的平台，实现综合信息查询服务和洪水预报调度分

析服务的可视化表达，主要完成以下功能：1）告警、气象、雨情、水情、工情、预报与调度结果等综

合信息服务；2）方案编制、实时预报、成果管理和模型管理等预报作业；3）防洪形势分析、调度方

案制定、调度方案仿真、调度方案比较和调度成果管理等防洪调度；4）洪灾评估、防汛管理、三维展

示等防汛辅助支持。系统人机交互提供了 GIS 地图互操作的方式，展示结果以图形、报表、地图等多

种方式进行。

（5）用户层：根据不同用户的需求和特点，通过系统管理，实现不同用户的功能配置和权限管理，

为不同用户提供功能定制。

2.2 系统技术架构 本系统所采用基于J2EE技术路线的多层分布式应用体系架构，以保障系统具有良

好的扩展性和稳定性。J2EE应用服务器的总体架构中含有内核及底层服务、构件容器、J2EE服务、界

面/工具四大部分。内核及底层服务部分位于最底层，J2EE服务居中，构件容器建立在J2EE服务之上。

基于J2EE的基本架构，针对江西洪水预报调度及防汛辅助系统进行技术实现的总体架构设计，具体见

图2：

图 2 系统技术架构

3 系统主要功能

系统主要包括防汛情势分析、洪水预报、防洪调度和辅助支持等7个功能类别，30个子功能，主

要功能见图3。

江西省洪水预报调度系统

洪水预报子系统

水文数据整理

方案编制

实时预报

成果管理

模型管理

防洪调度子系统

防洪形势分析

方案制定

方案仿真

方案比较

成果管理

辅助支持系统

洪灾评估

防汛管理

三维仿真

其他

WEBGIS

通用功能

系统通用功能

系统管理

热带气旋监视

卫星云图

雷达图

天气预报

洪水淹没特

征确定

影响情况统

计分析

抢险队伍信息管理

防汛物资信息管理

预案管理

工情管理

视频监视

三维浏览

河道演进

信息查询

防汛情势分析

告警

气象信息

雨水情信息

工情信息

灾情信息

预报结果

调度结果

图 3 系统功能结构图

3.1 防洪情势分析 防洪情势分析功能主要是通过各种实时监测信息以及历史信息或阈值等，对目前

的防洪态势做出分析和判断，对未来的发展趋势做出预测，主要包括信息服务和防洪情势分析报告两

个功能模块，界面见图4。防洪情势分析的综合信息主要是对气象、雨、水、工和灾情的查询分析，对

预报成果和调度成果进行查询和分析以及雨、水情的实时告警和预测告警等；防洪情势分析报告主要

是根据防汛业务的实际需求，每日自动生成早8点的防洪形势报告，并且可以实时生成当前的防洪形势

报告，报告内容包括实时雨情（包括全省降雨等值面，省、市、县政区面雨量和台风路径等）、实时水

情、未来降雨数值预报成果和水情预报成果等四块内容，以用户定制的图、表、和GIS图等格式表示。

图 4 防洪情势分析

3.2 洪水预报

3.2.1 实时预报

根据实时监测的雨水情数据，利用预先编制好的预报方案进行单站（经验方法和模型方法）、河系

和自动预报。

（1）模型方法单站预报。基于新安江模型、马斯京根模型等水文模型，可以实现未来降雨设置、

实时校正设置、模型参数和状态变量调整等功能，预报结果可以实现与历史洪水进行自动匹配，便于

预报员预报，界面见图5。

（2）经验方法单站预报。系统实现了经验预报方案的数字化和入库，可以从数据库中自动生成所

需的状态变量和初始值，并进行自动查图计算，得到经验模型预报结果，该方法包括降雨径流法和相

关图法等，功能界面见图6。

图 5 单站预报（模型方法）

图 6 单站预报（经验方法）

（3）河系预报。通过选择需要预报的河系，并设置未来降雨、选择实时校正以及设置水库调洪演

算等进行河系预报，界面见图 7。

图 7 河系预报

（4）自动预报。在河系预报的基础上，通过设定未来降雨、是否实时校正等，可以启动自动预报

功能。

3.2.2 预报方案

预报方案功能包括水文数据处理、预报方案编制、模型管理等功能。水文数据处理包括场次洪水

的选取、水位流量关系曲线编辑等功能；预报方案编制包括单站经验方法方案编制、模型方法方案编

制及参数率定、河系预报方案编制以及方案管理等功能；模型管理功能用来维护和管理各种预报模型，

主要功能界面见图 8 与图 9。

图 8 预报方案编制

图 9 预报模型参数率定

3.2.3 成果管理

对预报成果进行查看、比较、上报、审批和发布等操作。

3.3 防洪调度 防洪调度主要根据当前的防汛形势以及未来的发展趋势，研判需要启动的防洪工程，

并进行水库、蓄滞洪区等防洪工程的调度与运用。主要功能包括调度方案制定、调度方案仿真、调度

方案比较和调度成果管理等功能，系统界面见图10。

图 10 防洪调度界面

3.4 防汛辅助 防汛辅助主要包括灾情评估、防汛管理和三维仿真等功能，其中三维仿真功能见图

11。

图 11 三维仿真效果图

4 结论

本系统基于计算机、水文与水利计算等技术，结合江西省防汛的实际业务需求，设计并开发了基

于 B/S 结构的江西省洪水预报调度及辅助支持系统，该系统实现了防汛综合信息服务、防洪形势分析、

洪水预报、防洪调度、灾情评估、三维仿真等功能。为江西省防汛决策提供了防汛形势监视、未来趋

势研判、历史过程回溯与对比以及洪水预报与调度业务的无缝连接，提高了防汛决策的效率和可靠性。

参 考 文 献：

[ 1 ] 章四龙.洪水预报系统关键技术研究与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2006：1-6.

[ 2 ] 詹道江，叶守泽．工程水文学[M]．北京：中国水利水电出版社，1987年6月.

[ 3 ] 赵人俊．流域水文模拟——新安江模型与陕北模型[M]．北京：水利电力出版社，1984.

[ 4 ] 张建立，李纪人，禹雪中等．基于RS和GIS的淮河流域洪水预报与调度系统[J]．南水北调与水利科技，2007，

5（5）：28~30.

[ 5 ] 蔡阳,汪妮,张永进等. 中间件技术在多模型洪水预报WEB中的应用[J].水利学报，2005, 36(3):350-354.

[ 6 ] 张 刚,解建仓,罗军刚. 洪水预报模型组件化及应用[J].水利学报，2011, 42(12):1479-1486.

Study and development of flood forecast, operation and decision support

system in Jiangxi province

CHAI Fu-xin，HE Xiao-yan，Jiang Xiao-ming，Li Hui

(China institute of water resources and hydropower research, Beijing 100038, China)

Abstract: Aiming at the actual demand of flood forecast and operating decision in Jiangxi province, this

paper designed and developed the flood forecast, operation and decision support system based on B/S

architecture. The main function of the system includes flood situation analysis, integrated information service,

flood forecast and scheme programming, flood control operation, disaster evaluation, flood management and

3D simulation etc., and with many expression forms, such as table, chart, GIS map, DEM map and 3D GIS

map. The system can be shared and managed in flood control, hydrology and other different departments, and

in province, city etc. different level users, all these provided technical support and decision-making platform

for accurate flood prediction and scientific operation in Jiangxi province.

Key words: flood forecast；flood control operation；decision support system；Jiangxi province

中国水利水电科学研究院第十二届青年学术交流会

江西省洪水预报调度及防汛辅助支持系统研发

柴福鑫，何晓燕，姜晓明，李辉

中国水利水电科学研究院，北京 100038

摘要

摘要：针对江西省洪水预报和防汛调度决策的实际需求，基

于 B/S 架构，设计并研发了洪水预报调度及防汛辅助支持系

统，主要功能包括防洪情势分析、综合信息服务、洪水预报

和方案编制、防洪调度、灾情评估、防汛管理和三维仿真等，

并以 GIS、图、表、DEM 和三维仿真等多种形式进行表现或

渲染。该系统实现了防办和水文等不同部门、省和地市多级

别用户的系统共享和权限管理，为江西省洪水精确预报和科

学调度提供了技术支撑和决策平台。

关键词

关键词：洪水预报；防洪调度；决策支持系统；江西省

第一作者名

柴福鑫，男，1979 年生，

博士，高级工程师，主要

从事水利信息化等方面的

研究工作。主持或参与完

成各种科研项目 30 余项，

编写报告 20 余本，已公开

发表论文 30 余篇（其中

EI 检索 6 篇，ISTP 检索 1

篇），合作或参与出版专

著 10 部，获省部级科技进

步二等奖 1 项、三等奖 1

项、中国水科院科学技术

奖特等奖一项，一等奖和

二等奖各两项，参与编写

标准 3 项，翻译出版标准 2

项，申请软件著作权 2 项。

注：论文未公开发表过。