SL 250-2000(条文说明) 水文情报预报规范.pdf
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1、中华人民共和国行业标准水文情报预报规范SL 250-2000 条文说明2000北京目次1 总则.2 水文情报.31 3 洪水预报.35 4 其他水文预报.45 5 水文情报预报服务26 1总则1. 1目的为了推动水文情报预报技术进步,统一技术标准,加强科学管理,以适应社会主义现代化建设和国际技术合作交流需要,在认真总结执行原规范的实践经验和吸取科学研究成果以及国际先进经验的基础上,按照1989年4月施行的中华人民共和国标准化法),对原规范进行了修订。本规范修订的原则是:扩大水文情报预报的服务面,加强行业管理;对原规范执行中行之有效的经验予以保留;积极推进水文情报预报的现代化,鼓励使用新技术,对
2、于新预报技术的应用不作过多限制,只作原则性规定。1.2适用范围本规范作为行业标准,在水利系统执行,但由于全国防汛信息网络发展的趋势将走向全国联网,故凡开展水文情报预报工作的部门也应参照执行,要防止出现技术标准的不一致。依据中华人民共和国水法),本规范中水工程包括了水利水电、防洪工程、取引水工程、河道整治、航运工程、水土保持工程等各种与水有关的工程。除有的条目需特指外,一般用水工程泛指。1.3基本规定1.3.1 水情是一词多义术语。数十年来在水文业务技术工作中应用时,在不同场合有不同的意义。作为一种习称,本规范予以沿用。当与水文要素的监测、预报等并列时,水情内容扩展到全部水文要素(雨量、蒸发、水
3、量、水位、冰情、含沙量、水质27 等)的情势变化,如本规范1.3. 4和1.3.9等条文多处出现的水情信息、水情测报即使用这种意义。当与水文工作、管理工作等并列时,用作水文情报预报业务工作的总称,如本规范2.2.1的水情工作、水情单位等。水文情报包括水文信息和报告两层涵义,不进行报告的水文信息不属于水文情报。水文情报专指为防洪、抗旱等特定任务需要而有选择地收集、发送的水文信息,从水文要素的范围和空间分布看,水情信息只是整个水文信息的一部分。由于水文情势的变化愈来愈多地受人类活动的影响,为了做好水文预报工作,水情信息系统收集的范围已扩大到工程信息、社会信息等非水文要素,但使用这种含义时应作专门说
4、明,以免产生误解。历史上水情工作是从测站通过邮电局拍发电报传送泪情开始的,沿用拍报、报讯术语已有数十年,尽管以后内容和形式都大大扩充了,但其发送水情的实质未变,在不妨碍理解时,这些习称仍可使用。2 水文干旱是以江河、湖泊中径流的丰枯及地下水位的高低来反映流域的干旱程度,本规范中早情预测预报是针对水文干旱的,它以江河径流中长期趋势预测来实现,预报要素有河流与湖泊的水位和径流量。抄情、地下水预报的具体技术标准本规范没有涉及,各地可以根据需要,制定相应的地方标准。3 水文要素的预测、趋势分析和展望均属于预报范畴,有预见期长短、精度高低的差异,但无严格的界限。一般来说,预测是指旬、月、季水文现象的定量
5、预报;年或跨年度的定性水文预报称趋势分析或展望。1.3.3 全国水文部门实行地方政府领导的管理体制。省、自治区、直辖市水行政主管部门是省、自治区、直辖市水文部门的主管单位。流域机构的水文部门主管单位为流域机构。当水文部门编制(或修订)水文预报方案时,应报主管部门立项,并组织审查。1.3.4 水情信息系统是应用现代计算机网络、通信技术对水文情势信息进行综合处理的计算机系统,从逻辑层次结构上它可划分28 为信息采集、传输、处理、作业预报、水文情报预报服务、会商等子系统。当对一个具体系统进行开发时,则需视使用条件、需求来进行系统和软件结构设计。由于水情信息采集的基本技术要求和规定与现行水文测验规范一
6、致,本规范不再罗列。传输子系统是实现水情信息从水情站发送至各水情分中心、中心及各主管部门的数据通信。处理子系统安装在各接收水情信息的单位,完成水情信息接收、译读、入库及查询检索。作业预报子系统从信息再加工到完成作业预报计算、分析。情报预报服务子系统使用水情信息和预报成果,实现对用户的专业信息服务。会商则是在出现重大水情时,提高服务效果和质量的特殊措施。1.3.5 依据中华人民共和国防洪法)(L 997年),水文部门应当按其职责向有关防汛指挥机构提供有关水文情报和预报。1.3.6 依据水利部发布的水文管理暂行办法)(1991年10月)和水文、水资掘调查评价资格认证管理暂行办法),SL61-94
7、(水文自动测报系统规范和计算机软件工程国家标准等规定。当这些标准或规范修订后,也应以新规定为准。30 2水文情报2. 1水情站网2.1.1 本规范中水情信息的含义是广泛的,除了洪水讯情外,还应包括泥沙、水质、地下水等信息。从全国范围看,汛情仍是水情信息的主体,故本规范中沿用报瓶一词,也包含其他水情信息的发送。水情站类别按水情工作需要和发送信息时间长短划分为z常年水情站:全年按照规定发送水情的站;汛期水情站:只在瓶期(包括凌讯和春汛)按照规定发送水情的站;辅助水情站:仅在水情达到某一标准或因临时需要时,才指定于一段时间内按照规定发送水情的站。2.1.3 依据水文管理暂行办法)(1991年)规定,
8、水工程设计、建设、管理单位为其专门目的服务的专用水文站,可以自行或委托水文部门设立和管理。但不应与国家基本水文站网重复。并由其主管机关于当年报送流域机构或省、自治区、直辖市水行政主管部门核查备案。建设水文自动测报系统,应按SL6194(水文自动测报系统规范执行。2. 1. 4 1 自然条件改变是指河流改道、水土流失、荒漠化和生态环境的重大变化;人类活动影响是指水工程的修建中,大型蓄水工程、河道裁弯、跨流域引水、江湖围垦和水土保持等使水文测站不能控制和掌握水文情势(水量、水位)变化时,应及时增设或迁移水文测站。2.1.6 水情站号范围按水文情报预报拍报办法)(1964年12月,1982年1月再版
9、,内部文件)执行。负责编号的单位在实际执行时,应遵循历史和现状,与有关省、自治区、直辖市商定,但31 不得授权下级单位编号,以避免混乱。负责编号单位还要编制站号站名表,逐站填写水情站所属河流、水系,所在省自治区、直辖市)、县、镇(乡),经纬度,拍报项目、段次及起报标准。测站经纬度测定时,雨量站以雨量筒位置,水文站以基本水尺位置为准。2.2 水文情报工作的要求和规定2.2.2 有行业管理职能的县级水文单位,也应履行本条规定的职责。2.2.6 委托报汛任务既要考虑需要,又要考虑节约与可能。受委托单位接受委托后,要纳入自身工作计划,进行布置。但如果委托任务不够恰当或执行有困难,受委托单位可根据需要和
10、可能,对委托要求作适当调整,并将调整意见和内容在委托书中注明,反馈给委托方。水情委托书一式两份,于每年汛前送受委托单位,受委托单位留存一份,加盖公章后寄回委托方一份。2.2.8 1 审核制度是指拟好水情信息编码后要经校核或自校后方可发出,话传信息时收方还应复诵校核。水情信息发出后,应记录收报时间、收发报人姓名或代号,并及时认真答复查询。2 本项规定是根据国家防汛指挥部门为防汛抢险决策需要提出的具体时限要求,各地要采取措施,改善通信条件,按时限要求报出水情信息。4 错报是指编码信息(水位、流量等)出错,没有严格按照水文情报预报拍报办法编码规则要求而格式出错,不按报汛任务书要求发生缺报、漏报,以及
11、在传输过程中产生的误码、变码等多种原因形成的错误水情信息报文。一份报文中有1处错误即应视为错报。错报率是对全部应报总份数来统计的,在目前绝大多数水情站仍采用人工编报的条件下,错报率不得超过2%,在使用自动化编报设备后,应大大低于此值。32 2.3 水情信息传输子系统2.3.1 水情信息传输子系统的建设,随国家防汛指挥系统工程项目的实施,按照统一标准进行。按照国家防瓶指挥系统工程总体设计,水情站至水情分中心间的水情传输通过组建星形数据通信网实现,而水情分中心与上级主管部门之间的水情数据则通过全国防瓶计算机广域网传输。2.3.3 水情数据传输设备的主要技术指标包括通信频段和信道带宽、数据传输控制方
12、式以及数据传输的速率、误码率、平均无故障工作时间等,应符合SL61-94 (水文自动测报系统规范的要求。水情数据传输协议应采用国际或国家标准,采用通信E星传输水情数据,应符合水利部98文技15号关于VSAT卫星站传输水情数据暂行办法(1998年6月)。2.4 水情信息处理子系统2.4.1 按照信息系统中子系统划分的办法,基于数据库的信息查询一般不应列入信息处理系统之中。但是,考虑到当前国内各水情部门开发的用于水情查询的各种软件都纳入水情信息处理系统,所以,本规范将水情信息查询软件作为水情信息处理子系统的一个组成部分。水情信息处理子系统是做好水文情报预报工作的基本保证,应建为一主一备的双机系统,
13、并采取多种技术措施保证系统稳定、可靠地不间断运行。2.4.4 为使防汛人员掌握水情变化过程,水情信息查询软件应能输出各类水情报表,绘制水位(流量)过程线、水位流量关系曲线、雨量图。程序应力求做到操作简便、界面友好、响应速度快。2.5 水情信息数据库2.5.4 历史水情数据库的数据录入差错率不得超过0.2%的规定,是按照水利部关于国家水文数据库数据录人的质量要求确33 定的。2.6 水情倍息质量的考核2.6.2 各级水情单位进行水情信息质量考核的内容有水情站在测报工作中执行四随(随测算、随发送、随整理、随分析)和四不(不错报、不迟报、不缺报、不漏报)制度的情况,消灭水情差错、保证质量的措施和办法
14、,水情报汛通信设施的运行、维护和管理制度以及执行情况,水情报汛执行水文情报预报拍报办法的情况。2.6.3 水情信息质量考核需建立专门档案,记载需完整、翔实,结论准确客观,当出现质量责任事故时,应作全面分析,查明原因,并落实到人。34 3洪水预报3. 1 一般要求与规定3. 1. 1 水工程中的水库水文预报,其洪水预报方案编制与精度评定应按本章有关规定执行。此外,水库水文预报还有其特殊的要求,应按本规范4.2节内容进行。3.1.2 率定数学模型参数时区分率定期和检验期的做法是借鉴系统科学的经验。特别是采用最优化数学方法率定参数时更为必要。因为数学优化只要求目标函数(即总体误差)最小,但有时也可能
15、出现虚假拟合的高精度。防止出现这种现象的有效措施之一就是在率定参数时,留出部分资料不参加参数率定,只用于检验预报。本规范规定检验期定为2年是参照国际通行的下限要求,当资料充分时,应使用更多一些的资料。由于预报误差出现是随机的,在率定期和检验期的评定精度指标显然不会完全一致。因此,对两种精度(等级)的成果应仔细地分析,看它们的差别是否存在规律性、必然性的因素,从中发现问题,并在率定中加以改进。一般来说,方案的精度指标和等级应以率定期的结果为准,检验期的精度等级也应与率定期基本相同(等级不同只出现在正好处于跨级边界的上下很小幅度之内),当出现检验期精度大大低于率定期精度时,则应增加新资料再行检验,
16、否则只能将方案降级使用。3.1.4 洪水作业预报可划分为计算和分析两个阶段,在计算阶段采用尽可能多的途径和方案有利于从不同途径对洪水的变化进行测算。而在分析阶段则主要依靠预报员的实践经验对方案计算结果进行分析,这是作业预报中一个不可忽视的重要环节,分析的内容一般来说有以下几方面:1 对多种方法(方案)历来的适应条件进行分析,判断本次35 预报的采用值应偏向于某种方法的结果。2 对每一种方法计算过程中依据的变量和参数的可靠程度进行判断。3 对本次洪水有元异常影响因素,有无预报方案未考虑的影响因素进行分析,并判断其影响程度。4 搜寻与本次洪水相似的历史洪水,并从因、果两方面比较其异同。5 对结果的
17、合理性进行分析。例如,对产流预报得到最终的径流系数大小,上下游洪峰最终的调削程度,水位与流量的对应性等进行分析。在进行多方面分析后,再作出综合的判断,确定预报的发布值。3.1.5 由于定量降雨预报的技术目前尚不过关,因此使用预报的降雨量于洪水预报时就有成功和失败两种可能性。为了不让使用预报降雨量发布的洪水预报影响防洪决策和调度,将考虑和不考虑预报降雨的结果都明确地告之用户是必要的,以便用户做好当预报降雨量与实际降雨量有重大出人时的防范措施安排。3.1.6 评价作业预报方案应使用整编的水文资料,采用与方案编制时相同的方法进行精度评定,同时对作业预报发现的技术问题进行深入研究,从而对预报方案的适用
18、性作出评价。3.1.8 由于我国各地区、河流的水文特性存在较大差异,本规范制定的精度标准不可避免地会有不符合少数地区实际的情况,为了使这些地区有一个合理的标准,允许制定地方标准。但必须履行报批手续,以维护标准的严肃性。对于合格率稳定地接近或达到100%的地区,可采用本规范的优秀率或良好率标准代替合格率标准。对于合格率不能达到60%的地区,可以通过大量样本的误差统计分布和规律的分析,重新拟定许可误差标准。凡使用地方标准时,应在预报方案、作业预报系统和有关的文件、文档中说明其标准,并在合格率的数据后加括号注明为地36 方标准。水文系统行业主管部门为水利部水文局,其他水情预报单位按行政管理范围划分,
19、属各相应部门。3.2洪水预报方法3.2.1 短期洪水预报有三种基本类型,一是河段洪水预报.二是流域降雨径流预报,三是以上两者的结合。根据河段上断面的水位或流量,推求下断面的水位或流量,称为河段洪水预报。根据流域上一场降雨,推求流域出口断面流量过程线,称为流域降雨径流预报。为了提高洪水预报精度,有时需要将流域划分成由河道相连结的若干个子流域,这时就需将流域降雨径流预报方法与河段洪水预报方法结合起来。当河段上、下断面区间面积较大时,为考虑区间降雨径流的影响,也需将流域降雨径流预报方法与河段洪水预报方法结合起来。1 相应水位方法由相应洪峰水位关系和传播时间曲线两部分组成。其中以下游同时水位为参数的相
20、应洪峰水位关系和传播时间曲线最为常见。它可以考虑洪水波附加比降、回水顶托和区间降雨等因素的影响。也可采用涨差法来作相应水位预报。相应水位法一般只能作出洪峰水位的预报。对于多支流河段,宜先作相应流量预报,然后按断面的水位一流量关系转换成水位。2 洪水演算法可分为水文学方法和水力学方法两类。水文学洪水演算法,常见的有马斯京根法、特征河长法和汇流系数法等,它一般只能进行流量演算,求得断面的流量过程,如要转换成水位过程,则要通过水位流量关系。水力学洪水演算方法,即完全圣维南(Saint-Venant)方程组的数值解法和简化圣维南方程组的解析解法或数值解法,它可同时求得断面的流量过程和水位过程。水文学洪
21、水演算法,一般不能考虑回水顶托的影响,但所需的资料比较容易取得。水力学洪水演算法,虽然所需的资料中有些不易取得,但可以考虑回水顶托及其他人类活动的影响。3 降雨径流相关图法以经验相关图形式考虑诸多因素对流37 域产流量的影响。流域蓄水曲线法、下渗曲线法和初损后渗法,都必须以降雨量空间分布均匀为前提,当降雨量空间分布不均匀时,应考虑采用分雨量站或划分子流域的方法来进行产流量计算。使用等流时线法计算流域汇流的关键是流域平均流速的选取,其次是调蓄改正系数的确定。当不同洪水的流域平均流速有较大变化时,应考虑进行非线性影响改正。单位线法是目前流域汇流计算中最常用的方法,一般情况下能达到实用精度要求,但有
22、时应考虑暴雨空间分布、降雨强度和起涨流量等对单位线的影响。应用线性水库进行地下水汇流预报,一般能得到满意的结果,其中所包含的惟一参数,即线性水库蓄量系数,可通过对地下水退水规律的分析来确定。地下水单位线由地下水补给过程及相应的地下水出流过程分析求得。在地下水汇流预报中,使用地下水单位线,也可获得较满意的结果。4 随着系统理论引人洪水预报的成功而发展起来一类新的洪水预报方法,即系统数学模型方法,它包括流域水文模型、产流模型、汇流模型、系统输入一输出模型和动态实时校正模型等。1)流域水文模型是由一系列函数或逻辑关系构成,它对降雨径流的物理过程迸行模拟,产流模型和汇流模型则仅对产流或汇流一个环节进行
23、模拟,系统输入输出模型应用较为灵活,可用于多种用途。2)新安江流域水文模型具有物理概念校清晰、参数确定较客观等优点,在我国湿润地区和部分半湿润地区使用效果良好。连续API模型是传统的以前期影响雨量(Pa)为参数的降雨一径流相关图法、单位线(或等时线)法与计算机技术相结合的产物,能预报连续的过程钱。综合约束线性系统模型在产流计算方面有三种方法可供选用:一是门槛控制法,二是流域蓄水曲线法,三是下渗曲线法,其汇流部分采用有约束条件的分布式的响应函数模型。3)流域水文模型中包含的参数一般可分为三类:一是具有明确物理意义的参数,可直接量测或用物理实验和物理关系推求;二38 是纯经验参数,可通过实测水文、
24、气象资料反求;三是具有一定物理意义的经验参数,可先按物理意义确定参数值的范围,然后按实测水文、气象资料确定其具体数值。对于以上第二、三类参数的确定,一般可化为无约束条件或有约束条件的最优化问题来求解。3.2.3 采用数学最优化方法率定参数时应重视对参数结果的合理性分析,可参照系统科学方法进行参数的灵敏度、可靠性和系统稳定性试验。例如,将可疑(或待考)参数值增、减一个适当相对幅度,再投入模型复算,观察它对模拟结果和目标函数变化的相对影响幅度。当后者较大幅度地超过前者时,则说明该参数过于灵敏,它将可能在运用中出现大误差。反之,前者相对变幅大,后者基本不变,则表明该参数过于不灵敏,甚至是无效参数,它
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