計算機輔助技術(shù)在黃河下游防汛中的應(yīng)用

張晶

（山東黃河信息中心 250013）

計算機輔助技術(shù)在黃河下游防汛中的應(yīng)用

張晶

（山東黃河信息中心 250013）

水位和流量是防汛抗旱、水資源開發(fā)利用和保護最重要的水文要素。山東黃河傳統(tǒng)的河道水位流量分析仍然停留在手工狀態(tài)，工作量繁重、讀數(shù)易出錯，而繪制的水位流量關(guān)系線也因人也異。本文介紹了使用計算機技術(shù)進行輔助定線和水位流量關(guān)系分析的方法，該方法使用Delhpi（可視化計算機程序工具）編程擬合，對水位流量關(guān)系進行定線，然后再利用Delphi的圖形功能，對所訂關(guān)系線進行人工調(diào)整，可以將所定的水位流量關(guān)系線按人工經(jīng)驗進行修正，大大發(fā)揮了計算機輔助定線的功能，也避免了單一函數(shù)關(guān)系的簡單化。本系統(tǒng)在黃河下游的高村、孫口、艾山、濼口、利津和戴村壩水文站的實時水位流量關(guān)系分析中有重要意義。

計算機；輔助技術(shù)；黃河河道；水位流量關(guān)系；排泄能力

1 問題提出

水位和流量是防汛抗旱、水資源開發(fā)利用和保護最重要的水文要素。水位要素往往通過人工觀測、自記儀器記錄和遙測等手段獲得，比較容易，而流量數(shù)據(jù)的測量則比較困難，不能夠隨時得到，需要建立水位流量關(guān)系曲線，用水位從曲線上插得。山東黃河傳統(tǒng)的河道水位流量分析仍然停留在手工狀態(tài)，工作量繁重、讀數(shù)易出錯，而繪制的水位流量關(guān)系線也因人也異。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展為水位流量關(guān)系的計算機輔助率定與應(yīng)用提供了可能。根據(jù)所率定的水位流量關(guān)系成果，就能夠更準(zhǔn)確地分析河道的排泄能力，為設(shè)防水位的頒布提供技術(shù)支持。

2 方法辦法

用一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式來擬合單一的水位流量關(guān)系曲線的工作過去人們作過了不少嘗試。人們所用過的數(shù)學(xué)模型有冪指數(shù)型、拋物線型、雙曲線型、線性逐步回歸及浮動多項式等?！端馁Y料整編規(guī)范》（SL247-1999）規(guī)定：單一曲線法推流，應(yīng)結(jié)合測站特性，應(yīng)用插值法或通過選用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來擬合曲線，用水位推算流量。目前，國內(nèi)國際比較流行的水位流量關(guān)系線型主要有指數(shù)方程、對數(shù)函數(shù)方程：

應(yīng)用以上方程對黃河山東河道內(nèi)的高村、孫口、艾山、洛口和利津站的水位流量資料進行擬合、計算、檢查，結(jié)果說明，選擇二參數(shù)的冪指數(shù)函數(shù)（Z=aQb）線形，使用DELPHI（可視化計算機程序工具）編程擬合，對水位流量關(guān)系進行定線，然后再利用DELPHI的圖形功能，對所訂關(guān)系線進行人工調(diào)整，可以將所定的水位流量關(guān)系線按經(jīng)驗進行修改，大大發(fā)揮了計算機輔助定線的功能，也避免了單一函數(shù)關(guān)系的簡單化。

3 軟件編程

為了實時查看各站的水位流量關(guān)系，以及與設(shè)計水位流量關(guān)系進行比較，軟件除了要有水位流量關(guān)系適線功能外，還要能查詢?nèi)我鈺r間段內(nèi)的水位流量點據(jù)，以分析各河道內(nèi)各水文站水位流量關(guān)系的變化情況。因此，系統(tǒng)必須與實時水情數(shù)據(jù)庫進行聯(lián)接，以提取水情數(shù)據(jù)庫中河道站的實測水位流量數(shù)據(jù)。

所使用的DELPHI控件包括：DBGrid：數(shù)據(jù)庫圖表工具，可以對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行制圖，對其進行屬性設(shè)置，以使水位流量關(guān)系圖滿足用戶的要求。

本地數(shù)據(jù)庫通過DELPHI自帶的Paradox數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建，通過ODBC（開放數(shù)據(jù)接口）設(shè)置其數(shù)據(jù)源為relation，由數(shù)據(jù)庫連接控件QUERY進行連接識別。

遠程數(shù)據(jù)庫連接控件QUERY2，遠程數(shù)據(jù)庫為黃委創(chuàng)建的ORACLE數(shù)據(jù)庫，通過ODBC設(shè)置其數(shù)據(jù)源為sdsqora，由數(shù)據(jù)庫連接控件QUERY2進行連接識別，所查詢的數(shù)據(jù)表名為ST_RIVER_R。

4 水位流量關(guān)系曲線的檢驗

為了正確繪制水位流量關(guān)系曲線，按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）1100/2的要求，應(yīng)進行二項檢驗，即符號檢驗、適線檢驗。

4.1 符號檢驗

符號檢驗的目的是判斷兩個隨機變量x和y的概率分布是否存在顯著性差異，即對統(tǒng)計假設(shè)H：P（x）=P（y）進行顯著性檢驗，對水位流量關(guān)系而言，就是檢驗所定水位流量關(guān)系曲線兩側(cè)測點數(shù)的分配是否均衡合理，借以判斷關(guān)系曲線是否正確。

用查表法進行關(guān)系曲線的符號檢驗，以測點總數(shù)n和給定的α，查符號檢驗n值表得出相應(yīng)的臨界值K，將所定曲線中的正號和負(fù)號個數(shù)最小的n1與之比較，若n1＞K，則認(rèn)為合理，反之，則認(rèn)為不合理。

4.2 適線檢驗

（1）確定變換符號數(shù)K，當(dāng)K＜0.5（n-1）時，進行適線檢驗。

（2）計算統(tǒng)計量：

如果u

5 結(jié)論

5.1 定線科學(xué)，排洪能力分析更加精確

使用水位流量關(guān)系的計算機輔助定線方法，改變了傳統(tǒng)人工手繪制圖工作繁重、易出錯的做法，借助計算機工具，使所編制的軟件能夠按照人為經(jīng)驗進行移動，避免了單一定線的簡單化，這一點適合黃河多泥沙的特點，通過計算機軟件的精巧設(shè)計，使得人工經(jīng)驗加入其中，使所定水位流量關(guān)系更加符合黃河河道的實際，用所定曲線來預(yù)測來年的防洪設(shè)計曲線更有科學(xué)依據(jù)，而水位流量關(guān)系的設(shè)計曲線是黃河下游排泄能力分析的重要內(nèi)容。

5.2 操作簡單，隨時了解河道漲落沖淤變化

該系統(tǒng)不僅能夠進行水位流量關(guān)系的定線分析，還能讀取任意時段內(nèi)的實測水位流量數(shù)據(jù)，同時點繪數(shù)據(jù)，不同時段的實測點據(jù)可以進行比較，很直觀地反映出某次洪水對河槽斷面的沖涮或者淤積效果。

5.3 減少了人工定線分析的勞動強度

有了水位流量分析計算機輔助工具后，軟件自動與實時水情數(shù)據(jù)庫進行連接，查詢所需要的數(shù)據(jù)并制圖，效率高，且不易出錯，大減輕了分析人員的勞動強度。

5.4 系統(tǒng)的可擴充和可升級性

系統(tǒng)采用DELPHI開放式開發(fā)語言，和ORACLE數(shù)據(jù)，開發(fā)語言不復(fù)雜，數(shù)據(jù)操作符合黃委的統(tǒng)一要求，可移植較強，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能模塊都進行了注解，程序的可讀性也較好，便于日后進行升級改造，以豐富系統(tǒng)的功能。

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[2]袁慰平，等.計算方法與實習(xí)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1991，3.

[3]胡小盈，李文玉.EXCEL函數(shù)開發(fā)實用祥解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007，10.

[4]李世鎮(zhèn)，林傳真.水文測驗學(xué).北京：水力電力出版社，1991，12.

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