简析山洪预报的水文数据转换方法

□邓俊聪（广东省水文局广州水文分局）

1 问题的提出

广东是全国山洪灾害多发的省份之一，每年因山洪灾害造成的人员伤亡占整个洪涝灾害人员伤亡总数的70%以上；全省有77万小城镇人口、308万农村人口受山洪灾害直接威胁，防御形势十分严峻，治理任务极为艰巨。目前，广东省有69个县（市、区）列入全国山洪灾害防治县，将开展山洪灾害非工程措施建设，新建大量水文自动化遥测站点，为山洪预报提供准确数据。但由于各县（市、区）站点建设项目具体技术要求和经济能力的差异，以及现行采用招投标制度的客观实际情况，项目中标方的硬件设备与数据格式不可能达到统一；导致水情预报等许多业务软件无法直接使用其实测的原始数据，或因缺少数据导致预报精度不能满足要求。因此，深入研究山洪预报的水文数据转换方法并建立统一规范的数据库，对做好山洪预报工作及日常的水情预报工作，以减少洪涝灾害造成的损失，并充分发挥水文自动化遥测系统的水利效益具有重大的现实意义。

为解决上述矛盾，满足山洪预报要求，可应用水文数据转换的计算机软件技术处理方法。文章提出的水文数据转换方法主要包括数据格式转换、数据结构转换和重复记录清理3个软件技术处理方法。

2 数据格式转换

要建立统一规范的数据库，首要任务是将不同格式的原始数据转换为统一的数据库格式。由于水利行业标准《基础水文数据库表结构及标识符标准》（SL324-2005）贯彻实施的时间不长，基础水文数据库经历了从dBASE到FoxPro数据库开发与管理的阶段，现存绝大部分数据以dbf文件格式存储。近几年随着软件技术的更新，许多水文业务软件的数据库主文件多采用MDF格式，新旧文件格式的差异制约了MDF格式软件的广泛应用。因此，数据格式转换主要是推荐使用SQLSERVER数据库自带转换软件或数据格式转换辅助软件，将不同格式的数据统一转换为MDF格式的数据库主文件。

3 数据结构转换

由于各县（市、区）的具体技术要求不同，以及中标承建方选用的遥测系统设备各异，使不同站点的部分数据结构差异严重，例如：个别站点有流量数据，而其他站点没有；一些站点雨量数据采集的时间间隔为5min，而另一些站点却为10min。数据结构的不统一，导致采集数据不能满足软件应用的要求。因此需对雨量、水位、流量等数据进行库表结构转换，以及摘录数据时段化转换插补等，方能最终形成统一的综合数据库。数据结构的转换主要分为雨量数据转换以及水位、流量数据转换。

3.1 雨量数据转换

一般预报等业务软件需要在数据库中读取逐时雨量表（Hour_Rain表）与每5min雨量表（Minute_Rain表），由于原始雨量数据结构不统一，要先将所有雨量数据写入原始雨量数据总表（PRN表）中，然后通过数据转换软件将PRN表中的数据转换插补。具体转换方法为：先将不等时间间距的雨量摘录数据平均分配到时段内，然后采用内差法插补出所需时间间隔的雨量数据；转换完成后写入Hour_Rain表与Minute_Rain表中。若原始数据结构与综合数据库要求一致，可以把原始数据直接写入Hour_Rain表与Minute_Rain表中；这样，则可以加快数据写入的速度，最后通过写中间表服务，把Hour_Rain表与Minute_Rain表中的数据写入综合数据库。

雨量数据转换的流程如图1所示。

3.2 水位、流量数据转换

图1 雨量数据转换流程图

由于实时流量监测站建设成本较高，故只有少数站点具有流量监测设备；个别站点由于受安装条件限制，只有流量监测设备，而没有水位监测设备。但水位与流量数据对于洪水预报又非常重要，因此需要利用水位与流量的对应关系，建立统一的水位—流量数据库，尽量使每个水位站点都能获取水位与流量数据。要实现水位与流量的转换，首先要对站点测验断面的水位和流量进行长时间的实地测量，确定出该站点水位与流量的一一对应关系；并率定出水位-流量关系曲线。对于水流情况较复杂或受水利工程影响严重的河道，由于其水位—流量关系复杂，要率定出多条关系曲线以应对各种不同情况的选用。此后，将完成率定的关系曲线输入水位—流量转换软件；参照前述雨量数据的转换方法先将不同结构的水位数据转换为统一的数据结构并存入时间间隔为5min的水位表（Minute_Water表）中；再通过水位流量转换软件将水位数据转换为流量数据；最后将转换后的流量数据与实测流量数据一起写入流量表（FLOW表）中。同理，也可将实测流量数据通过软件转换为水位数据后写入原始水位数据总表（PWT表），经水位数据转换软件插补转化后写入Minute_Water表。

水位与流量数据转换的流程如图2所示。

图2 水位、流量数据转换流程图

3.3 重复记录清理

经过上述转换，综合数据库相关表中有可能出现重复记录。经过长时间的累积，这些重复数据会极大地增加数据库服务器的负担；为节省数据库存储空间以及提高数据查询的速度，需将重复数据删除。重复数据的清理方法可使用辅助清理软件或者在SQLSERVER数据库中运行以下程序：

4 结语

目前，广东省山洪灾害防治县级非工程措施项目的第一期建设已基本完成；多个县（市、区）的水文自动化监测数据已由各建设中标方的中心服务器接收并存储，存储的数据经过数据转换后形成了统一规范的格式与结构，并最终写入广东省水文局的综合数据库中；这样，大量的业务软件就能够直接读取这些数据。综上所述，通过对水文数据转换方法的研究与应用，可以改进目前基础水文数据库管理方式，为及时作出准确的山洪预报提供帮助，从而大为减少山洪灾害带来的损失，创造出明显的社会效益与经济效益。

[1]中华人民共和国水利部.实时雨水情数据库表结构与标识符标准（SL323-2005）[S].北京:中国水利水电出版社,2005.