吉林省水文信息分析处理系统开发与应用

许冬梅 ，赵晶东 ，付桂梅 ，何永健

（1.吉林省水文水资源局长春分局，吉林 长春 130022；2.吉林省水文水资源局，吉林 长春 130022；3.吉林省水文水资源局松原分局，吉林 松原 133000；4.吉林省水文水资源局延边分局，吉林 延边 133001）

0 引言

水文资料整编是水文基础工作的重要环节，是对原始资料按科学方法和统一技术标准进行整理、分析、统计、审查、汇编、存储等工作的总称，按水文要素划分为水位、流量、泥沙、水温、冰凌、降水、蒸发 7 个项目，在吉林省有 17 种整编成果表。

水文信息分析处理系统的研发基础和技术标准是水利部发布的 LS247-1999《水文资料整编规范》[1]及《吉林省水文资料整编补充规定》。水文信息分析处理系统能够进行河道、水库站的水位、流量、泥沙、水温、冰凌、降水和蒸发等资料的整编计算及成果输出，实现了水文资料整编的信息化管理。

1 水文信息分析处理基本方法和原理

1.1 数据文件命名方法

按照《水文资料整编规范》中规定的扩展名和水利部批准使用的 8 位测站数据库编码及 4 位公元年份命名，即测站编码（8 位）+ 年份（4 位）+“.mdb”，如：107040392003.mdb。

1.2 水流沙整编方法

1.2.1 推流方法

1）单一曲线法：适用于测站控制条件稳定，水位流量关系点据可进行单值化处理的测站。2）临时曲线法：适用于测站控制条件和河床在一定时期内基本稳定的测站，有时也用于处理结冰影响的水位流量关系。3）改正系数法：适用于结冰期无冰塞、冰坝壅水现象或受水草生长影响的测站。4）连实测流量过程线法：适用于受断面冲淤、变动回水、水草生长和结冰等多种因素影响使水位流量关系紊乱的测站。5）切割水位法：适用于受冰塞、冰坝及其它因素影响，造成水位突然壅高的测站。

1.2.2 推沙方法

1）单断关系直线法：适用于单断沙关系良好，关系点据为直线分布的测站。2）单断关系折线法：适用于单断沙关系点据为折线分布的测站。3）单断关系曲线法：适用于单断沙关系点据为曲线分布的测站。4）单断关系多线法：适用于单断沙关系点据散乱，且随时间形成 2 个以上点带组的测站。

1.2.3 一般水文、水位站成果计算方法

1）瞬时流量及曲线型瞬时沙量的推算采用一元三点不等距插值法

设 n 个不等距节点为：x0＜x1＜…＜xn-1，其相应函数值 yi（i＝0，1，…，n-1），插值点 t 处的函数值为 f (t)，选取最靠近插值点 t 的 3 个节点（xk，xk+1，xk+2），用抛物线插值公式计算 t 处的数值。

当| xk- t | ＞ | t - xk+1|时，m＝ k；当| xk- t | ＜ | t - xk+1|时，m = k-1 。

2）水位、流量、输沙率日平均值计算均采用面积包围法：

式中：a，b，c，…，m，n为各个不同时距；y0，y1，y2，…，yn-1，yn为相应时刻的水位、流量、输沙率值。

3）含沙量日平均值的计算，有水时期用日平均输沙率除以日平均流量，停滞时采用面积包围法。

4）水文要素摘录，每日 8 时摘录。

1.2.4 水库站成果计算方法

水库坝上水位用每日 8 时值代替日平均值，极值在观测值中挑选；瞬时合成流量计算采用各断面时间直线插值法；合成流量日平均值采用各断面日平均值累加法；合成含沙量日平均值采用面积包围法；合成输沙率日平均采用流量含沙量相乘法；水库水文要素摘录，1～5 月、10～12 月只摘 1、6、11、16、21、26日及次年 1月1日的坝上水位及蓄水量，6～9 月坝上水位全摘，出库流量转折处全摘。河干、连底冻开始和结束之日，只观测河干、连底冻，有水时段无观测者，按全日河干或全日连底冻处理；次日 0 时水位用第 1 个观测值代替。日平均含沙量表极值出现表面矛盾时，用日平均代替极值。

1.3 降水蒸发整编方法

以每日 8 时为日分界，累计各时段降水量得日降水量。按整小时摘录时间、降水量，当相邻时段降水强度等于或小于 2.5 mm/h，合并摘录，合并后不跨过 4 段分界时间。

2 系统要求

1）简单、实用性。系统设计尽可能简单，各功能的实现清晰明了，同时应考虑实用性，避免不必要的复杂化。结构简单尽可能使处理过程缩短，处理费用减少，系统收益增高，同时也有利于使用者掌握和维护。

2）完整性。系统是作为一个统一的整体而存在的，功能要完整，数据格式、传递语言要一致。

3）灵活性。系统对外界环境的变化应有较强的适应力，在条件变化之后，仍然能够提供详尽的具有现实意义的有关信息。

4）可靠性。系统必须是可靠的，只有这样，才能保证系统的高质量，才能得到使用者的信任。

5）经济性。系统应该给使用者带来相应的效益，提供更准确、快捷、全面、及时的信息，提高管理效率。

选择 Visual Basic 6.0 作为开发工具，Access 数据库存储数据，利用其高效的开发环境、简单实用的功能及丰富的控件完成系统的设计工作。系统提供数据录入、整编计算、成果打印等基本功能，力求简洁、方便、实用。

3 系统功能

吉林省水文信息分析处理系统包含了各项整编规定的具体方法，在系统设计过程中，应遵循一定原则，要求代码统一、格式合理，各种数据便于计算机输入。计算机处理的结果，便于人工阅读、处理、使用。尽量压缩数据录入的数量，保证数据录入的效率和正确性。从运行结构上看主要有 5 部分：基础设置、测站信息、水流沙资料整编、降水蒸发资料整编和支持它们运行的计算机软硬件系统。系统功能包括：1）基础设置，为系统建立工作选区，提供资料整编年份、数据文件保存位置等信息；2）测站信息，为系统提供各测站基础性控制信息，为成果计算输出作准备，包括河名、站名、测站编码、集水面积、基面高程等信息。

4 系统模块设计

根据系统实现的功能，系统软件划分为 6 个模块：基础设置、测站信息、数据转换、水流沙整编、降水蒸发整编、系统帮助。

4.1 基础设置

设置目录选择按钮，利用 API 函数调用系统当前磁盘结构目录来实现目录选择。使用户设置工作选区信息，保存到内存变量中，为模块提供基础信息支持。

4.2 测站信息

利用表格控件实现对测站控制性信息的编辑，对选择项固定的项目设置选择功能，以减少用户的输入量，同时还设置了数据转存、打印功能，数据即能存在数据库中，也可以存为 Excel 文件。

4.3 数据转换

将原 Dos 数据、文本资料数据转换为系统需要的格式，实现了系统与文本资料的接口，同时与我省的水文国家数据库进行衔接。

4.4 水流沙整编

1）编辑原始数据。利用树型结构列出测站名称，根据各站类型列出相关项目，系统调出用户选择项目表格模板，用户将以表格形式编辑原始数据，在用户保存编辑数据的同时，系统将进行校核，发现错误及时提示。

2）整编计算。根据原始数据信息的测站类型，分别编制水位、流量、沙量、水库水位、水库沙量站的计算子模块，按规范规定分别推算出瞬时成果表，再编制各项成果表计算子模块，最后将所有数据分项存于数据库中。

3）打印成果表。按照各个成果表分别编制打印子模块，利用表格控件，加载打印表格模板，调用数据库中的数据，进行打印。由于是自编打印程序，没有使用 Excel 表格的打印功能，大大加快了打印速度。

4.5 降水蒸发整编

1）编辑原始数据。利用树视结构列出测站名称，根据各站类型列出相关项目，系统调出用户选择项目表格模板，用户将以表格形式编辑原始数据，在用户保存编辑数据的同时，系统将进行校核，发现错误及时提示。

2）整编计算。根据原始数据信息，分别编制降水日表、摘录表、最大时段量表1和表2 的计算子模块，按规范规定分别推算各项成果，最后将所有数据分项存于数据库中。

3）打印成果表。按照各个成果表分别编制打印子模块，利用表格控件，加载打印表格模板，调用数据库中的数据，进行打印。

4.6 系统帮助

帮助采用 CHM 文件格式，能够以Web 浏览器格式显示帮助内容，同时提供了索引文件，可根据关键字查询。

5 结语

水文信息分析处理系统能够进行河道、水库站的水位、流量、泥沙、水温、冰凌、降水和蒸发等资料的整编计算及成果输出，涵盖了吉林省所有水文资料整编项目，自动化程度高，精度高，性能稳定。软件小巧，运行速度快，兼容性好，系统结构层次清楚，各模块功能相对独立，便于维护、管理，适合在各种计算机上使用。实现了水文资料整编的信息化管理。

[1]水利部长江委员会水文局，LS247-1999 水文资料整编规范[S]. 北京：中国水利水电出版社，1999.