基于ArcGIS Server的洪水预报与预警系统设计研究

【摘要】： 祖厉河流域位于甘肃中部地区,属于典型干旱半干旱气候类型下的流域,流域内植被覆盖率差,持水能力弱,河流特性多以暴涨暴落、历时短、产流迅猛为主要特征。如何控制好暴涨暴落河流的洪水过程,准确判断洪水的起涨时间、洪峰流量、洪峰水位,一直是干旱半干旱地区水文观测的难题。近年来,随着社会经济的发展,防洪研究内容的深入和扩大,多学科的相互渗透,计算机模拟技术、地理信息系统等现代科学技术的发展,以及国内外大量应用于干旱区半干旱区洪水预报的研究,为半干旱区洪水预报系统的设计提供了理论和技术支持,使开发半干旱区洪水预报系统成为可能。 通过剖析国内外洪水预报系统的研究现状和流域水文模型的研究进展,结合甘肃省水文观测的现实条件、测站工作人员和水文机关的需求,利用水文系统模型作为系统洪水预报的主要模型,阐述了水文系统模型的基本理论,总径流响应函数(SLM)的推求,系统建模的步骤。采用历史资料建模,提出系统洪水预报所采用的模型基本表达式,实时数据循环修正模型参数保证洪水的预报精度,使其能在实践应用中达到洪水预报作业的需求。 通过利用祖厉河流域2个水文测站、16个雨量站连续8年观测资料,采用多输入单输出结构建模,对该流域洪水进行预报试验,证明利用总径流线性响应模型在干旱半干旱地区典型暴涨暴落特性河流做洪水预报,能达到较高预报精度,洪水预报成果能够满足测站工作人员对于控制洪水过程的迫切需求。 针对暴涨暴落特性河流水文测站对提前预判洪水过程的需求,讨论了基于ArcGIS Server的洪水预报与预警系统设计的技术路线、总体框架和功能模块。根据洪水预报作业的基本步骤、水文测站对观测数据处理和水文系统模型的建模要求,将系统划分7个主要功能模块,建立了满足水文测站对洪水预报和日常观测项目需求的原型系统。 依据《基础水文数据库表结构及标示符标准》和系统模型的建模要求,统一设计数据库字段进行组织管理,空间数据库组织根据ArcGIS Server支持的数据格式统一存储进行组织管理,建立了完善的洪水预报数据库系统。