計算機輔助技術在黃河下游防汛中的應用

張晶

（山東黃河信息中心 250013）

計算機輔助技術在黃河下游防汛中的應用

張晶

（山東黃河信息中心 250013）

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

計算機；輔助技術；黃河河道；水位流量關系；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，而流量數據的測量則比較困難，不能夠隨時得到，需要建立水位流量關系曲線，用水位從曲線上插得。山東黃河傳統的河道水位流量分析仍然停留在手工狀態，工作量繁重、讀數易出錯，而繪制的水位流量關系線也因人也異。計算機技術的飛速發展為水位流量關系的計算機輔助率定與應用提供了可能。根據所率定的水位流量關系成果，就能夠更準確地分析河道的排泄能力，為設防水位的頒布提供技術支持。

2 方法辦法

用一定的數學關系式來擬合單一的水位流量關系曲線的工作過去人們作過了不少嘗試。人們所用過的數學模型有冪指數型、拋物線型、雙曲線型、線性逐步回歸及浮動多項式等。《水文資料整編規范》（SL247-1999）規定：單一曲線法推流，應結合測站特性，應用插值法或通過選用適當的數學模型來擬合曲線，用水位推算流量。目前，國內國際比較流行的水位流量關系線型主要有指數方程、對數函數方程：

應用以上方程對黃河山東河道內的高村、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，結果說明，選擇二參數的冪指數函數（Z=aQb）線形，使用DELPHI（可視化計算機程序工具）編程擬合，對水位流量關系進行定線，然后再利用DELPHI的圖形功能，對所訂關系線進行人工調整，可以將所定的水位流量關系線按經驗進行修改，大大發揮了計算機輔助定線的功能，也避免了單一函數關系的簡單化。

3 軟件編程

為了實時查看各站的水位流量關系，以及與設計水位流量關系進行比較，軟件除了要有水位流量關系適線功能外，還要能查詢任意時間段內的水位流量點據，以分析各河道內各水文站水位流量關系的變化情況。因此，系統必須與實時水情數據庫進行聯接，以提取水情數據庫中河道站的實測水位流量數據。

所使用的DELPHI控件包括：DBGrid：數據庫圖表工具，可以對數據庫的數據進行制圖，對其進行屬性設置，以使水位流量關系圖滿足用戶的要求。

本地數據庫通過DELPHI自帶的Paradox數據庫創建，通過ODBC（開放數據接口）設置其數據源為relation，由數據庫連接控件QUERY進行連接識別。

遠程數據庫連接控件QUERY2，遠程數據庫為黃委創建的ORACLE數據庫，通過ODBC設置其數據源為sdsqora，由數據庫連接控件QUERY2進行連接識別，所查詢的數據表名為ST_RIVER_R。

4 水位流量關系曲線的檢驗

為了正確繪制水位流量關系曲線，按照國際標準化組織（ISO）1100/2的要求，應進行二項檢驗，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，即對統計假設H：P（x）=P（y）進行顯著性檢驗，對水位流量關系而言，就是檢驗所定水位流量關系曲線兩側測點數的分配是否均衡合理，借以判斷關系曲線是否正確。

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

4.2 適線檢驗

（1）確定變換符號數K，當K＜0.5（n-1）時，進行適線檢驗。

（2）計算統計量：

如果u

5 結論

5.1 定線科學，排洪能力分析更加精確

使用水位流量關系的計算機輔助定線方法，改變了傳統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計，使得人工經驗加入其中，使所定水位流量關系更加符合黃河河道的實際，用所定曲線來預測來年的防洪設計曲線更有科學依據，而水位流量關系的設計曲線是黃河下游排泄能力分析的重要內容。

5.2 操作簡單，隨時了解河道漲落沖淤變化

該系統不僅能夠進行水位流量關系的定線分析，還能讀取任意時段內的實測水位流量數據，同時點繪數據，不同時段的實測點據可以進行比較，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據庫進行連接，查詢所需要的數據并制圖，效率高，且不易出錯，大減輕了分析人員的勞動強度。

5.4 系統的可擴充和可升級性

系統采用DELPHI開放式開發語言，和ORACLE數據，開發語言不復雜，數據操作符合黃委的統一要求，可移植較強，數據結構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，以豐富系統的功能。

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[3]胡小盈，李文玉.EXCEL函數開發實用祥解[M].北京：電子工業出版社，2007，10.

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2016-8-10