許冬梅 ，趙晶東 ，付桂梅 ，何永健

（1.吉林省水文水資源局長春分局，吉林 長春 130022；2.吉林省水文水資源局，吉林 長春 130022；3.吉林省水文水資源局松原分局，吉林 松原 133000；4.吉林省水文水資源局延邊分局，吉林 延邊 133001）

0 引言

水文資料整編是水文基礎(chǔ)工作的重要環(huán)節(jié)，是對原始資料按科學(xué)方法和統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理、分析、統(tǒng)計(jì)、審查、匯編、存儲(chǔ)等工作的總稱，按水文要素劃分為水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、降水、蒸發(fā) 7 個(gè)項(xiàng)目，在吉林省有 17 種整編成果表。

水文信息分析處理系統(tǒng)的研發(fā)基礎(chǔ)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是水利部發(fā)布的 LS247-1999《水文資料整編規(guī)范》[1]及《吉林省水文資料整編補(bǔ)充規(guī)定》。水文信息分析處理系統(tǒng)能夠進(jìn)行河道、水庫站的水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、降水和蒸發(fā)等資料的整編計(jì)算及成果輸出，實(shí)現(xiàn)了水文資料整編的信息化管理。

1 水文信息分析處理基本方法和原理

1.1 數(shù)據(jù)文件命名方法

按照《水文資料整編規(guī)范》中規(guī)定的擴(kuò)展名和水利部批準(zhǔn)使用的 8 位測站數(shù)據(jù)庫編碼及 4 位公元年份命名，即測站編碼（8 位）+ 年份（4 位）+“.mdb”，如：107040392003.mdb。

1.2 水流沙整編方法

1.2.1 推流方法

1）單一曲線法：適用于測站控制條件穩(wěn)定，水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)可進(jìn)行單值化處理的測站。2）臨時(shí)曲線法：適用于測站控制條件和河床在一定時(shí)期內(nèi)基本穩(wěn)定的測站，有時(shí)也用于處理結(jié)冰影響的水位流量關(guān)系。3）改正系數(shù)法：適用于結(jié)冰期無冰塞、冰壩壅水現(xiàn)象或受水草生長影響的測站。4）連實(shí)測流量過程線法：適用于受斷面沖淤、變動(dòng)回水、水草生長和結(jié)冰等多種因素影響使水位流量關(guān)系紊亂的測站。5）切割水位法：適用于受冰塞、冰壩及其它因素影響，造成水位突然壅高的測站。

1.2.2 推沙方法

1）單斷關(guān)系直線法：適用于單斷沙關(guān)系良好，關(guān)系點(diǎn)據(jù)為直線分布的測站。2）單斷關(guān)系折線法：適用于單斷沙關(guān)系點(diǎn)據(jù)為折線分布的測站。3）單斷關(guān)系曲線法：適用于單斷沙關(guān)系點(diǎn)據(jù)為曲線分布的測站。4）單斷關(guān)系多線法：適用于單斷沙關(guān)系點(diǎn)據(jù)散亂，且隨時(shí)間形成 2 個(gè)以上點(diǎn)帶組的測站。

1.2.3 一般水文、水位站成果計(jì)算方法

1）瞬時(shí)流量及曲線型瞬時(shí)沙量的推算采用一元三點(diǎn)不等距插值法

設(shè) n 個(gè)不等距節(jié)點(diǎn)為：x0＜x1＜…＜xn-1，其相應(yīng)函數(shù)值 yi（i＝0，1，…，n-1），插值點(diǎn) t 處的函數(shù)值為 f (t)，選取最靠近插值點(diǎn) t 的 3 個(gè)節(jié)點(diǎn)（xk，xk+1，xk+2），用拋物線插值公式計(jì)算 t 處的數(shù)值。

當(dāng)| xk- t | ＞ | t - xk+1|時(shí)，m＝ k；當(dāng)| xk- t | ＜ | t - xk+1|時(shí)，m = k-1 。

2）水位、流量、輸沙率日平均值計(jì)算均采用面積包圍法：

式中：a，b，c，…，m，n為各個(gè)不同時(shí)距；y0，y1，y2，…，yn-1，yn為相應(yīng)時(shí)刻的水位、流量、輸沙率值。

3）含沙量日平均值的計(jì)算，有水時(shí)期用日平均輸沙率除以日平均流量，停滯時(shí)采用面積包圍法。

4）水文要素摘錄，每日 8 時(shí)摘錄。

1.2.4 水庫站成果計(jì)算方法

水庫壩上水位用每日 8 時(shí)值代替日平均值，極值在觀測值中挑選；瞬時(shí)合成流量計(jì)算采用各斷面時(shí)間直線插值法；合成流量日平均值采用各斷面日平均值累加法；合成含沙量日平均值采用面積包圍法；合成輸沙率日平均采用流量含沙量相乘法；水庫水文要素摘錄，1～5 月、10～12 月只摘 1、6、11、16、21、26日及次年 1月1日的壩上水位及蓄水量，6～9 月壩上水位全摘，出庫流量轉(zhuǎn)折處全摘。河干、連底凍開始和結(jié)束之日，只觀測河干、連底凍，有水時(shí)段無觀測者，按全日河干或全日連底凍處理；次日 0 時(shí)水位用第 1 個(gè)觀測值代替。日平均含沙量表極值出現(xiàn)表面矛盾時(shí)，用日平均代替極值。

1.3 降水蒸發(fā)整編方法

以每日 8 時(shí)為日分界，累計(jì)各時(shí)段降水量得日降水量。按整小時(shí)摘錄時(shí)間、降水量，當(dāng)相鄰時(shí)段降水強(qiáng)度等于或小于 2.5 mm/h，合并摘錄，合并后不跨過 4 段分界時(shí)間。

2 系統(tǒng)要求

1）簡單、實(shí)用性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡可能簡單，各功能的實(shí)現(xiàn)清晰明了，同時(shí)應(yīng)考慮實(shí)用性，避免不必要的復(fù)雜化。結(jié)構(gòu)簡單盡可能使處理過程縮短，處理費(fèi)用減少，系統(tǒng)收益增高，同時(shí)也有利于使用者掌握和維護(hù)。

2）完整性。系統(tǒng)是作為一個(gè)統(tǒng)一的整體而存在的，功能要完整，數(shù)據(jù)格式、傳遞語言要一致。

3）靈活性。系統(tǒng)對外界環(huán)境的變化應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)力，在條件變化之后，仍然能夠提供詳盡的具有現(xiàn)實(shí)意義的有關(guān)信息。

4）可靠性。系統(tǒng)必須是可靠的，只有這樣，才能保證系統(tǒng)的高質(zhì)量，才能得到使用者的信任。

5）經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)應(yīng)該給使用者帶來相應(yīng)的效益，提供更準(zhǔn)確、快捷、全面、及時(shí)的信息，提高管理效率。

選擇 Visual Basic 6.0 作為開發(fā)工具，Access 數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用其高效的開發(fā)環(huán)境、簡單實(shí)用的功能及豐富的控件完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)錄入、整編計(jì)算、成果打印等基本功能，力求簡潔、方便、實(shí)用。

3 系統(tǒng)功能

吉林省水文信息分析處理系統(tǒng)包含了各項(xiàng)整編規(guī)定的具體方法，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循一定原則，要求代碼統(tǒng)一、格式合理，各種數(shù)據(jù)便于計(jì)算機(jī)輸入。計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果，便于人工閱讀、處理、使用。盡量壓縮數(shù)據(jù)錄入的數(shù)量，保證數(shù)據(jù)錄入的效率和正確性。從運(yùn)行結(jié)構(gòu)上看主要有 5 部分：基礎(chǔ)設(shè)置、測站信息、水流沙資料整編、降水蒸發(fā)資料整編和支持它們運(yùn)行的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)功能包括：1）基礎(chǔ)設(shè)置，為系統(tǒng)建立工作選區(qū)，提供資料整編年份、數(shù)據(jù)文件保存位置等信息；2）測站信息，為系統(tǒng)提供各測站基礎(chǔ)性控制信息，為成果計(jì)算輸出作準(zhǔn)備，包括河名、站名、測站編碼、集水面積、基面高程等信息。

4 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)軟件劃分為 6 個(gè)模塊：基礎(chǔ)設(shè)置、測站信息、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、水流沙整編、降水蒸發(fā)整編、系統(tǒng)幫助。

4.1 基礎(chǔ)設(shè)置

設(shè)置目錄選擇按鈕，利用 API 函數(shù)調(diào)用系統(tǒng)當(dāng)前磁盤結(jié)構(gòu)目錄來實(shí)現(xiàn)目錄選擇。使用戶設(shè)置工作選區(qū)信息，保存到內(nèi)存變量中，為模塊提供基礎(chǔ)信息支持。

4.2 測站信息

利用表格控件實(shí)現(xiàn)對測站控制性信息的編輯，對選擇項(xiàng)固定的項(xiàng)目設(shè)置選擇功能，以減少用戶的輸入量，同時(shí)還設(shè)置了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、打印功能，數(shù)據(jù)即能存在數(shù)據(jù)庫中，也可以存為 Excel 文件。

4.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

將原 Dos 數(shù)據(jù)、文本資料數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的格式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與文本資料的接口，同時(shí)與我省的水文國家數(shù)據(jù)庫進(jìn)行銜接。

4.4 水流沙整編

1）編輯原始數(shù)據(jù)。利用樹型結(jié)構(gòu)列出測站名稱，根據(jù)各站類型列出相關(guān)項(xiàng)目，系統(tǒng)調(diào)出用戶選擇項(xiàng)目表格模板，用戶將以表格形式編輯原始數(shù)據(jù)，在用戶保存編輯數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)提示。

2）整編計(jì)算。根據(jù)原始數(shù)據(jù)信息的測站類型，分別編制水位、流量、沙量、水庫水位、水庫沙量站的計(jì)算子模塊，按規(guī)范規(guī)定分別推算出瞬時(shí)成果表，再編制各項(xiàng)成果表計(jì)算子模塊，最后將所有數(shù)據(jù)分項(xiàng)存于數(shù)據(jù)庫中。

3）打印成果表。按照各個(gè)成果表分別編制打印子模塊，利用表格控件，加載打印表格模板，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行打印。由于是自編打印程序，沒有使用 Excel 表格的打印功能，大大加快了打印速度。

4.5 降水蒸發(fā)整編

1）編輯原始數(shù)據(jù)。利用樹視結(jié)構(gòu)列出測站名稱，根據(jù)各站類型列出相關(guān)項(xiàng)目，系統(tǒng)調(diào)出用戶選擇項(xiàng)目表格模板，用戶將以表格形式編輯原始數(shù)據(jù)，在用戶保存編輯數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)提示。

2）整編計(jì)算。根據(jù)原始數(shù)據(jù)信息，分別編制降水日表、摘錄表、最大時(shí)段量表1和表2 的計(jì)算子模塊，按規(guī)范規(guī)定分別推算各項(xiàng)成果，最后將所有數(shù)據(jù)分項(xiàng)存于數(shù)據(jù)庫中。

3）打印成果表。按照各個(gè)成果表分別編制打印子模塊，利用表格控件，加載打印表格模板，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行打印。

4.6 系統(tǒng)幫助

幫助采用 CHM 文件格式，能夠以Web 瀏覽器格式顯示幫助內(nèi)容，同時(shí)提供了索引文件，可根據(jù)關(guān)鍵字查詢。

5 結(jié)語

水文信息分析處理系統(tǒng)能夠進(jìn)行河道、水庫站的水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、降水和蒸發(fā)等資料的整編計(jì)算及成果輸出，涵蓋了吉林省所有水文資料整編項(xiàng)目，自動(dòng)化程度高，精度高，性能穩(wěn)定。軟件小巧，運(yùn)行速度快，兼容性好，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次清楚，各模塊功能相對獨(dú)立，便于維護(hù)、管理，適合在各種計(jì)算機(jī)上使用。實(shí)現(xiàn)了水文資料整編的信息化管理。

[1]水利部長江委員會(huì)水文局，LS247-1999 水文資料整編規(guī)范[S]. 北京：中國水利水電出版社，1999.