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欧洲项目引进及防洪减灾
考察报告
浙江省水利厅欧洲防洪减灾考察团
二Ｏ一Ｏ年十二月
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共17 页 欧洲项目引进及防洪减灾考察报告
为进一步落实水利部“948”项目——欧洲实时洪水预报及水库调度系统引进开发项目，学习借鉴欧洲防洪减灾技术与管理经验，提高我省防洪减灾能力和水平，受意大利Progea公司、匈牙利环境保护与水管理研究院和捷克防洪协会的邀请，2010年11月29日至12月10日，以省水利厅副厅长、省防汛抗旱指挥部副指挥虞洁夫为团长、省水文局局长王云辉为副团长的防洪减灾考察团一行六人对意大利、匈牙利和捷克的防洪减灾管理进行了考察，重点是商讨意大利Progea公司欧洲实时洪水预报、水库调度系统引进开发以及在我省钱塘江流域应用有关事宜，并考察了意大利Progea公司、CAE环境监测设备公司、意大利艾米利亚罗马涅区公众安全保护机构（Civil Protection Agency of Emilia Romagna region）、匈牙利环境保护与水管理研究院和捷克布拉格市应急管理机构及防洪设施, 现场考察了意大利阿努河、匈牙利多瑙河和捷克伏尔塔瓦河的防洪工程。现将有关情况汇报如下。
一、考察基本情况
（一）意大利Progea公司及洪水预报调度系统。2009年4月，省水利厅欧洲防汛抗旱应急管理考察团专门考察了意大利博洛尼亚大学地球与地质环境科学系实时洪水预报系统的研究情况。考察期间，与意大利博罗尼亚大 第1页
共17 页 学Ezio TODINI教授就钱塘江流域洪水监测预报系统项目的合作问题进行了交流。早在1988年，浙江省富春江流域水情自动测报及水文预报系统作为国家科委与欧共体在水利和防洪领域的一个合作项目，于1991年6月建成试运行。该系统主要有水情自动测报系统和EFFORTS（European Flood Forecasting Operational Real Time System 欧洲洪水实时预报系统）、HFS水文预报系统（Hydrological Forecasting System 法国水利实验室）组成，其中EFFORTS水文预报软件是由意大利ET&P公司研制开发的实时运行软件，该软件编制主要由博洛尼亚大学地球与地质环境科学系DISTGA研究小组Todini教授承担。Todini教授希望有机会继续合作，采取我方派员参加学校培养的方式学习和使用该系统为主，同时利用我省已建立了较完善的水雨情监测系统、水利地理信息系统等有利条件，逐步建立和完善钱塘江流域的洪水预报系统，建成以信息自动采集传输为基础、以数字流域平台及现代化会商环境为支持、以气象～洪水～径流预报耦合及预报～调度耦合为核心、具有国际先进水平的现代化暴雨洪水预警预报系统，基本实现水文测报自动化，洪水警报预报预见期提早，预报精度明显提高等，为流域防洪调度决策提供有效支持。PROGEA公司是2000年从博洛尼亚大学分立出来的一个企业，受 第2页
共17 页 学校支持和教授支助并从事大学研究成果转化为商业化应用。目前该公司已成为一个提供环境模拟咨询服务的领先公司，特别是在实时洪水预报决策支持系统方面。该公司EFFORTS模型（欧洲洪水实时预报系统主要由降雨径流模型TOPKAPI、实时校正技术MISP和水力学模型PAB耦合而成）曾在我国黄河流域小花间（小浪底～花园口区间）得到应用。小花间暴雨洪水预警预报系统的建立对提高黄河花园口洪水预见期有着重要作用，并获得了较好的效果。结果表明，欧洲实时洪水预报系统能够很好地模拟汛期的洪水过程，甚至枯水期的径流过程，该预报系统具有较大的应用前景。为此，考察组与PROGEA公司就实时洪水预报决策支持系统EFFORTS模型（欧洲洪水实时预报系统主要由降雨径流模型TOPKAPI、实时校正技术MISP和水力学模型PAB耦合而成）在我省钱塘江流域的应用达成初步意向。在水利部的支持帮助下，该项目被列入了2010年水利部“948”项目。这次考察重点是与意大利Progea公司商谈了该系统引进开发有关事宜。考察期间，Progea公司负责人及专家向考察团介绍了Progea公司概况和水库调度软件（PRODAM）、雨量处理软件（RAINMUSIC）、分布式洪水预报模型（TOPKAPI）、欧洲实时洪水预报系统（EFFORTS）等软件，并组织参观了Progea公司研发中心和生产基地。
1、Progea公司概况。该公司组建于2000 年，依托意大利 第3页
共17 页 Bologna 大学，将大学的研究成果转化成技术应用产品。公司的前身是 ETP（环境技术公司），成立于l983 年，是从事洪水预报、水资源管理、防洪决策支持系统的专业技术公司。实时洪水预报系统及决策支持系统是该公司的专长所在，2008 年与中国水利部黄河水利委员会水文局合作，开发了基于TOPKAPI模型、RAINMUSIC 和 EFFORTS 的黄河实时洪水预报系统。2008 年开发了西班牙SAIH水文信息管理与预测预报系统，建成Segura 流域实时洪水预报系统。2007开发了意大利ARPA-SIM 地区水文气象服务中心业务系统，为意大利Po 河流域实时洪水作业预报系统的开发，建成TOPKAPI 分布式水文模型和水力学模型Delft-SOBEK 的建模系统。公司有专门的研发中心和生产基地，主要承担软件研发和水雨情等监测设备生产。
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2、PRODAM系统是一套综合水库防洪和兴利的调度软件，软件根据调度周期分为长期调度、中期调度和短期动态规划调度，长期调度周期为一年，通过分析水库多年月（旬）平均入库流量以及用水量和出库流量资料，通过线性约束优化算法规划一年的水库放水计划，此放水计划作为中期调度和短期调度的基础。当水库进入洪水期调度时，采用短期调度方式，短期调度的水库期末水位控制基于长期调度的分析，同时分析上、下游淹没损失及水库兴利损失，以及水库最大下泄流量和最高控制水位等约束进行优化调度，最终计算出水库的出库流量过程和水位过程。调度过程中考虑了随机不确定性。
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3、RAINMUSIC是一款面雨量处理软件，其将流域划分为多个2000m×2000m的单元网格，通过各种算法计算单元网格的雨量过程，并可以结合遥测雨量站数据，雷达测雨数据和卫星数据，纠正雨量在空间分布上的误差，输出成果为雨量等值线图及单元格雨量过程。软件集成了多种面雨量计算方法，如泰森多边形法、克里金差值算法、转距离平方算法以及贝叶斯算法等等，各种算法有各自的优缺点，其中在实时洪水预报系统EFFORTS中，主要采用转距离平方算法，这个算法的优点是计算速度快，适合在实时预报这样要求时效性比较高的环境中使用。
4、TOPKAPI模型结合了TOPMODEL模型和ARNO模型的优点。ARNO模型是1992年Todini教授在新安江模型的理论基础之上研究出来的，是一种半分布水文概念性模型，而TOPMODEL是著名的半分布式水文物理模型，成功的应用DEM数据计算地形指数并用于建立坡面水流运动方程、划分单元和建立河网，其对DEM数据的应用和卫星影像的应用是水文模型的一种突破。TOPKAPI综合了这两种模型的成果，是一种具有物理参数意义的分布式水文模型，其将流域划分为1000m*1000m的单元网格进行计算，采用DEM地理高程数据建立河网，根据卫星遥感数据生成单元格地貌参数，每个单元格上都有独立的模型参数，根据实时温度资料结合地貌和高程计算蒸散发。该模型不受空间尺度的限制，可以在河道上任意增加预报断面，非常适合与水力学模型结合计算。
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5、PAB模型是一种水力学模型，和一维非恒定流方法类似，其基于圣维南方程组，通过差分算法进行离散化处理并计算各个断面的水位、流速和流量过程。PAB模型一般应用在比降平缓的河道上（河道比较小于1‰），其对资料的要求是相当严格的，最主要的是河道断面资料，要求每一公里一个河道大断面测量成果。
6、EFFORTS是一款实时预报软件，其预报过程是在后台自动运行的，用户交互界面主要用于浏览各种结果信息和进行一些基本的参数设置。EFFORTS实时洪水预报系统综合了各种水文应用技术，通过多种形式的雨量数据进行融合分析处理，采用面雨量差值算法“转距离平方”算法进行面雨量计算（RAINMUSIC），并通过TOPKAPI模型进行流域产汇流计算，然后通过PAB模型或者马氏京根方法进行河道演算，最终求出总出流断面的预报过程。
7、钱塘江洪水预报系统项目开发进展情况。已完成了系统所需历史水文资料和富春江水库不同时段计划用水量资料的准备。EFFORTS系统需要用到DEM地理高程数据和卫星遥感数据。DEM地理高程数据最初从美国地质调查局（USGS）网站下载得到，是50×50的图层，后从日本网站上下载了分辨率更高的30×30m 的DEM图层，经省水文局处理后提供给Progea公司开发。卫星遥感数据则从联合国粮农组织（FAO）网站上下载得到，可用于TOPKAPI模型参数提取。历史水文资料处理将历史雨量资 第7页
共17 页 料进行等时段均化，历史水位资料采用了假定基面转换，并处理成逐小时水位；历史气温资料由省水文局根据历史蒸发资料反推而得。系统相关特征信息资料部分已经准备，另外一部分在系统应用中由省水文局添加和完善。下一步工作计划：20 10年12月15日前完成河道断面测量资料准备；2010年12月31日前完成MM5及专用服务器购买；2011年01月15日前完成系统运行环境的构建，包括设备配置、数据库服务器安装、数据交换和INTERNET连接，2010年主要预报站水位流量关系；2011年02月15日前完成雨量、水位和流量预警值的确定、站点图像准备、所有水情站点图层构建；2011年04月30日前完成系统初装；2011年6月前Progea公司完成现场培训；2011年底前系统试运行。
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（二）艾米利亚罗马涅区公众安全保护机构（Civil Protection Agency of Emilia Romagna Region）。
该机构主要负责气象、水利、农业、森林、电网设施等行业的信息监视和指挥调度，其中防汛抗旱是该机构一个比较主要的职能。该机构通过卫星、雷达等设备对实时状态信息进行监视，其利用“欧洲洪水预报系统”EFFORTS软件对未来可能产生的洪水灾害进行预报预警，并通过应急响应和告警系统发布应急响应公告和进行人员调度。我们听取了该机构的相关介绍，观看了各种应用系统的演示，并就流域水文站点的建设密度、水文信息资料收集和管理、预警信息的发布流程、预报调度系 第9页
共17 页 统的预报精度和风险分析等问题和对方进行了交流。通过考察与交流，我们对公众安全保护机构部门间分工明确、职责清晰、密切协作以及所拥有翔实的基础调查和分析资料留下了深刻印象。气象服务机构类似于公众安全保护机构的一个子机构，主要负责气象预报和洪水预警，其通过气象雷达和卫星云图分析预测未来降雨，采用EFFORTS系统进行洪水预报，在采用EFFORTS进行洪水预报时，通过不同的条件可以产生多种预报结果，这时候就需要预报人员发挥自己的经验进行分析和选择，以期达到最好的预报精度。
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（三）匈牙利环境保护与水管理研究院及多瑙河防洪管理。匈牙利环境保护与水管理研究院成立于1952年，前身为水文研究所，至今已有56年历史，主要从事国家水资源的发展、保持与健康管理的基础与应用性研究。综合了1886年成立的匈牙利水文服务机构，拥有水力学、水文化学、水文生物学和土力学实验室以及相关的仪器设备、计算机设施等。该院已成为欧洲最综合性的水专业研究机构之一，现有专业技术人员182人，其他人员41人，专业涉及土木工程、化学、电子、机械、地质、生物、地理和农艺，并与匈牙利的相关科研机构长期保持紧密合作关系，能组织多学科高效的合作小组承接特殊项目，多位职员兼任一些国际科技组织的主要负责人或在欧洲、非洲、亚洲和南美洲的UNDP、UNESCO、FAO、WMO、WHO等组织中以专家身份工作。该院为非盈利性组织，2009年改制为100%国有的股份公司。
多瑙河在欧洲仅次于伏尔加河，是欧洲第二长河。它发源于德国西南部的黑林山的东坡，自西向东流经奥地利、斯洛伐克、第11页
共17 页 匈牙利、克罗地亚、塞尔维亚、保加利亚、罗马尼亚、乌克兰，在乌克兰中南部注入黑海。它流经9个国家，是世界上干流流经国家最多的河流。支流廷伸至瑞士、波兰、意大利、波斯尼亚—黑塞哥维那、捷克以及斯洛文尼亚、摩尔多瓦等７国，最后在罗马尼亚东部的苏利纳注入黑海，全长2850公里，流域面积81.7万平方公里，河口年平均流量6430立方米／秒，多年平均径流量2030亿立方米。为加强多瑙河水利管理，成立了由14个国家和欧盟参加的国际多瑙河水利委员会，并设立国际多瑙河抗洪论坛和专家委员会。对多瑙河的管理有一个指导原则，各成员国必须执行，并按要求编制本国水患治理规划、水资源利用规划和预警图，报欧盟批准执行。
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（四）捷克布拉格市民防控制中心及防洪措施。布拉格市民防控制中心是一个应急处理中心，救护站、消防队、警察局在这个中心派驻代表，同时各部门也有相应的控制中心。
2002年夏天，捷克共和国遭遇了其历史上最大的自然灾害之一。8月初，持续的大雨使河流水位急剧上升。两天之后.大雨暂时停止，其造成的损失也似乎影响不大。但是，几天后，大雨以更加猛烈的强度再次袭击了捷克的大部分地方，位于伏尔塔瓦河.卢日尼采河以及贝龙卡河附近的很多城市都经受了各自历史上最大的洪水灾害。首都布拉格的大部分市区也被洪水淹没，对其历史古迹、城市基础设施以及居民的私有财产均造成了无法估量的损失。自1997年开始，布拉格市实施防洪系统建设，项目主要措施是建设一个能够承受3700立方米/秒的洪水并且留有40～60厘米超高的堤坝。在2002年洪灾之后，又加高30厘米，承受洪水能力达到5000立方米/秒。项目在实施过程中选择了由Eko-system公司提供的移动防洪屏障。同样的装置也用于德国、奥地利和斯洛伐克共和国。第13页
共17 页 它由叫做slupice的垂直钢柱构成。钢柱中间安装有铝合金叠梁闸门。安装完成后，再由缆线将各叠梁闸门系牢。经过正确合理的安装，并用橡胶密封后，它完全可以保证不被河水穿透。这种屏障只可修建在建有固定垂直钢柱锚定板的地基上。移动防洪屏障的优势是便捷快速的安装。平常它的部件可以被储存在一个方便的地方，以便于洪水来临时能及时安装使用。10个人可以在两小时内安装长100米高3米的堤墙。在必要的情况，堤墙还楞以被加高，其要部件安装可以在不使用任何机械的情况下进行。目前布拉格市已具备抵抗大规模洪水的能力。
二、主要收获与体会
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（一）了解学习了洪水预报相关系统软件和监测预警设施。考察团通过听取了实时洪水预报（EFFORTS）和水库防洪与兴利调度（PRODAM）等软件系统开发单位有关系统原理、模型和运行维护情况介绍，并在用户单位了解了应用情况，了解了由意大利Progea公司开发的钱塘江洪水预报系统的相关软件及监测预警设施情况。
（二）了解了钱塘江洪水预报系统项目开发承担单位和项目进展情况，并对项目下一步的开发应用进行了再落实。考察团在意大利Progea公司了解了富春江洪水预报系统项目开发目前进展情况，并与Progea公司进行了商谈。考察团征求了Progea公司在项目开发方面需要我方配合的事项，并要求Progea公司全面履行合同，确保质量和进度，在2011年汛前完成系统初装，并明年汛期投入使用，接受考验。
（三）了解了意大利、匈牙利、捷克的防洪减灾应急管理机制。考察团专门考察了意大利艾米利亚罗马涅区公众安全保护机构、匈牙利环境保护与水管理研究院和捷克布拉格市民防控制中心，了解学习了西欧和东欧的防洪减灾应急管理。大家感到不管是西欧还是东欧国家，都高度重视防洪减灾应急管理，并实行统一组织指挥，各部门分工合作，密切配合，并以先进的信息技术作支撑。
（四）了解学习了捷克布拉格市城市防洪措施。布拉格城市采取永久防洪工程设施和临时防洪工程设施，对防御一般中 第15页
共17 页 小洪水，建设永久防洪工程设施；防御大洪水时，在永久防洪工程设施基础上，采取临时防洪工程设施，既有利于城市发展和景观需要，又提高了城市防洪能力，值得我们借鉴。
三、建议
（一）加强与意大利Progea公司联系与沟通，确保钱塘江洪水预报系统项目如期完成。建议省水文局落实专人，及时了解掌握项目开发进展情况，并做好配合工作。
（二）切实做好钱塘江洪水预报系统开发项目的对接工作，提高系统引进的科学性和实用性。省水文局已派４名技术骨干在意大利进行了培训，建议参加培训人员加强与Progea公司联系，掌握富春江洪水预报系统应用技术。
（三）正确协调处理城市发展、景观与防洪关系，建议在新一轮城市防洪排涝工程体系建设中，借鉴布拉格城市防洪工程建设技术。
（四）学习欧洲国家防洪减灾应急管理经验，切实加强防汛防台抗旱统一组织指挥，形成合力。建议将气象灾害的防御纳入各级政府防汛抗旱指挥部的统一组织指挥。
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