计算机辅助技术在黄河下游防汛中的应用

张晶

（山东黄河信息中心 250013）

计算机辅助技术在黄河下游防汛中的应用

张晶

（山东黄河信息中心 250013）

水位和流量是防汛抗旱、水资源开发利用和保护最重要的水文要素。山东黄河传统的河道水位流量分析仍然停留在手工状态，工作量繁重、读数易出错，而绘制的水位流量关系线也因人也异。本文介绍了使用计算机技术进行辅助定线和水位流量关系分析的方法，该方法使用Delhpi（可视化计算机程序工具）编程拟合，对水位流量关系进行定线，然后再利用Delphi的图形功能，对所订关系线进行人工调整，可以将所定的水位流量关系线按人工经验进行修正，大大发挥了计算机辅助定线的功能，也避免了单一函数关系的简单化。本系统在黄河下游的高村、孙口、艾山、泺口、利津和戴村坝水文站的实时水位流量关系分析中有重要意义。

计算机；辅助技术；黄河河道；水位流量关系；排泄能力

1 问题提出

水位和流量是防汛抗旱、水资源开发利用和保护最重要的水文要素。水位要素往往通过人工观测、自记仪器记录和遥测等手段获得，比较容易，而流量数据的测量则比较困难，不能够随时得到，需要建立水位流量关系曲线，用水位从曲线上插得。山东黄河传统的河道水位流量分析仍然停留在手工状态，工作量繁重、读数易出错，而绘制的水位流量关系线也因人也异。计算机技术的飞速发展为水位流量关系的计算机辅助率定与应用提供了可能。根据所率定的水位流量关系成果，就能够更准确地分析河道的排泄能力，为设防水位的颁布提供技术支持。

2 方法办法

用一定的数学关系式来拟合单一的水位流量关系曲线的工作过去人们作过了不少尝试。人们所用过的数学模型有幂指数型、抛物线型、双曲线型、线性逐步回归及浮动多项式等。《水文资料整编规范》（SL247-1999）规定：单一曲线法推流，应结合测站特性，应用插值法或通过选用适当的数学模型来拟合曲线，用水位推算流量。目前，国内国际比较流行的水位流量关系线型主要有指数方程、对数函数方程：

应用以上方程对黄河山东河道内的高村、孙口、艾山、洛口和利津站的水位流量资料进行拟合、计算、检查，结果说明，选择二参数的幂指数函数（Z=aQb）线形，使用DELPHI（可视化计算机程序工具）编程拟合，对水位流量关系进行定线，然后再利用DELPHI的图形功能，对所订关系线进行人工调整，可以将所定的水位流量关系线按经验进行修改，大大发挥了计算机辅助定线的功能，也避免了单一函数关系的简单化。

3 软件编程

为了实时查看各站的水位流量关系，以及与设计水位流量关系进行比较，软件除了要有水位流量关系适线功能外，还要能查询任意时间段内的水位流量点据，以分析各河道内各水文站水位流量关系的变化情况。因此，系统必须与实时水情数据库进行联接，以提取水情数据库中河道站的实测水位流量数据。

所使用的DELPHI控件包括：DBGrid：数据库图表工具，可以对数据库的数据进行制图，对其进行属性设置，以使水位流量关系图满足用户的要求。

本地数据库通过DELPHI自带的Paradox数据库创建，通过ODBC（开放数据接口）设置其数据源为relation，由数据库连接控件QUERY进行连接识别。

远程数据库连接控件QUERY2，远程数据库为黄委创建的ORACLE数据库，通过ODBC设置其数据源为sdsqora，由数据库连接控件QUERY2进行连接识别，所查询的数据表名为ST_RIVER_R。

4 水位流量关系曲线的检验

为了正确绘制水位流量关系曲线，按照国际标准化组织（ISO）1100/2的要求，应进行二项检验，即符号检验、适线检验。

4.1 符号检验

符号检验的目的是判断两个随机变量x和y的概率分布是否存在显著性差异，即对统计假设H：P（x）=P（y）进行显著性检验，对水位流量关系而言，就是检验所定水位流量关系曲线两侧测点数的分配是否均衡合理，借以判断关系曲线是否正确。

用查表法进行关系曲线的符号检验，以测点总数n和给定的α，查符号检验n值表得出相应的临界值K，将所定曲线中的正号和负号个数最小的n1与之比较，若n1＞K，则认为合理，反之，则认为不合理。

4.2 适线检验

（1）确定变换符号数K，当K＜0.5（n-1）时，进行适线检验。

（2）计算统计量：

如果u

5 结论

5.1 定线科学，排洪能力分析更加精确

使用水位流量关系的计算机辅助定线方法，改变了传统人工手绘制图工作繁重、易出错的做法，借助计算机工具，使所编制的软件能够按照人为经验进行移动，避免了单一定线的简单化，这一点适合黄河多泥沙的特点，通过计算机软件的精巧设计，使得人工经验加入其中，使所定水位流量关系更加符合黄河河道的实际，用所定曲线来预测来年的防洪设计曲线更有科学依据，而水位流量关系的设计曲线是黄河下游排泄能力分析的重要内容。

5.2 操作简单，随时了解河道涨落冲淤变化

该系统不仅能够进行水位流量关系的定线分析，还能读取任意时段内的实测水位流量数据，同时点绘数据，不同时段的实测点据可以进行比较，很直观地反映出某次洪水对河槽断面的冲涮或者淤积效果。

5.3 减少了人工定线分析的劳动强度

有了水位流量分析计算机辅助工具后，软件自动与实时水情数据库进行连接，查询所需要的数据并制图，效率高，且不易出错，大减轻了分析人员的劳动强度。

5.4 系统的可扩充和可升级性

系统采用DELPHI开放式开发语言，和ORACLE数据，开发语言不复杂，数据操作符合黄委的统一要求，可移植较强，数据结构和功能模块都进行了注解，程序的可读性也较好，便于日后进行升级改造，以丰富系统的功能。

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