大流域河系洪水预报调度一体化方法、系统、设备及介质与流程

1.本发明属于防洪减灾技术领域，尤其涉及一种大流域河系洪水预报调度一体化方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.大流域的洪水预报，涉及的预报断面(含水库入库洪水)与预报单元较多，当某一预报单元的预报参数调整导致预报单元结果改变时，会影响该预报单元下游所有的预报断面洪水预报结果。此外，随着流域梯级开发格局的形成，流域内有调节作用的水库(即调节水库)采用不同的调度方式，对下游所有预报断面和调节水库的洪水均有影响。实际工作中，由于负责洪水预报的水文部门和负责防汛的水旱灾害防御部门之间工作的划分问题，现有技术中，大流域的洪水预报调度，往往是洪水预报和水库调度分开进行，没有完全实现流域洪水预报调度的一体化。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，针对现有技术中，提供一种大流域河系洪水预报调度一体化方法、系统、设备及介质，以解决洪水预报参数调整或水库采用不同调度方式导致下游全部预报断面和调节水库对象洪水预报计算结果改变，进而使预报和调度分别计算导致计算流程繁琐、效率低下，未能实现预报调度一体化，难以一次性给出下游全部对象预报调度结果的问题。
4.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种大流域河系洪水预报调度一体化方法，包括以下步骤：
5.步骤1：将流域内全部预报断面和调节水库概化为不同类型的节点并对其赋予属性；
6.步骤2：根据节点的上下游关系以及是否考虑相邻节点间河段的洪水预报，生成流域内全部预报调度对象节点及节点间河段的拓扑图；
7.步骤3：由所述拓扑图中的所有源头节点以及考虑区间洪水预报的相邻节点间河段生成预报单元，并关联预报单元的水文模型类型及其模型参数属性；所述源头节点是指拓扑图中干流或支流的最上游节点；
8.步骤4：对所述拓扑图中所有考虑区间洪水预报的相邻节点间河段和不考虑区间洪水预报的相邻节点间河段关联河道洪水演进模型及其模型参数属性；
9.对所述拓扑图中所有水库节点关联水库特征曲线、调度方式及调度参数；
10.步骤5：由所述预报单元及其水文模型类型和模型参数属性、河道洪水演进模型及其模型参数属性、水库特征曲线和调度方式及调度参数构成预报调度一体化方案，并存储预报调度一体化方案；
11.步骤6：读取预报调度时段范围内所有雨量站点的降雨数据和所有蒸发站点的蒸发数据；
12.步骤7：根据所述拓扑图中所有节点的上下游关系、节点与节点间河段类型以及水库调度方式进行区间洪水预报、河道洪水演算以及水库调洪计算，得到全部预报断面节点和调节水库节点的预报调度结果。
13.进一步地，所述步骤1中，节点属性包括节点编号、节点名称、节点类型、关联测站编码、上游节点编码、下游节点编码以及所属方案编码；节点类型包括断面和水库。
14.进一步地，所述步骤2中，采用带指向的实线或虚线对相邻节点进行连线以表示相邻节点间河段，其中，带指向的实线表示考虑区间洪水预报的相邻节点间河段，带指向的虚线表示不考虑区间洪水预报的相邻节点间河段。
15.进一步地，所述步骤3中，水文模型类型包括新安江模型和陕北模型；
16.模型参数属性包括预报单元编码、预报单元名称、预报单元面积、雨量站点列表信息、蒸发站点列表信息、模型类型及模型参数。
17.优选地，所述雨量站点列表信息包括雨量站点编码、雨量站点名称、权重系数、相应河段数、相应蒸发站点编码；所述蒸发站点列表信息包括蒸发站点编码、蒸发站点名称。
18.优选地，所述新安江模型的参数包括蒸散发折算系数、流域平均蓄水容量、上层张力水蓄水容量、下层张力水蓄水容量、蓄水容量分布曲线指数、深层蒸散发系数、平均自由水容量、自由水蓄水容量曲线指数、自由水蓄水库壤中流出流系数、自由水蓄水库地下水出流系数、壤中流消退系数、地表水消退系数、地下水消退系数、槽蓄曲线坡度以及流量比重系数；
19.所述陕北模型的参数包括蒸散发折算系数、流域不透水面积比、流域内下渗率分布曲线指数、流域初始张力水蓄水容量、稳定下渗率、霍顿公式干燥土壤初始下渗率、土质系数、土壤含水量迭代允许误差、地表径流消退系数、槽蓄曲线坡度以及流量比重系数。
20.进一步地，所述步骤4中，河道洪水演进模型采用马斯京根法进行河道洪水演算；
21.模型参数属性包括模型编码、模型名称、河段数、槽蓄曲线坡度、流量比重系数。
22.进一步地，所述步骤4中，特征曲线包括库容曲线列表和泄流曲线列表；调度方式包括规则调度、预泄调度、指令调度、水位控制调度、出库控制调度以及无调度；
23.所述规则调度参数包括当前水位、当前出库、分级数、每一级的控制水位和控制流量；所述预泄调度参数包括当前水位、当前出库、最高控制水位、调末最低控制水位；所述指令调度参数包括调度过程中时段末的每一个出库流量；所述水位控制调度参数包括当前水位、当前出库、最高控制水位、调末水位、出库允许变幅；所述出库控制调度参数包括当前水位、当前出库、最高控制水位、调末水位、出库允许变幅、出库流量控值。
24.进一步地，所述步骤5中，采用json格式传参对所述预报调度一体化方案进行存储。
25.进一步地，所述步骤7中，当拓扑图包括断面节点a、断面节点b、水库节点c、断面节点f、断面节点d以及水库节点e，断面节点a与断面节点b相邻且考虑区间洪水预报，断面节点b与水库节点c相邻且不考虑区间洪水预报，断面节点f与水库节点c相邻且考虑区间洪水预报，水库节点c与断面节点d相邻且考虑区间洪水预报，断面节点d与水库节点e相邻且考虑区间洪水预报时，计算过程包括串行计算方式和并行计算方式，串行计算的具体过程为：
26.第
①
步：断面节点a以上的预报单元的洪水预报计算；
27.第
②
步：断面节点a与断面节点b之间的区间单元的洪水预报计算；
28.第
③
步：断面节点a流量演算至断面节点b；
29.第
④
步：将第
②
步和第
③
步的结果叠加得断面节点b的洪水过程；
30.第
⑤
步：断面节点b流量演算至水库节点c；
31.第
⑥
步：断面节点f以上的预报单元的洪水预报计算；
32.第
⑦
步：断面节点f流量演算至水库节点c；
33.第
⑧
步：断面节点f与水库节点c之间的区间单元的洪水预报计算；
34.第
⑨
步：将第
⑤
步和第
⑧
步结果叠加得到水库节点c的入库，再按照调度方式进行调洪计算得水库节点c的出库流量过程；
35.第
⑩
步：水库节点c与断面节点d之间的区间单元洪水预报计算；
36.第步：水库节点c流量演算至断面节点d；
37.第步：将第
⑩
步和第步的结果叠加得断面节点d的洪水过程；
38.第步：断面节点d与水库节点e之间的区间单元洪水预报计算；
39.第步：断面节点d流量演算至水库节点e；
40.第步：将第步和第步结果叠加得到水库节点e的入库，再按照调度方式进行调洪计算得水库节点e的出库流量过程；
41.并行计算的具体过程为：
42.第
①
步：断面节点a以上、断面节点f以上、断面节点a和断面节点b区间、断面节点f和水库节点c区间、水库节点c和断面节点d区间、断面节点d和水库节点e区间的预报单元的洪水预报并行计算；
43.第
②
步：断面节点a流量演算至断面节点b；
44.第
③
步：将第
①
步断面节点a和断面节点b区间的结果与第
②
步的结果叠加得断面节点b的洪水过程；
45.第
④
步：将第
③
步断面节点b流量和第
①
步断面节点f流量，分别演算至水库节点c；
46.第
⑤
步：将第
①
步断面节点f和水库节点c区间流量与第
④
步断面节点b和断面节点f演算至水库节点c的流量叠加，得到水库节点c的入库流量；
47.第
⑥
步：将第
⑤
步得到的水库节点c的入库流量，按照调度方式进行调洪计算得水库节点c的出库流量过程；
48.第
⑦
步：将第
⑥
步水库节点c的出库流量演算至断面节点d；
49.第
⑧
步：将第
⑦
步得到的结果与第
①
步得到的水库节点c和断面节点d区间流量叠加，得到断面节点d的洪水过程；
50.第
⑨
步：将第
⑧
步得到的断面节点d的洪水过程演算至水库节点e；
51.第
⑩
步：将第
⑨
步得到的结果与第
①
步得到的断面节点d和水库节点e区间的流量叠加，得到水库节点e的入库流量；
52.第步：将第
⑩
步得到的水库节点e的入库流量，按照调度方式进行调洪计算得水库节点e的出库流量过程。
53.本发明还提供一种大流域河系洪水预报调度一体化系统，包括：
54.概化单元，用于将流域内全部预报断面和调节水库概化为不同类型的节点并对其赋予属性；
55.第一生成单元，用于根据节点的上下游关系以及是否考虑相邻节点间河段的洪水预报，生成流域内全部预报调度对象节点及节点间河段的拓扑图；
56.第二生成单元，用于由所述拓扑图中的所有源头节点以及考虑区间洪水预报的相邻节点间河段生成预报单元，并关联预报单元的水文模型类型及其模型参数属性；所述源头节点是指拓扑图中干流或支流的最上游节点；
57.第一关联单元，用于对所述拓扑图中所有考虑区间洪水预报的相邻节点间河段和不考虑区间洪水预报的相邻节点间河段关联河道洪水演进模型及其模型参数属性；
58.第二关联单元，用于对所述拓扑图中所有水库节点关联水库特征曲线、调度方式以及调度参数；
59.方案形成及存储单元，用于由所述预报单元及其水文模型类型和模型参数属性、河道洪水演进模型及其模型参数属性、水库特征曲线和调度方式及调度参数构成预报调度一体化方案，并对其进行存储；
60.读取单元，用于读取预报调度时段范围内所有雨量站点的降雨数据和所有蒸发站点的蒸发数据；
61.计算单元，用于根据所述拓扑图中所有节点的上下游关系、节点与节点间河段类型以及水库调度方式进行区间洪水预报、河道洪水演算以及水库调洪计算，得到全部预报断面节点和调节水库节点的预报调度结果。
62.本发明还提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述大流域河系洪水预报调度一体化方法。
63.本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述大流域河系洪水预报调度一体化方法。
64.有益效果
65.与现有技术相比，本发明的优点在于：
66.本发明提供一种大流域河系洪水预报调度一体化方法与系统，通过对流域内的全部预报断面和调节水库进行节点化概化；根据节点与节点之间的上下游关系，对相邻节点进行河段分段和河段的分类型图形化概化；基于节点及河段的类型，关联相应的预报、调度和洪水演进模型的类型和参数属性，自上而下分类型顺序计算，进行大流域洪水的预报调度一体化计算，并基于数据库表形式对预报调度一体化方案的拓扑结构进行数据化存储和拓扑图还原，实现了预报调度一体化方案的参数化创建和一体化计算。
67.本发明通过拓扑概化工具，可以参数化创建任意河流水系的预报调度一体化方案，配置灵活；通过修改参数，可移植至任意的其他河流水系；不同用户可以复用并自定义修改参数的独享方案；能够一次性快速实现整个河流水系从上到下，全部预报断面和水库的预报调度一体化计算，大大提高了预报调度计算效率。
附图说明
68.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图
作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
69.图1是本发明实施例中大流域河系洪水预报调度一体化方法流程图；
70.图2是本发明实施例中澧水流域15个节点对象节点拓扑表达图；
71.图3是本发明实施例中澧水流域预报调度一体化拓扑图；
72.图4是本发明实施例中基于拓扑结构的预报调度一体化串行计算流程示意图；
73.图5是本发明实施例中基于拓扑结构的预报调度一体化并行计算流程示意图；
74.图6是本发明实施例中澧水流域预报调度一体化计算流程示意图；
75.图7是本发明实施例中双枫潭预报断面实测与预报成果对比图
76.图8是本发明实施例中桑植预报断面实测与预报成果对比图；
77.图9是本发明实施例中皂市水库预报洪水调洪计算过程图；
78.图10是本发明实施例中江垭水库预报洪水调洪计算过程图。
具体实施方式
79.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
80.大流域洪水预报中因预报断面(含水库入库洪水)较多以及水库调节作用，在洪水预报参数调整或水库采取不同的调度方式时，其下游全部预报断面和调节水库的洪水预报计算结果改变，而现有技术中预报和调度分别计算导致下游预报断面和水库的洪水预报计算流程繁琐、效率低下，难以一次性给出下游全部对象预报调度结果，针对上述不足，本发明提出了一种大流域河系洪水预报调度一体化方法，实现了大流域河系洪水预报调度一体化方案的参数化配置与一体化计算。
81.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
82.本实施例以澧水流域为例对本发明作进一步阐述，澧水流域津市以上集水总面积17549km2，包括15个节点对象，其中断面节点12个，水库节点3个，节点对象列表如表1所示：
83.表1节点对象列表信息
84.序号节点名称断面以上集水面积(km2)类型1凉水口877断面2桑值3114断面3张家界4627断面4淋溪河2348断面5江垭水库3711水库6双枫潭414断面7长潭河4913断面8雁池1657断面9皂市水库3000水库
10石门15307断面11澧县15809断面12津市17549断面13临澧749断面14王家厂水库484水库15石龟山20000断面
85.根据澧水流域预报调度方案，本实施例涉及预报单元15个，其中源头预报单元6个，区间预报单元9个，预报单元信息如表2所示：
86.表2预报单元信息
87.序号节点名称预报单元集水面积(km2)1凉水口以上8772凉水口～桑植区间22373桑植～张家界区间15134淋溪河以上23485淋溪河～江垭区间13636双枫潭以上4147江垭、双枫潭～长潭河区间7888雁池以上16579雁池～皂市区间134310张家界、长潭河、皂市～石门区间276711石门～澧县区间50212临澧以上74913澧县、临澧～津市区间99114王家厂以上48415津市、王家厂～石龟山区间1967
88.如图1所示，本实施例所提供的一种大流域河系洪水预报调度一体化方法，包括以下步骤：
89.步骤1：将流域内全部预报断面和调节水库概化为不同类型的节点并对其赋予属性。
90.节点分为两类：一类是调节水库对象，类型为水库，用2表示，拓扑图符号用长方体带名称注记表示；另一类是预报断面对象，类型为断面，用1表示，拓扑图符号用圆圈带名称注记表示，具体如图2所示。
91.节点属性包括节点编号、节点名称、节点类型、关联测站编码、上游节点编码、下游节点编码以及所属方案编码，表1或图2中15个节点的属性如表3所示：
92.表3澧水流域15个预报调度对象节点属性信息表
[0093][0094]
步骤2：根据节点的上下游关系以及是否考虑相邻节点间河段的洪水预报，生成流域内全部预报调度对象节点及节点间河段的拓扑图。
[0095]
本实施例中，采用带指向的实线或虚线对相邻节点进行连线以表示相邻节点间河段，其中，带指向的实线表示考虑区间洪水预报的相邻节点间河段，带指向的虚线表示不考虑区间洪水预报的相邻节点间河段。
[0096]
澧水流域预报调度方案包含15个预报单元，14个河段，生成的拓扑图如图3所示。图3中，淋溪河节点与江垭水库节点之间的河段用带指向的实线连接，表示该河段考虑区间洪水预报，长潭河节点与石门节点之间的河段用带指向的虚线连接，表示该河段不考虑区间洪水预报。
[0097]
步骤3：由拓扑图中的所有源头节点以及考虑区间洪水预报的相邻节点间河段生成预报单元，并关联预报单元的水文模型类型及其模型参数属性。
[0098]
源头节点是指拓扑图中干流或支流的最上游节点，可以为断面或者水库，例如图3中的淋溪河节点、凉水口节点。水文模型类型包括但不限于新安江模型和陕北模型；新安江模型用1表示，陕北模型用2表示。
[0099]
模型参数属性包括预报单元编码、预报单元名称、预报单元面积、雨量站点列表信息、蒸发站点列表信息、模型类型及模型参数。雨量站点列表信息包括雨量站点编码、雨量站点名称、权重系数、相应河段数、相应蒸发站点编码；蒸发站点列表信息包括蒸发站点编码、蒸发站点名称。
[0100]
新安江模型的参数包括：蒸散发折算系数，用kc表示；流域平均蓄水容量，用wm表示；上层张力水蓄水容量，用wum表示；下层张力水蓄水容量，用wlm表示；蓄水容量分布曲线指数，用b表示；深层蒸散发系数，用c表示；平均自由水容量，用sm表示；自由水蓄水容量曲线指数，用ex表示；自由水蓄水库壤中流出流系数，用ki表示；自由水蓄水库地下水出流系数，用kg表示；壤中流消退系数，用ci表示；地表水消退系数，用cs表示；地下水消退系数，用
cg表示；槽蓄曲线坡度，用ke表示；流量比重系数，用xe表示。
[0101]
陕北模型的参数包括：蒸散发折算系数，用kc表示；流域不透水面积比，用fb表示；流域内下渗率分布曲线指数，用b表示；流域初始张力水蓄水容量，用θm表示；稳定下渗率，用fc表示；霍顿公式干燥土壤初始下渗率，用f0表示；土质系数，用k表示；土壤含水量迭代允许误差，用ε表示；地表径流消退系数，用cs表示；槽蓄曲线坡度，用ke表示；流量比重系数，用xe表示。
[0102]
本实施例中澧水流域15个预报单元的水文模型类型及其模型参数属性如表4所示。
[0103]
表4预报单元的水文模型类型及其模型参数属性
[0104]
[0105][0106]
步骤4：对拓扑图中所有考虑区间洪水预报的相邻节点间河段和不考虑区间洪水预报的相邻节点间河段关联河道洪水演进模型及其模型参数属性。
[0107]
本实施例中，河道洪水演进模型采用马斯京根法进行河道洪水演算；模型参数属性包括模型编码(用11表示)、模型名称、河段数、槽蓄曲线坡度(用ke表示)、流量比重系数(用xe表示)，14个河段关联的河道洪水演进模型类型及其模型参数属性如表5所示：
[0108]
表5河段关联的河道洪水演进模型类型及其模型参数属性
[0109]
序号河段名称类型洪水演进模型名称模型编码河段数参数ke参数xe1凉水口-桑植河段实线马斯京根法11130.42桑植-张家界河段实线马斯京根法11230.43张家界-石门河段实线马斯京根法11330.54淋溪河-江垭河段实线马斯京根法11130.45江垭-长潭河河段实线马斯京根法11230.46双枫潭-长潭河河段虚线马斯京根法11230.47长潭河-石门河段虚线马斯京根法11130.58雁池-皂市河段实线马斯京根法11230.59皂市-石门河段虚线马斯京根法11130.510石门-澧县河段实线马斯京根法11130.311澧县-津市河段实线马斯京根法11330.3312临澧-津市河段虚线马斯京根法11130.2513津市-石龟山河段实线马斯京根法11330.3314王家厂-石龟山河段虚线马斯京根法11130.33
[0110]
步骤5：对拓扑图中所有水库节点关联水库的特征曲线、调度方式以及调度参数。
[0111]
水库节点关联系信息包括：库容曲线列表、泄流曲线列表、调度方式编码、调度方式名称、调度参数。
[0112]
其中，调度方式编码分为：规则调度，用1表示；预泄调度，用2表示；指令调度，用3
表示；水位控制调度，用4表示；出库控制调度，用5表示；无调度，用0表示。规则调度参数包括当前水位、当前出库、分级数、每一级的控制水位和控制流量；预泄调度参数包括当前水位、当前出库、最高控制水位、调末最低控制水位；指令调度参数包括调度过程中时段末的每一个出库流量；水位控制调度参数包括当前水位、当前出库、最高控制水位、调末水位、出库允许变幅；出库控制调度参数包括当前水位、当前出库、最高控制水位、调末水位、出库允许变幅、出库流量控值。
[0113]
江垭水库库容曲线：
[0114]
{190，438；195，518；200，610；205，705；210，820；215，944；220，1071；225，1217；230，1372；235，1536；240，1726；245，1928；}
[0115]
江垭水库泄流曲线：{190，1416；200，1914；210，2277；220，2592；230，4868；240，10224；245，14502；}
[0116]
皂市水库库容曲线：{127，671；130，776.9；133，891.5；135，973.3；138，1105；140，1199.8；143，1354；145，1465.9；}
[0117]
皂市水库泄流曲线：
[0118]
{113,812；115,1067；120,1662；125,2371；130,3830；133,5714；135,6841；139,9517；141,10933；143.5,12794；144.57,13643；}
[0119]
王家厂水库库容曲线：
[0120]
{70,27；75,73.9；80,149；81,167；82,187；83,208；84,230；85,254；86,277；87,301；87.19,305；}
[0121]
王家厂水库泄流曲线：
[0122]
{70,27；75,57；80,322；81,544；82,804；83,1097；84,1407；85,1697；86,1997；87,2337；}
[0123]
江垭水库、皂市水库以及王家厂水库的调度方式及调度参数如表6所示：
[0124]
表6调节水库节点的调节方式及调度参数赋值
[0125][0126]
步骤4和5无先后顺序，可以同时执行，也可以先后执行。
[0127]
步骤6：由预报单元及其水文模型类型和模型参数属性、河道洪水演进模型及其模型参数属性、水库特征曲线和调度方式及调度参数构成预报调度一体化方案，并存储预报调度一体化方案。
[0128]
本实施例中，预报调度一体化方案采用json格式传参进行存储。
[0129]
数据存储分为5个表，具体包括：主表、节点配置表、对象参数配置表、预报单元雨
量站点配置表、预报单元蒸发量站点配置表。其中，主表包含：方案名称、方案编码、所属流域编码、所属流域名称、创建者；节点配置表包含：节点编码、节点名称、节点类型、关联测站编码、上游节点编号、下游节点编号、所属方案编码；对象参数配置表包含：对象编码、对象名称、对象类型(源头断面节点、源头水库节点、其他断面节点、其他水库节点、实线河段、虚线河段)、分类型参数；预报单元雨量站点配置表包括：雨量站点编码、雨量站点名称、面积权重、相应河段数、相应蒸发站点编码、所属预报单元编码、所属预报单元名称、预报单元面积；预报单元蒸发量站点配置表包括：蒸发站点编码、蒸发站点名称。
[0130]
示例性的，澧水流域预报调度一体化方案的json格式表达如下：
[0131]
[0132][0133]
步骤7：读取预报调度时段范围内所有雨量站点的降雨数据和所有蒸发站点的蒸发数据。本实施例涉及的所有雨量站和蒸发站时段降雨蒸发资料如下表7所示：
[0134]
表7预报调度时段范围内所有雨量站点及蒸发站点测试数据
[0135]
[0136][0137]
步骤8：根据拓扑图中所有节点的上下游关系、节点与节点间河段类型以及水库调度方式，自上而下按顺序分类型进行区间洪水预报、河道洪水演算以及水库调洪计算，得到全部预报断面节点和调节水库节点的预报调度结果。
[0138]
当拓扑图包括断面节点a、断面节点b、水库节点c、断面节点f、断面节点d以及水库节点e，断面节点a与断面节点b相邻且考虑区间洪水预报，断面节点b与水库节点c相邻且不考虑区间洪水预报，断面节点f与水库节点c相邻且考虑区间洪水预报，水库节点c与断面节点d相邻且考虑区间洪水预报，断面节点d与水库节点e相邻且考虑区间洪水预报时，计算过程包括串行计算方式和并行计算方式，如图4所示串行计算的具体过程为：
[0139]
第
①
步：断面节点a以上的预报单元的洪水预报计算；
[0140]
第
②
步：断面节点a与断面节点b之间的区间单元的洪水预报计算；
[0141]
第
③
步：断面节点a流量演算至断面节点b；
[0142]
第
④
步：将第
②
步和第
③
步的结果叠加得断面节点b的洪水过程；
[0143]
第
⑤
步：断面节点b流量演算至水库节点c；
[0144]
第
⑥
步：断面节点f以上的预报单元的洪水预报计算；
[0145]
第
⑦
步：断面节点f流量演算至水库节点c；
[0146]
第
⑧
步：断面节点f与水库节点c之间的区间单元的洪水预报计算；
[0147]
第
⑨
步：将第
⑤
步和第
⑧
步结果叠加得到水库节点c的入库，再按照调度方式进行调洪计算得水库节点c的出库流量过程；
[0148]
第
⑩
步：水库节点c与断面节点d之间的区间单元洪水预报计算；
[0149]
第步：水库节点c流量演算至断面节点d；
[0150]
第步：将第
⑩
步和第步的结果叠加得断面节点d的洪水过程；
[0151]
第步：断面节点d与水库节点e之间的区间单元洪水预报计算；
[0152]
第步：断面节点d流量演算至水库节点e；
[0153]
第步：将第步和第步结果叠加得到水库节点e的入库，再按照调度方式进行调洪计算得水库节点e的出库流量过程。
[0154]
如图5所示并行计算的具体过程为：
[0155]
第
①
步：断面节点a以上、断面节点f以上、断面节点a和断面节点b区间、断面节点f和水库节点c区间、水库节点c和断面节点d区间、断面节点d和水库节点e区间的预报单元的洪水预报并行计算；
[0156]
第
②
步：断面节点a流量演算至断面节点b；
[0157]
第
③
步：将第
①
步断面节点a和断面节点b区间的结果与第
②
步的结果叠加得断面节点b的洪水过程；
[0158]
第
④
步：将第
③
步断面节点b流量和第
①
步断面节点f流量，分别演算至水库节点c；
[0159]
第
⑤
步：将第
①
步断面节点f和水库节点c区间流量与第
④
步断面节点b和断面节点f演算至水库节点c的流量叠加，得到水库节点c的入库流量；
[0160]
第
⑥
步：将第
⑤
步得到的水库节点c的入库流量，按照调度方式进行调洪计算得水库节点c的出库流量过程；
[0161]
第
⑦
步：将第
⑥
步水库节点c的出库流量演算至断面节点d；
[0162]
第
⑧
步：将第
⑦
步得到的结果与第
①
步得到的水库节点c和断面节点d区间流量叠加，得到断面节点d的洪水过程；
[0163]
第
⑨
步：将第
⑧
步得到的断面节点d的洪水过程演算至水库节点e；
[0164]
第
⑩
步：将第
⑨
步得到的结果与第
①
步得到的断面节点d和水库节点e区间的流量叠加，得到水库节点e的入库流量；
[0165]
第步：将第
⑩
步得到的水库节点e的入库流量，按照调度方式进行调洪计算得水库节点e的出库流量过程。
[0166]
串行计算是按照顺序一个一个的从上往下计算，计算速度慢；而并行计算是先对每个预报单元的产汇流计算进行并行处理，能大大提高计算效率。当节点数较少时，串行和并行计算效率相差不大；当节点数较多时，并行计算效率远超串行计算。
[0167]
以图6所示拓扑图为例，自上而下按顺序分类型进行区间洪水预报、河道洪水演算以及水库调洪计算，具体串行计算步骤为：
[0168]
第一步：采用新安江模型进行凉水口以上预报单元的洪水预报，得到凉水口断面出口流量过程；
[0169]
第二步：采用新安江模型进行凉水口-桑植区间预报单元的洪水预报，得到区间的流量过程；
[0170]
第三步：采用马斯京根法，将凉水口断面出口流量过程按凉水口-桑植河段洪水演进参数进行河道洪水演算至桑植断面，再叠加凉水口-桑植区间流量过程，得桑植断面出口流量过程；
[0171]
第四步：采用新安江模型进行桑植-张家界区间预报单元的洪水预报，得到区间的流量过程；
[0172]
第五步：采用马斯京根法，将桑植断面出口流量过程按桑植-张家界河段洪水演进
参数进行河道洪水演算至张家界断面，再叠加桑植-张家界区间流量过程，得桑植断面出口流量过程；
[0173]
第六步：
…
(以此类推)；
[0174]
…
[0175]
第二十四步：采用马斯京根法，将津市断面预报的流量过程，和王家厂水库调洪计算的出库流量过程，分别根据河道演算参数，演算至石龟山，再叠加津市、王家厂-石龟山区间的预报流量过程，得石龟山断面的流量过程。
[0176]
计算完成后，得到全部预报断面节点和调节水库节点的预报调度结果。以双枫潭、桑植预报断面和皂市、江垭水库为例，预报断面节点和调节水库节点的预报调度成果见图7～10所示。
[0177]
本实施例还提供一种大流域河系洪水预报调度一体化系统，包括：
[0178]
概化单元，用于将流域内全部预报断面和调节水库概化为不同类型的节点并对其赋予属性，如表3所示。
[0179]
第一生成单元，用于根据节点的上下游关系以及是否考虑相邻节点间河段的洪水预报，生成流域内全部预报调度对象节点及节点间河段的拓扑图，如图3所示。
[0180]
第二生成单元，用于由所述拓扑图中的所有源头节点以及考虑区间洪水预报的相邻节点间河段生成预报单元，并关联预报单元的水文模型类型及其模型参数属性，如表4所示。
[0181]
第一关联单元，用于对所述拓扑图中所有考虑区间洪水预报的相邻节点间河段和不考虑区间洪水预报的相邻节点间河段关联河道洪水演进模型及其模型参数属性，如表5所示。
[0182]
第二关联单元，用于对所述拓扑图中所有水库节点关联水库的特征曲线、调度方式以及调度参数。
[0183]
方案形成及存储单元，用于由所述预报单元及其水文模型类型和模型参数属性、河道洪水演进模型及其模型参数属性、水库特征曲线和调度方式及调度参数构成预报调度一体化方案，并对其进行存储。
[0184]
读取单元，用于读取预报调度时段范围内所有雨量站点的降雨数据和所有蒸发站点的蒸发数据。
[0185]
计算单元，用于根据所述拓扑图中所有节点的上下游关系、节点与节点间河段类型以及水库调度方式进行区间洪水预报、河道洪水演算以及水库调洪计算，得到全部预报断面节点和调节水库节点的预报调度结果。
[0186]
本实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上所述的大流域河系洪水预报调度一体化方法的步骤。
[0187]
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述计算机设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成概化单元、第一生成单元、第二生成单元、第一关联单元、第二关联单元、方案形成及存储单元、
读取单元以及计算单元等，各单元具体功能如上所述。
[0188]
所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可包括但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，大流域河系洪水预报调度一体化系统仅仅是计算机设备的示例，并不构成对计算机设备的限定，可以包括比系统更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0189]
所述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0190]
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述大流域河系洪水预报调度一体化系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0191]
所述计算机程序被处理器执行时实现所述大流域河系洪水预报调度一体化方法的步骤。
[0192]
所述大流域河系洪水预报调度一体化系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0193]
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。