游圆杨凯刘磊(衢州市水利水电勘测设计有限公司)
摘要：结合笔者工作经验，本文就水文预报及其发展方向进行研究分析，并探讨分析了水库调度存在的问题及其发展趋势，以供参考。
关键词：水文预报；发展方向；水库调度；发展趋势
水文预报是一种对未来水文情况做出的科学预测并发布预报的技术和作业，服务于国民经济、防洪调度等领域。水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。
1水文预报研究分析1.1水文现象不确定性研究分析。水文现象不确定性的研究方法主要有随机法和模糊法。下面对随机不确定性和模糊不确定分别进行了简要分析。（1）随机不确定性。水文是一种自然现象，想要精确地描述其运动规律，将其解释清楚，是比较困难的。但是为了最大程度的准确掌握水文现象的规律和变化特点，并将其精准表述出来，最为恰当的方法就是把随机数学的理论与实际问题的物理过程紧密联系起来，提出了相空间预测法，对水文现象的确定性和随机性进行辩证统一的分析。（2）模糊不确定性。一些专业人士认为水文水资源系统中许多概念的外延存在着不确定性，并把它们规划为是一种典型而客观的模糊现象。为此，基于模糊数学提出了“模糊水文学”概念，同时创造了一种模糊分析法以研究水文现象的不确定性。这一种方法既具备传统方法的功能，也客服了预测因子的随机性所带来的困扰。
1.2概率水文预报研究分析。美国国家气象局基于贝叶斯理论研发了一个综合概率水文气象预报系统，该系统最大的优势就在于综合考虑了各方面的不确定性，并用函数的形式将水文预报的不确定性客观描述出来，并发布水位预报，以便满足防洪减灾、水库调度、船舶运行等对水文信息的精确性要求。近些年，随着新理论、新技术在水文预报领域中的应用越来越多，概率水文气象预报系统得到了长足发展。目前，我国概率水文预报方法主要有卡尔曼滤波法、随机模拟、贝叶斯方法等，方法多种多样，形式灵活多变。鉴于贝叶斯概率水文预报方法的实用性和先进性，我国用贝叶斯方法吸收径流本身和预测模型等多种信息，并将二者有机结合在一起，以综合分析其中存在的多种不确定性因素。结果证明，这样的方式既可以进行有效预测，也可以对模型进行客观而全面的评价，进而获得有用信息。
1.3水文模型。水文模型是是自然系统的抽象，真实世界的概化，是符号的综合体，是自然系统或部分自然系统的符号化，是数学模型用数学语言将自然现象符号化的的水文学应用，是为了模拟水文现象而建立的实体结构和数学结构与逻辑结构。我们通过分析它、研究它来获得某地区水文的具体信息。对用户而言，水文模型主要包括两大块，即水文学核心知识和技术外壳。所谓的水文学核心知识就是关于水文学的各种定义，以及水情的各种描述。发展至今，水文模型类型已是多种多样。按照建模角度分为集总式水文模型和分布式水文模型；按照建模手段分为物理模型（实体模型）、电子模型、数学模型。
在信息技术快速发展的情况下，水文数学模型成为了水文预报领域中应用的最为广泛和深入的一种水文模型。进一步细分的话，水文数学模型可分为概率模型、随机模型、线性模型和非线性模型等。其中基于概率模型建立起来的概率水文预报方法的应用最为广泛。由于每一种水文模型都有着一定的局限性，一些学者尝试通过两种或多种模型去研究水情，以期更为准确地获得所需信息。
2水文预报发展方向从水文预报发展情况来看，概率水文预报方法是水文预报发展的主要方向之一。其预报方法具备以下优势：（1）与传统的确定性水文预报方法相比，概率水文预报方法更加科学、合理，因为其容纳了不确定性现象的存在。（2）利于调整水文情况观测，使警报和预报的风险标准更加科学。（3）为预报员提供科学、可靠的决策依据，将最终的决策权交给预报员，使预报和决策之间实现了有机耦合。由于洪水灾害是人类面临的危害性最大的自然灾害之一，人们对水文预报信息的精确性和可靠性有着最为迫切的需求。这为水文预报不确定性研究工作既带来了挑战也带来了发展机遇。因此，可做出以下5项分析：（1）加强水文预报机理研究，例如，研发分布式流于水文模型，对不同时间和空间的水文循环做一个更为深刻的研讨。（2）通过天气预报、气象卫星等技术对降水进行定量预报，以解决不同时间、空间尺度的相容性问题，并设法提高天气预报的精确性并延长预见性。（3）进一步健全水情自动测报系统，提高水情预报工作效率和质量，降低模型输入的观测与估计误差，为提高水文预报工作的精度奠定坚实基础。（4）试图将概率水文预报引入作业预报系统中，并及时发布水文风险信息，让用户自己做出判断。
3当前水库调度存在的问题目前，国内外水库优化调度决策研究成果较多，常规调度方法以水位或入库流量确定水库的操作方法，虽然简明直观，但在对新技术的应用客观条件变化对调度决策结果的影响分析等诸方面存在明显不足，优化调度决策方法方案存在的主要问题有：（1）调度决策方案只是一个合理的方案，而不是最优的方案；（2）无论哪种模型，应用哪种数学方法，仍不能回避未来入库径流无法确知的问题，从而大大降低实际应用效果；（3）应用比较多的动态规划模型受到数学维数的限制，即维数灾问题需借助其它方法，如逐步优化法对模型进行降维处理；（4）在建立模型求解的过程中计算量大如各项指标的分析优选校核（5）所建立的模型难以反映复杂系统的真实情况；（6）模型可操作性较低由于优化调度决策所用的方法和理论比较复杂，使用者因缺少相应的知识，实际操作比较困难，从而影响了模型的应用和推广。
4水库调度的发展趋势为了解决理论研究方面存在的问题，应采用系统的调度决策理论，从全局出发，不断完善调度决策理论，注重理论与生产实际相结合，注重研究成果向生产的转化；必须结合生产需要和具体问题，研究探讨适合某一具体河流或区域、简便实用并为生产管理者所接受的水库调度决策模型及应用方法。随着计算机及人工智能技术的发展，与计算机及人工智能技术相结合，并引入新的理论，成为水库优化调度决策研究的一个热点和发展趋势：（1）充分应用计算机的快速运算及大容量存储能力，研究快速、准确求解水库优化调度决策模型的方法及算法，以提高水库优化调度决策模型效率。
（2）充分利用计算机技术，结合人工智能开发出人机界面友好的具有智能化、敏捷化的决策支持系统是水库调度决策决策技术今后的发展趋势。此外，全球定位系统、地理信息系统、遥感技术以及虚拟现实技术等高新技术，在水利行业也具有广阔的应用前景。
5结束语为了降低洪水灾害的危害性，应进一步提高水文预报的精确性和可靠性，以提高水文预报工作质量，加强水文预报工作研究，只有这样才能为防洪减灾方案的制定提供可靠的依据，以便有效应对各种突发的洪水灾害。水库洪水预报调度，则是依据预报的洪水过程，而不是设计给定或实测的洪水过程，实施防洪调度的方法。这一方法的明显优点在于增加了水库调洪的主动性，增大了水库预蓄或预泄的可能性，从而为实现汛限水位的动态控制、缓解水库防洪和兴利的矛盾创造了条件。
参考文献：[1]张洪刚等.水文预报不确定性的研究进展与展望[J].石河子大学学报，2006，24（01）：15-21.[2]王文，马骏.若干水文预报方法综述[J].水利水电科技进展，2005，25（01）：56-60.