水资源配置监控调度系统工程调度运行系统设计说明书

'第一章概述1.1引言《江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统设计说明书》是根据《江苏省苏北地区配置监控调度系统工程调度运行系统开发合同书（合同编号：SPJDI-0402）》要求编写的，包括调度运行系统的现状分析、需求说明、新系统的逻辑方案、运行环境分析，以及开发实施计划等，该说明书经江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程建设处（甲方）认定，将作为南京水利科学研究院（乙方）进行系统详细设计和软件开发的基本依据。1.2项目背景本调度运行系统是《苏北地区水资源配置监控调度系统工程》的重要组成部分。《苏北地区水资源配置监控调度系统工程》是水利部确定的全国5个信息化建设试点项目之一，是一项基于现代信息和网络技术的示范性工程。该工程以信息采集传输系统、运行监测监控系统为基础，综合数据库为纽带，水资源管理、优化配置和调度运行系统为核心，为江水北调和苏北供水管理提供信息支持和技术保障。在基本构成上，包括信息采集系统、运行监测监控系统、通信传输系统、计算机网络系统、综合数据库系统、调度运行系统和决策支持系统等7个子系统。工程分布在江苏省苏北地区的扬州、淮安、宿迁、徐州、连云港、盐城等六个市和江都、总渠、三河闸、淮沭河、骆运等五个省属管理处。为了提高系统的技术开发水平，甲方和乙方联合申请了水利部948项目《水资源调度运行系统》，将引进国外先进的WMS模型、SMS模型、RIBASIM模型和部分配套硬件和设备用于本系统的开发。乙方在完成调度运行系统开发合同的基础上，还将按照《引进国际先进水利科学技术合同书〈水资源调度运行系统〉（项目编号200214）》的有关要求，提交相关成果。 本系统运行所需数据均从相关水文、水情和工情等数据库中提取，部分控制运行数据也可以人机对话方式录入。所需上游来水量的有关参数在数据库中提取。洪泽湖、骆马湖（石梁河水库）、微山湖的调节计算、湖库水位过程预报均由调度运行系统完成。《苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统》由江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程建设处委托南京水利科学研究院开发。1.3系统开发目标1.3.1目标调度运行系统的开发目标：面向决策者需要，针对江水北调工程运行管理和调度决策特点，开发在地理信息系统环境支持下，具有调度形势分析、调度预案生成、调度方案评估、调度方案辅助决策等功能，初步实现江水北调系统调度决策和运行管理自动化的调度运行系统，使江水北调工程的运行管理和调度决策更趋科学、合理。1.3.2内容调度运行系统的开发内容包括：(1)建立现状形势分析环境；(2)建立实时水量调配模拟模型；(3)建立在线水流仿真模型；（4）建立调度运行系统专用数据库；（5）在GIS支持下将来水预报模型、需水预测模型、实时监测系统、实时水量调配模拟模型、在线水流仿真模型和专用数据库等综合集成。1.3.3范围 本期工程调度运行系统的覆盖范围为：江水北调工程输水干线与洪泽湖、骆马湖、微山湖所组成的江、淮、沂沭泗水系的直接供水区域，其外边界一般为输水干线和调蓄湖泊周边的直接取水口门及干线分水口门。但从苏北供水调度的实际需要出发，对重要支线灌溉总渠、盐河、废黄河、淮沭新河、徐洪河等河道，计算、仿真及调度范围应延伸到本级支线的最末端控制站点。1.4系统功能在来水预报、需水预测、长江潮位预报以及实时监测供水、用水状态和泵站、河道、湖泊运行状态的基础上，通过系统提供的决策分析环境帮助决策者分析和掌握江水北调系统现状供需水形势；通过系统提供的实时水量调配模拟模型帮助决策者对各种调度方案进行模拟计算，预测各种方案的实施后果，确定不同预见期内各市（县）和重要口门的水资源分配和供水水源组成，并可对下一时段系统计划需水量作出预估分析；通过系统提供的在线水流仿真模型帮助决策者对各种调度预案实施后，江水北调输水干线和湖泊的实时水流过程进行仿真计算，预演水流在输水干线和湖泊中的输运与演变过程，生成可行调度方案集，并根据需要，将结果反馈给实时水量调配模型，及时对系统运行进行调整。可行方案的仿真过程与系统监测相结合，将检验系统内发生的异常分水情况。1.5系统运行环境系统的运行环境将在用户需求分析的基础上，与现有系统环境及资源分析、正在建设的相关系统和即将建设的部分系统相衔接，其中网络环境为100M快速以太网到桌面；系统硬件环境包括省防办室二台正在运行和将要购置的一台服务器，以及省水文局、省供水局相关服务器，客户端微机采用基于IntelPIII或PIV处理器的微机；系统软件环境基于现有的服务器操作系统和数据库管理系统，采用可视化为主体的软件开发工具、目前流行的GIS开发工具和平台，实现模型分析结果表达的图形化、可视化和多媒体演示。 1.6参考资料（1）《江苏省苏北地区配置监控调度系统工程调度运行系统开发合同书（合同编号：SPJDI-0402）》；（2）《苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统招标文件（合同编号：SPJDI-0402）》；（3）《引进国际先进水利科学技术合同书〈水资源调度运行系统〉（项目编号：200214）》；（4）《苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究报告》，2001；（5）《苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案（初步设计）的综合数据库系统、调度运行系统、决策支持系统》，2001。（6）《苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统系统分析说明书》，2002.7 第二章工程现状2.1研究区概况2.1.1自然地理江苏省苏北地区南襟长江，东临黄海，地处淮、沂、沭、泗下游。京杭大运河、通榆河纵横南北，苏北灌溉总渠、通扬运河等灌排河道横穿东西，地理位置十分优越，整个区域内地势平缓、水网密布、气候温和、日照充足、雨量南丰北枯，光、热、水三者配合协调，广袤的苏北平原极有利于农业的发展。（1）水文江水北调工程系统，跨淮河、沂沭泗两大水系，以京杭大运河为依托，南起江都抽水站，北至微山湖，连绵400余公里，穿越扬州、淮安、宿迁、徐州四个市，范围分属江都、高邮、宝应、楚州区、清浦区、淮阴区、泗阳、宿豫、宿城区、邳州、新沂、铜山、贾汪十四个县（市、区），苏北灌溉总渠、淮河入海水道、徐洪河、分淮入沂（二河、淮沭河）、废黄河纵横其间，洪泽湖、骆马湖与其相连。洪泽湖是淮河下游的大型平原水库，集水面积15.8万km2，湖底高程约10m，现状防洪设计水位16.0m，死水位11.3m，正常蓄水位13.0m，兴利库容31.51亿m3。淮水分别通过三河闸由入江水道经高邮湖、邵伯湖入长江，通过高良涧闸经苏北灌溉总渠入黄海，通过二河闸经二河进淮河入海水道和废黄河，或相机经分淮入沂从新沂河入黄海，设计总排洪能力已达到15300m3/s。骆马湖是沂沭泗下游的大型水库，汇南四湖、邳苍区间和沂河来水，集水面积5.2万km2。1959年建成常年蓄水水库，现防洪设计水位25.0m，死水位20.5m，正常蓄水位23.0m，相应兴利库容6.89亿m3，通过嶂山闸、皂河闸两泄水口，分别泄入新沂河和骆马湖以南中运河。 苏北地区以洪泽湖、骆马湖为主要灌溉水源，同时凭借京杭大运河，以江都站为起点，抽引长江水源由南向北输水直至微山湖，解决沿线用水。根据地形和水系，沿线共设置江都、淮安、淮阴、泗阳、刘老涧、皂河、刘山、解台、沿湖等9个梯级枢纽工程。除沿湖梯级外，每个梯级枢纽均设有拦河节制闸、抽水站以及通航船闸。大运河系统是一个综合利用的水利枢纽系统。其主要功能有：灌溉、城市供水、防洪、排涝、航运、江水北调和水力发电。（2）气候苏北地区位于我国从亚热带向暖温带过度的气候区，大致以淮河——苏北灌溉总渠为分界，南部属湿润的亚热带气候区，北部属半湿润的暖温带气候区，具有明显的季风环流特征，冬干冷，夏湿热，四季分明。年平均气温在14℃左右。夏季最高气温北端为43℃、中部41℃、南端38.7℃，历年极端最低温度北端为-22.6℃、中部为-20℃、南端-17.7℃。常年主导风向，冬季多西北风，夏季多东南风。年内降雨多集中在夏秋两季，在六、七月间，冷暖气团在淮河以南遭遇，常产生锋面低压和静止锋，形成阴雨连绵的梅雨期，七、八月份受台风影响，常伴有来势凶猛的特大暴雨，历年平均降雨量北端为851mm，中部为987mm，南端为1030mm。该区的自然水体的多年平均蒸发量在950-1100mm，陆地蒸发量的多年平均值在660-800mm，因此平均年降雨量的70%以上消耗于蒸发。全年无霜期由北端的216天渐变到南部的224天，无霜期较长。全年日照时数达2100-2350小时。（3）水资源苏北地区水资源主要由降雨产生的地表径流、地下水及江、淮、沂沭泗的过境水组成。本区雨量充沛，多年平均降雨量在850-1100mm，年际年内变化较大，由于汛期雨量集中，调蓄库容有限，短期内形成了大量的废泄水，雨量的有效利用率低；地下水开采量较少，主要集中在骆马湖以北片。 江水北调工程系统地跨亚热带和暖温带，由于区内水资源时空分布不均和水环境的差异，导致南部里运河片水资源相对较丰富，骆马湖以北中运河片比较短缺。而且由于淮沂沭泗上、中游近年来水量减少，洪泽湖、骆马湖、微山湖适当扩大兴利库容的规划尚未落实，以及江水北调梯级翻水能力有限，水资源南丰北枯的状况，还将继续存在。根据《江苏省水中长期供求计划报告》的分析，苏北淮河流域的水资源具有如下特点：1）产水率低，本地径流少。淮河流域多年平均降水总量608亿m3，折合为年降雨量964mm，年降水总量中的75%，被植物蒸腾、土壤和地表水体蒸发所消耗，25%形成地表径流，折合年径流深237mm。2）由于季风气候的影响，本地径流量季节变化大。年径流量在年程分配上呈铃形分布，70%以上集中在汛期，最大月径流量一般出现在6、7月份，约占年径流量的35-50%，而最小月径流量一般出现在1、2月份，占年径流量的1-2%。地表径流的地区分布不均匀，南部大于北部，多年平均径流深的变化幅度在100-300mm之间，东北部的赣榆山丘区河流源短流急，是径流高值区，年径流深约300mm，西北部丰沛地区为低值区，年径流深不足150mm。其他平原水网区年径流深均在250mm以下。3）蓄水能力差，过境水利用受限制。江苏地处江、淮、沂、沭、泗河下游，过境水量约为本地径流量的40倍，为水资源开发利用提供了有利条件，但过境水量的年际、年内变化巨大，除长江干流以外，淮沂沭泗过境水总量不少，多年平均径流量400多亿m3，淮河最大年径流量达到800亿m3，最小年份仅30亿m3，相差26倍，年际来水量变化幅度较大，又由于苏北属平原地区，兴利调蓄库容小，正常年景仅能利用来量的20-30%，约100-130亿m3，形成了洪水期间，上游来水量太大，无处蓄存，被迫弃水，也加重了防洪负担，抗旱期间，上游来水量太少，无水可用。而长江源远流长，水量丰沛且稳定，多年平均年径流量达9730亿m3，相当于年平均流量30900m3/s，最枯年份也有6320m3/s，是苏北地区较稳定可靠的水源。 地下水资源包括深层地下水和浅层地下水，与降水、地表水有直接水力联系的是浅层地下水。苏北地区可开发利用的主要是浅层地下水，浅层地下水的补给来源较多，其中降雨入渗补给量所占比重最大。苏北灌溉总渠以南，地下水资源模数为10-15万m3/km2，苏北灌溉总渠以北一般为20-30万m3/km2。主要消耗于潜水蒸发和河沟侧排，两者占总排泄量的90%以上，实际开采量仅占7%上下，总渠以南地下水埋深在0-1m之间，总渠以北地下水埋深一般为1-3m。2.1.2社会经济苏北地区除西南部南京市部分面积外，主要涉及扬州、泰州、南通、盐城、淮安、宿迁、徐州、连云港八市，总面积约为73314平方千米，占全省的71.5%，详见表2.1，耕地面积3834.80千公顷，占76.3%，1998年末总人口4836.83万人，占67.3%，建设中的沿江经济带、徐连经济带及海上苏东使苏北地区社会经济得到全面发展，1998年全区GDP（当年价，下同）3037.90亿元，占全省的42.2%，人均GDP6280.8元，工农业总产值6523.64亿元，占43.4%，粮食总产量2616.94万吨，占76.6%。可见苏北地区是我省面积较大、人口较多、地位重要、经济已有一定的基础但又相对落后、发展潜力较大的区域，加速发展苏北是江苏省委省政府既定战略，苏北经济发展是江苏经济腾飞的重要前提。表2-1苏北地区1998年社会经济情况表区域土地面积(平方公里)耕地面积(千公顷)年末总人口(万人)非农业人口(万人)GDP(亿元）人均GDP(元)工农业总产值(亿元)粮食产量(万吨)扬州市6638317.70446.59107.85401.598992.36853.68231.51泰州市5790319.51498.5689.02342.086861.36704.43273.35南通市8001483.33787.49247.21624.497930.131259.31326.36№14983780.42791.64156.06464.685869.841121.49485.41淮安市10645494.68498.9888.28219.784404.59469.46345.96宿迁市8555450.28494.2653.14165.463347.63348.23316.42徐州市11258614.74875.78188.42555.156338.921095.53386.00连云港市7444374.14443.5384.37264.675967.35671.51251.93苏北合计733143834.804836.831014.353037.906280.776523.642616.94全省1026005024.207182.461930.657199.9510024.415034.93415.12占全省比例(%)71.5%76.3%67.3%52.5%42.2%62.7%43.4%76.6% 2.1.3工程现状（1）蓄水工程江水北调系统的主要蓄水工程包括洪泽湖、骆马湖、微山湖。其特征值见表1。其中洪泽湖和骆马湖是系统中两个最为重要的调蓄水库。洪泽湖洪泽湖承接着淮河上游15.8万km2面积的来水，是全系统用水的重要水源。洪泽湖是系统内蓄水量最大的湖泊，在供水调节中起着决定性的作用。洪泽湖供水线路有两条：一条从二河闸放水，主要满足沂南、沂北地区用水。为了供连云港港口、电厂及生活用水，一般输送40～50m3/s，大旱时在任何情况下输送流量不得小于30～40m3/s，在可能的条件下输送少量水补充石梁河水库，另外还可经过泗阳站抽淮水入中运河，并向骆马湖补水；另一条从高良涧闸泄放洪泽湖水，经过总渠以及泄入里运河供给里下河地区西、北片及渠北自流灌区用水。洪泽湖的灌溉范围包括：湖区周边子系统；二河子系统；苏北灌溉总渠子系统；里运河子系统。骆马湖骆马湖是系统内的第二个调节湖泊，主要接纳沂河、运河的来水。骆马湖的蓄水原则上主要供给徐州市使用。当骆马湖水位低于21.7m时，中运河与骆马湖开始河湖分开。骆马湖调节湖容较小，因此在用水集中的季节，湖水位迅速下降至接近或低于死水位，有时甚至湖干。表2-2洪泽湖、骆马湖、微山湖、石梁湖水库现状特征值水位（m）（废黄河基面）库容（亿m3）死水位蓄水位死库容调节库容汛期(6～9月)非汛期汛期非汛期洪泽湖11.312.513.010.4520.831.5骆马湖20.522.523.02.125.386.9微山湖31.532.532.53.14.74.7石梁河水库18.523.524.50.321.762.34（2）提水工程江水北调系统的各级抽水站现有工程规模见表2-3。表2-3江水北调现有工程规模 级别站名装机台数（台）装机容量（kw）设计流量（m3/s）备注1级江都站3351400400调水、排涝2级淮安站1219800250调水、排涝3级淮阴站48000120调水淮阴二站38400100调水4级泗阳站2215600160调水、发电5级刘老涧站48800150调水、发电6级皂河站214000195调水、发电7级刘山站82616050调水8级解台站22616050调水9级沿湖站20210032调水西支线沙集站5800050调水（3）水闸工程江水北调系统的主要水闸工程规模见表2-4。表2-4江水北调系统的主要水闸工程规模河系工程名称所在地设计流量（m3/s）主要作用京杭大运河江都西闸江都市江都镇940引水南运西闸宝应县汜水镇489排涝淮安引江闸淮安市楚州区208引江、灌溉泗阳闸泗阳县众兴1000排洪刘老涧闸宿豫县仰化900排洪皂河闸宿豫县皂河1000排洪刘山闸邳州市宿羊828航运、灌溉、排涝解台闸铜山县大吴500航运、灌溉、排涝沙庄引河沙庄引江闸楚州区三堡180引水、灌溉新河新河北闸楚州区三堡150排涝新沂河嶂山闸宿豫县嶂山8000排洪总六塘河洋河滩闸宿豫县井头199+39灌溉灌溉总渠运西电站节制闸楚州区300排洪、灌溉运东闸楚州区700灌溉、排洪洪泽湖二河闸洪泽县顺河9000防洪、灌溉三河闸洪泽县蒋坝12000排洪高良涧闸洪泽县高良涧800灌溉、排洪废黄河杨庄闸淮安市清河500排涝、灌溉盐河盐河闸淮阴区杨庄276灌溉、排涝淮沭新河淮阴闸淮阴区杨庄3000防洪、灌溉 淮涟干渠淮涟闸淮阴区杨庄乡110灌溉2.2调度运行系统现状2.2.1系统环境及资源分析目前省水利厅100M快速以太网已建成，可到达桌面。与调度运行系统有关计算机：省防办数据库服务器、省水文局数据库服务器、省防办调度运行用微机、新购置的调度运行系统专用服务器等均可联上此网。因此，100M快速以太网的网络环境可供调度运行系统使用。省水文局水雨情数据库已建成，并正常运行。服务器为Sun公司的Unix类计算机，数据库管理系统为SybaseforUnix。此数据库可供调度运行系统调用。省防办工情数据库正在建设，主要存放工情、社经和其它数据。硬件为IBM公司的NT类计算机，数据库管理系统为OracleforNT。此数据库建成后可供调度运行系统调用。苏北供水局将建设调水工程实时监控工情数据库，数据库服务器放在省防办，选用NT类服务器和OracleforNT数据库管理系统。此数据库建成后，根据工作需要调度运行系统也可调用其数据。客户端微机，现有若干台PIII和PIV微机，可供系统使用。2.2.2现有供水调度分析软件工具目前供水调度分析主要使用洪水预报及调度软件和省防汛指挥决策支持系统一期工程的成果。（1）洪泽湖来水预报模型该模型实现淮河（重点洪泽湖以上）的洪水预报及调度。采用VB在Windows环境下开发。（2）沂沭泗水系洪水预报模型该模型实现骆马湖的洪水预报及调度，目前正在开发，采用VB在Windows环境下开发。 （3）省防汛指挥决策支持系统一期工程成果省防汛指挥系统一期工程开发了雨水情信息查询系统，分别采用C/S和B/S方式开发。C/S方式下采用VB＋MapX工具开发，B/S方式下为Web页面方式。2.3调度运行中存在的主要问题尽管苏北地区已初步建成具有相当规模的联接长江、淮河、沂沭泗河，统筹调度地表水、地下水等多种水源的跨流域调水工程系统，但是目前的运行管理水平仍比较落后，与水利现代化的要求有一定差距，主要表现在以下几个方面：(1)调度所需信息提供不及时、不全面，无法动态掌握江水北调沿线的水雨情、工情信息，难以根据当时情况变化来对输水工程的调度运行做出及时调整，给科学调度带来一定困难；(2)缺乏方便、快捷、实用的决策支持手段来辅助决策者进行调度决策；(3)调度方案制定依赖专业人员的经验因素多，定性分析多，定量指标少，科学性还不够，还不能自动生成或交互生成调度方案；(4)在日常运行管理中，缺乏科学有效的用水监控手段，造成水量浪费严重；(5)缺乏处理洪水与蓄水合理调度的有效手段，尚未建立防洪与兴利调度之间相互协调的供水调度模型；(6)由于缺乏统一规划和设计，已建成的应用系统彼此独立，运行环境和用户界面也风格各异，数据环境自成封闭系统，难以实现综合利用，影响整体效益的发挥。综上所述，目前系统用户单位尚未建立完整的供水调度运行系统，常规调度运行仍主要依靠调度人员的经验；决策人员在进行重大调度决策时缺乏方便、快捷、实用的决策支持手段。目前虽已研制了一些调度模型，但大多分散和局限于某些湖库或河段，来水预报、需水预测、调度方案预分析等尚不能满足调度决策的要求，亟待建立实时水量调配和模拟分析系统，以提高调度决策的科学性和及时性。 第三章需求分析3.1系统应用需求分析3.1.1系统应用需求分析系统的应用需求分析主要指为完成供水调度工作的总任务而对系统提出的需求。围绕着供水调度工作的总任务，供水调度部门开展的主要业务工作有：（1）信息查询及数据深加工包括气象、水情、雨情、工情等信息的查询，数据深加工和综合分析，雨水情、工情、旱情等信息的图形化显示或报表检索等。（2）预报预测分析包括来水预报、需水预测、潮位预报、旱情预测和分析等。（3）供水调度辅助管理统计分析各供水区段、各行政区域、各用水单元的实际用水量和各种水源组成，计算其水费总额，对各工程的运行数据进行统计分析，并进行系统运行的财务核算。（4）供水调度决策供水调度的主要任务是依据雨、水、工情及预测预报信息，应主要考虑水源的相互调济，设计多种可行的供水调度方案，并对之进行综合分析，确定合理调度方案。 利用信息采集系统获取的信息，借助通信系统和计算机网络系统实现上述供水调度的业务工作就构成了供水工作的非工程措施体系，它是供水工程体系充分发挥作用的必要保证。其中，信息采集是基础，通信系统和计算机网络系统是技术支持和技术保障，调度运行决策支持则是非工程措施的核心。3.1.2调度运行决策流程调度运行系统主要是立足于现有江水北调的工程基础，根本目的是为大运河沿线的直接供水区的水量分配服务。调度运行系统的信息处理包括如下几个关键环节：(1)了解掌握与调度运行有关的各种信息，包括天气趋势、水雨情、工情、需水情况等；(2)根据掌握的信息对下一时段系统的来水和需水作出预报和预测；(3)拟定系统水量调配的可行方案集；(4)通过模拟分析工具对可行方案集的各种方案进行模拟计算，模拟出各种方案的实施后果；(5)将模拟计算结果提交给在线水流仿真模型进行水流动态过程的仿真预测；(6)进行实况供用水量统计分析，为绩效评估提供依据等。通过上述过程所得到的综合分析结果，包括水量分配和水流过程的仿真结果提交给决策者进行会商分析和评价。通过分析评价，进行必要的方案调整和补充，最后选出满意的方案付诸实施。在方案实施的过程中，再根据具体实施效果以及天气形势、水雨情、工情、需水情况等的发展变化，及时反馈给调度决策者，以便及时进行方案调整。供水调度的决策流程见图3-1。天气形势水雨情信息工情信息需水情况供需水形势发展趋势可利用工程手段需水预测来水预报拟定调度方案集实时水量调配模拟在线水流仿真方案比较评估决策图3-1供水调度决策流程图 3.2系统的功能需求分析3.2.1系统建设任务（1）建立实时水量调配模拟模型。该模型将在来水预报和需水预测的基础上，面向江水北调工程系统实时水量动态平衡的要求进行开发，利用该模型对调度方案集的各种方案进行模拟计算，预测各种方案的实施后果。另外调度决策者还可以利用该模型对下一时段系统计划需水量作出评估分析，即根据系统预测需水量，通过模型计算，确定系统当前蓄水量和可调水量能否满足该预测用水量要求。如果该水量超过了系统可以提供的水量，则表明该计划需水量在下一时段难以满足。在此情况下，可以重新安排计划需水量，或制定抗旱水源的应急分配预案。（2）建立在线水流仿真模型。通过水量平衡关系、河网水动力学关系将整个供水系统的相关水利控制工程有机地联系成一个完整系统网络，经模型运行，直观形象地模拟系统中各种情景下的泵站、水闸、湖泊等水利工程运行过程，实现对水位、水量等动态要素的实时过程的描述。仿真系统包括河网在线水流仿真模型和河网在线水质仿真模型，第一阶段先开发河网在线水流仿真模型。（3）建立调度运行系统专用数据库。根据调度运行系统中实时水量调配模拟模型和在线水流仿真模型的需要，建立专用数据库。专用数据库主要包含调度运行系统专用的实时、历史和预测的雨情、水情、工情信息，地理空间数据和属性数据，各类社经数据，模型的运行参数、运行结果等数据；也包括调度运行系统运行过程中所需查询的各种文档资料，如湖库的调度规则、有关政策法规和历史文档、各种图片和照片等。（4）实现系统综合集成。 构筑以电子地图、专用数据库、模型作为基本支撑的苏北地区水资源配置监控调度系统的软件运行环境；通过信息查询、辅助管理和分析功能的开发，形成苏北地区供需水形势分析环境；通过调度方案管理和模型集成功能的开发，实现模型与系统的紧密集成，辅以友好的人机界面和人机对话过程，实现调度方案生成、模型运行、运行结果表达、多种调度方案管理等操作功能，有效地支持苏北地区水资源配置调度决策服务。3.2.2实时水量调配模型（含需水预测）实时水量调配模拟模型主要是根据江水北调工程系统中各湖泊当前蓄水状况，各抽水站和水闸工况条件，在未来一个时段的预报来水和预测需水基础上，通过系统水量平衡做出下一个时段系统各湖泊放水量，抽水站抽水流量，水闸过水流量的安排，同时提供系统实际可供水量。用户对模型开发的需求是：（1）功能要求①编制湖泊年调度图。年调度图是指导湖泊调度运行的基本依据。湖泊年调度图是根据历史水雨情资料，现状用水水平或规划用水水平，经长系列调节计算编制的。第一阶段工程主要依靠多年调度经验和实际运行总结，建立系统的模拟模型来进行。在模拟计算的过程中，各年的用水过程应根据来水的丰枯情况不同而应有所不同。年调度图中确定不同时段控制水位的调度线及供水目标。②建立一个现状供需水形势分析环境。该分析环境将根据现有水文站网、大运河调水监测系统和防汛指挥系统，以及本项工程建设的信息采集系统提供的实时水、雨、工情监测信息和专用数据库提供的相关数据，运用水文水资源、数理统计、计算机模拟等多学科方法，辅助调度决策者分析和掌握系统的现状形势及未来变化趋势。在此基础上，经过分析归纳，能初拟若干江水北调工程系统水量实时调度方案，包括湖泊、抽水站、水闸的调度运行方式，以及各供水区的分配水量，即调度方案集。③ 建立一个实时水量调配模拟模型。该模型将在来水预报和需水预测的基础上，面向江水北调工程系统实时水量动态平衡分配的调度要求来进行开发，使得调度决策者能利用该模型对上述调度方案集的各种方案进行模拟计算，预测各种方案的实施后果。另外也可以利用该模型对下一时段系统预测需水量做出评估分析，即根据系统预测需水量，通过模拟计算确定系统当前蓄水量和可调水量是否能满足该预测用水量的需求。如果该水量超过了系统可以提供的水量，则表明该预测需水量在下一时段难以满足。在此情况下，可以重新安排预测需水量，或制定抗旱水源的应急分配预案。（2）性能要求①系统MTBF≥20000小时。②单个方案模拟时，系统运行时间应小于3分钟。③系统设备及软件工作环境要求：符合业主目前所能提供的工作环境。④软件应基于Windows操作系统。⑤满足实时模拟需要，能随时进行方案分析计算，所分析计算的数据及时写入数据库。最终推荐的方案应具有显著的合理性和可行性。⑥具有与专用数据库进行输入、输出的相应接口：即能直接从数据库读取模型所需资料。系统运行边界条件参数由用户确立，并以人机对话方式输入或预先置入数据文件。3.2.3在线水流仿真模型在线水流仿真模型开发要求方法上成熟，理论上先进，达到国际同类模型的先进水平；并具有较高的计算精度和计算速度，以满足实时调度的需要。模型软件开发应满足以下具体要求：（1）功能要求①能对抽水方案进行预合理性分析。当实时水量调配模拟模型给出了各闸站的水量（流量）分配及各抽水、来水条件已知时，一维河网模型能据此分析计算各市界交水断面的水位（流量），断面控制工程的水位（流量）过程，各主要闸门和取水口门的水位（流量）过程，以及洪泽湖、骆马湖的水位过程，以确定是否满足预期要求，包括不同瞬时的状况和平均状况（详细的位置及名称见附表）。② 能为各种水量调配提供比较方案。一维河网模型能根据不同调水方案及相应的抽水、来水和用水情况模拟大运河沿线各断面的水位、流量分布情况，分析其对来水状况的适应程度和供水状况的满足程度，供决策者比选方案。③能对沿程分段实况用水及非计划用水作在线与事后评估。根据实测的始端抽水量，市界交水断面水位（流量），各断面控制工程水位（流量），末端的水位（流量），以及各主要闸门和取水口门水位（流量），一维河网模型应对实况用水、计划用水及非计划用水（偷、漏水）进行在线和事后分析估计，并对计划用水进行优化、调整。（2）性能要求①在线水流仿真模型提供的水位、流量等要素仿真精度应通过与实测值进行对比，其模拟精度参照招标文件有关要求。②每个提交仿真方案，计算时间不得超过5分钟。③满足使用简便、易于修改、适应性广的要求。④具有与专用数据库进行输入、输出的相应接口：即能直接从数据库读取模型所需资料；系统运行边界条件参数由用户确立，并以人机对话方式输入或预先置入数据文件。⑤具有自调整能力。实时调度过程中，模型能根据实测资料自动调整计算。⑥本水力模拟模型要考虑在此基础上开发水质模拟模型。⑦本输水干线一维水力模型能与今后开发湖泊二维水力模型相衔接。3.2.4专用数据库（1）开发原则专用数据库的开发应充分利用江苏省防汛指挥系统综合数据库建设的成果，密切结合江苏省水利信息化建设，按照充分继承、适当改进的原则，直接利用已建成的水文数据库、防汛数据库、江苏省防汛指挥决策支持系统数据库等已有成果，并根据调度运行系统的实际需要，进行补充和完善。满足：①一致性原则 专用数据库的开发要与国家防汛指挥系统保持一致；与江苏省水利信息化建设保持一致；②标准化原则专用数据库设计时要按照数据库设计规范，尽量遵循国际标准、国家标准以及行业标准：在有国际标准、国家标准或行业标准的情况下采用标准代码；没有标准代码，但有通用习惯符的情况下采用通用习惯符；既没有标准代码，又没有通用习惯符的情况下自编代码，自编代码应满足稳定性、可扩充性、通用性和易读性原则进行编码。③开放性原则为了对系统进行修改、补充和不断完善，应采用开放式的结构设计，使系统在具有可扩充性的软硬件环境下，能在运行过程中不断地添加新的操作功能和加入新的信息。④实用性与先进性并重原则根据系统的实际情况和应用特点，遵循数据库设计的一般原则，采用的技术方案既要考虑技术的先进性，又必须按照实用性原则考虑技术的成熟性，做到先进性与实用性并重。⑤继承与改进原则在充分集成现有数据库建设成果的基础上，进行补充、完善、改进、提高，以满足系统实际应用的需要。表结构设计的原则是：充分利用江苏省防汛指挥系统综合数据库的成果，直接利用相同内容的库表结构；对没有包含在江苏防汛指挥系统中的数据库表，尽可能遵循国家防总及水利部制定的规范和指南，根据本系统的实际需要，进行库表结构设计。（2）开发内容专用数据库是苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统的信息支撑模块，主要是为调度运行系统的两个核心模型——实时水量调配模型和在线水流仿真模型提供数据支撑。 建立专用数据库主要是由于调度运行系统中有大量专用的数据，例如模型所需基本资料、参数、率定和检验数据集、中间结果、最终计算成果、模型本身的管理数据等，需要专用数据库对此实施行之有效的管理；同时避免频繁从网络服务器中读取模型所需的大量实时数据和其他数据，以避免长时间占用网络通道和影响数据提取速度。专用数据库主要包含调度运行系统专用的实时、历史和预测的雨情、水情、工情信息，地理空间数据和属性数据，各类社经数据，模型的运行参数、运行结果等数据；也包括调度运行系统运行过程中所需查询的各种文档资料，如湖库的调度规则、有关政策法规和历史文档、各种图片和照片等。实时雨水情数据从省水文局实时雨水情报汛数据库或遥测数据库中提取，工情数据库的设计必须满足国家防洪工程数据库和江苏省水利基础数据库的要求，并考虑与江苏省水利基础数据库进行数据交换的要求。专用数据库要实现对上述各类信息的有效管理和数据更新，建立与综合数据库的有机联系，并定时和随时从综合数据库系统提取调度运行系统运行所需的数据，实现专用数据库的动态和实时更新。专用数据库预期成果包括建成：雨水情站点考证资料库；雨水情预报信息库；工程信息库：河流、湖库、泵站、水闸、口门、实时工程信息（泵站、水闸）；水质信息库；社会经济信息库；用水量信息库；工程经济运行数据库；旱情旱灾信息库；超文本库；图形库；计算成果库。3.2.5系统综合集成（1）开发原则 为了更好地支持苏北地区水资源调度运行决策，充分发挥模型的作用，采用或开发先进而适用的软硬件技术，遵循系统开发在方便实用前提下力求先进的总原则，并且要求系统操作方便快捷，信息表达形象直观。①操作的方便性和灵活性系统将实现在友好人机界面下的模型集成。将支持鼠标操作和键盘操作，调度方案生成、模型选择、模型参数设置、模型运行等大部分操作功能只需利用鼠标的左右键操作即可完成，必要的数据输入等功能，用鼠标与键盘相结合的方法实现，并提供常用功能的快速反应键。同时要求系统整体结构清晰，系统界面简明直观，系统使用手册等文档详尽明了。②信息表达形象直观信息表达的直观和形象化，向来是信息系统建设所追求的目标。系统将采用图形用户界面(GUI，GraphicsUserInterface)技术进行人机交互界面的开发。图形用户界面技术的核心是以菜单、图形、图标等形象化的界面元素来表示相应的信息，操作可以通过鼠标点取来完成。传统的模型运行一般是采用字符屏幕人机对话形式，而图形用户界面技术与字符屏幕最大的区别在于信息表达更为直观形象，便于用户理解与比较，操作更为方便快捷。系统开发采用Windows软件环境，能很好地进行图形用户界面技术的开发，反映在以下几个方面：·采用分层、分级的苏北地区的电子地图和江水北调系统概化图作为系统的基本工作界面。·采用多窗口技术，实现多种信息的复合表达。·面向图形操作，即实现基于地理空间位置的分布式信息查询与指令操作。·以图形方式表达各种数据。·基于图形的分布式的数据及图形显示。·基于图形的浮动式菜单。③系统的可扩充性 在开发工具、软硬件环境选择、程序设计方法等方面，切实做到系统的可扩充性。即在第一阶段第一步工作的基础上，系统可以不断地进行扩充和完善。能增加新的信息，完善、改进和增加各项操作功能。将采用面向对象的程序设计方法。在目前情况下这种方法是最适合于系统不断扩充的。④良好的集成性通过模型的集成、数据的集成、各种处理功能的集成，使系统具有良好的集成性，数据调用处理和各种功能实现平滑过渡，二个模型和系统界面控制程序之间的接口平滑过渡。⑤系统的高效率运行在系统的软硬件环境选择及开发设计过程中，将选择运行及开发效率高的开发工具，采用能决速运行的程序设计方法，使信息查询、检索、图形缩放、分层显示等功能操作尽可能在接近实时的方式下完成。⑥技术上的先进性针对系统的具体需要，选择先进而适用的软硬件技术，采用符合主流技术发展方向的技术方案，来设计和开发系统的各类软件。⑦保密性（2）开发内容系统开发成果包括二部分内容：①基于C/S方式的人机交互式调度平台及信息查询功能开发，将采用控件类GIS软件和可视化开发工具进行系统的开发；②基于WebGIS技术的B/S方式信息查询功能开发，将采用WebGIS工具软件进行系统开发。综合集成系统由五个模块组成：①调度方案管理与模型集成模块。该模块将实现模型与系统的集成、多个调度方案的生成、模型的调用运行、方案的评估等功能。②信息查询显示模块。根据苏北地区供需水形势分析的需要，定制信息查询界面，使调度决策者尽快和更好地掌握和分析苏北地区水资源系统的现状形势及未来变化趋势。③ 信息辅助管理功能模块。该模块能统计分析各单元的实际用水量和不同的水源组成，统计其水费总额，并通过工程运行数据的统计分析，对系统运行进行财务核算。本功能的开发将由业主提供统计方法及财务核算方法。④基于1：25万电子地图的分布式处理模块。该模块将以苏北地区水资源系统电子地图和调水系统的概化图为背景，实现图形操作（电子地图的缩放、漫游、开窗、分层分级显示、配色设定等）、地理位置空间分布式信息查询、空间分布式信息表达等三方面的功能。⑤模型运行结果后处理显示模块。该模块将对模型的多种运行结果，分别以数据表、过程线、柱状图、圆饼图、水面线等简明、直观、现象的方式进行显示表达。3.3信息需求与流程苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统所涉及信息包括水雨情信息、水资源信息、工情信息、旱情信息、自然地理信息、社会经济信息、超文本信息和调度运行信息。3.3.1信息需求（1）水雨情信息包括河道水情信息、闸坝水情信息、泵站水情信息、水库水情信息、河道多日平均值、水库多日平均值、实时雨量、旬月降雨量、蒸发量、水文要素特征等。（2）水资源信息包括工业用水、农业用水、城镇生活用水、水资源开发利用、取水管理以及有关地理信息。取水管理涉及用水户概况、取水工程、取水情况、取水申请管理等。地理信息涉及用水户分布、取水口等的空间位置等。（3）工情信息工情信息包括有：河流、水库、湖泊、水闸、泵站和船闸等的基本属性信息及实时运行工况等相关信息。 河流基本情况主要包括长度、水位、设计流量、断面参数、糙率、行水比降等。水库基本情况涉及集水面积、库容曲线、设计标准、水文特征、大坝情况、溢洪方式等。湖泊基本情况涉及范围、面积、人口、耕地、水位特征值、进出湖水系、堤防情况、建筑物口门等。水闸基本情况涉及工程等级、设计情况、水闸指标参数、工程建设情况等。泵站基本情况涉及机组情况、建设情况、加固改造等。（4）旱情信息主要涵盖受旱情况、抗旱行动情况、旱灾及抗旱效益、抗旱服务组织、抗旱能力及效益等。（5）自然地理信息自然地理信息包括流域水系信息、水文气象特征信息（各类等值线图）、地形信息（包括地理空间数据、地理属性数据、数字高程等，如流域区域分级地形图；河道、湖区、库区地形图）等。（6）社会经济信息社会经济信息包括基本信息（面积、人口、GDP、工农业总产值），城镇及重要设施信息、生产信息（农业：耕地面积、灌溉面积、主要作物播种面积；工业生产信息），资产信息等。（7）超文本信息超文本信息包括图形、图像、文本等非结构化信息资料。（8）调度运行信息包括预报类数据、运行数据、成果数据等。预报数据：来水预报、需水预测模型的预报、预测结果。 模型数据：调度运行系统模型生成的数据，主要包括各类参数数据、条件数据、率定和检验数据集、中间结果，最终计算结果。成果数据：调度运行系统生成的计算方案和决策方案集。3.3.2信息流程及信息量估算（1）信息流程调度运行系统从苏北地区水资源配置监控调度系统工程综合数据库获取调度运行系统日常运行所需数据，并将其存入专用数据库。调度运行系统运行时从专用数据库中获取实时的、历史的和预测的雨情、水情、工情信息以及地理空间数据和属性数据、各类社经数据，模型运行参数等数据，同时将调度运行系统生成的计算方案和决策方案集存入专用数据库以供调度决策时使用。①外部信息流程外部信息流程是：由信息采集系统、运行监控系统采集数据，通过通信传输系统、计算机网络系统存储于综合数据库,以供其它系统调用。②内部信息流程调度运行系统内部，各模型和功能模块的数据交换通过专用数据库来实现。根据调度运行系统对水情信息类数据的要求与水情数据库建立有机联系，从中提取所需的数据以供调度运行系统使用。数据流程见图3-2。图3-2信息流程示意图 （2）信息量估算（信息量估算汇总表）调度运行系统信息量的估算考虑年运行的最大可能信息量，主要包括以下几个方面：①水雨情信息量实时水雨情数据包括从苏北地区水资源配置监控调度系统工程范围之内已建采集点和苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段规划采集点获取的数据。运河沿线的水情监测已有40个常规水文站，已建大运河调水监测系统在本系统范围内的45个遥测站，徐州示范区属于本系统范围的7个遥测站，总计238个采集点；苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段新增122个遥测站226个水雨情采集点，两者合计采集点总数为464个。对水文站，汛期（5月1日至9月30日）按每日24段次，非汛期按4段次，每份报文长度以80个字节计算，其实时水雨情年信息总量为：80（Byte）×40（个）×24（次）×153（天）＋80（Byte）×40（个）×4（次）×213（天）＝14.47（MB）。对遥测站水雨情自动采集点，以雨量每1mm报一次，年最大雨量以2500mm，每份雨量报文长度按40字节计，遥测站年雨情信息总量为：40（Byte）×464（个）×2500（次）＝46.40（MB）按经验估计，遥测站点水位数据按雨量数据的5倍计算，其年数据总量为：46.40（MB）×5（倍）＝232（MB）。合计年水雨情数据总量为：14.47＋46.40＋232.00=293（MB）②工情信息量工情信息量主要考虑闸门开启高度和泵站、水闸以及水电站运行工况的静态图像。水资源配置监控调度系统工程第一阶段完成后，将有闸位测量点70个，仍按水位数据量的估算方法，年闸位数据总量为：40（Byte）×70（个）×2500（次）×5（倍）＝35（MB）。 静态图像数据量，主要考虑对江水北调沿线16座泵站、20座主要分水涵闸和5座水电站运行工况的静态图像进行存储。每幅静态图象数据量为：1024×768×3（Byte）／10（倍）＝230.4（KB）。考虑各站采集一天12幅图像，供当天调度时参考，历史图像信息从综合数据库中提取。则一天静态图像数据存储总量约为：230.4（KB）×12（张）×20（站）=55（MB）。合计工情信息数据总量：90MB。③地理空间信息（电子地图）数据量根据调度运行系统的实际，电子地图分层不会超过30层，每层电子地图信息量按1MB计算，地理空间信息数据总量为：1（MB）×30（层）＝30（MB）。④超文本信息量超文本信息信息量估算主要以图形为主，有关的法律和规章制度、业务规范规程规定、工程调度规则（调度方案）、描述性的经验和知识等均为文本格式，数据量比较小。考虑16座泵站、20座主要分水涵闸和5座水电站工程示意图和工程平面布置示意图各一幅，每幅示意图数据量以2M计，数据总量为：2（MB）×2（幅）×41（站）＝164（MB）（3）系统总信息量估算根据以上数据量的估算，再考虑给调度运行系统模型生成的数据，包括各类参数数据、条件数据、率定和检验数据集、中间结果，最终计算方案和决策方案集等留一定存储空间20MB，系统总信息存储量为：293（MB）+90（MB）＋30（MB）＋164（MB）＋20（MB）＝597（MB） 第四章系统总体体系结构设计4.1系统总体设计原则苏北地区水资源实时调度主要是根据区域水资源丰、平、枯状况，以及未来用水、天气变化趋势分析，对流域主要控制工程提出预设调度方案，通过流域产汇流分析计算，预报各主要河道和湖泊的水位或流量，并在此基础上对河道、湖泊、供水、用水等进行水量分析计算和河道水力学计算，从而形成对各种调度措施的效果分析，为实时调度提供决策依据。苏北地区水资源管理决策所涉及的范围广泛，其中以水资源实时科学调度最为复杂，建立水资源实时调度运行系统是实现水资源优化配置的有效措施。水资源优化配置涉及水量分配、工程引排水能力、用水管理、需水管理、计划用水、节约用水等诸多方面业务，要实现管理决策支持，系统必须涵盖这些业务领域，全方位地对这些业务进行支持。根据苏北地区水资源配置监控调度系统工程建设的总体安排，系统建设将分阶段实施，因此，系统设计的总体方案上不仅要考虑本阶段的要求，还应该体现未来系统进一步建设的需要，在技术方面要体现主流的技术方向，以便于系统的完善和扩充。根据本阶段系统开发目标要求和未来系统建设需要，系统设计与开发将遵循如下原则：（1）实用性与先进性相统一原则。本系统开发的主导思想是在实用条件下力求先进。在系统开发过程中将充分考虑现行的供水调度决策流程，充分尊重用户一直沿用的工作习惯，以多年形成的管理机制、工作流程和积累的管理经验为基础进行系统建设，使系统具有良好的实用性。在此前提下，充分利用现代信息技术的最新成果，符合主流技术方向，选用国内外先进而适用的技术，使系统具有较好的先进性和较长的生命周期。系统的先进性应体现在系统的体系结构、系统界面、业务处理方法、系统运行机制等方面。 （2）充分利用现有资源原则。系统设计与开发要充分利用现有系统资源和其它系统提供的资源及未来可预见的国家公共资源。（3）辅助决策原则。本系统只是为用户提供的一个辅助决策工具，其主要目的是为用户提供信息，提供分析计算手段，启发用户发现问题，寻求解决问题的办法，辅助用户制定调度决策方案，并对方案进行模拟计算和评价分析，以提高用户决策的有效性和科学性。（4）开放性原则。为使系统能不断完善，应采用开放式结构设计思想，使系统在具有可扩充性的软硬件环境下，能不断地改进和扩展其功能。（5）标准化原则。应遵循行业主管部门在日常业务工作、计算机软硬件环境以及数据库等方面所制订的有关规范和指南，以便于实现标准接口的设计。（6）操作方便易学易维护原则。系统开发应考虑到操作方便、易学、直观、易维护，适应多种层次应用人员的要求。（7）保密性原则。系统设计、开发、运行、管理维护的各个环节均应遵循保密性原则，保证系统数据信息的安全保密。4.2系统总体体系结构设计根据本阶段系统开发目标要求，本阶段的主要任务是建立调度运行系统专用数据库，建立实时水量调配模拟模型和在线水流仿真模型，并实现部分信息查询功能和本阶段的系统集成，在软件体系结构方面，调度运行系统总体上采用Client/Server方式。其中，专用数据库安装在服务器端（Server），调度运行系统软件安装在客户端（Client）。4.2.1系统组成及总体逻辑结构从软件系统的角度而言，调度运行系统包括总控与人机界面子系统、基于GIS的图形操作子系统、信息查询子系统、模型库子系统、辅助管理子系统、专用数据库子系统等部分。模型库子系统包括来水预报模型、需水预测模型、实时水量调配模拟模型和在线水流仿真模型。 来水预报模型另行建设，由其它承包商实施，本系统负责读取来水预报结果。本期建设的系统总体结构见图4-1。系统总控与人机界面基于GIS图形操作信息查询模型库辅助管理来水预报(外部接入)需水预测模型实时水量调配模型在线水流仿真模型专用数据库系统（Oracle）图像文本数据库空间数据库工程数据库水文数据库实时雨水情数据库实时雨水情数据库水文数据库省水文局数据库（Sybase）数据导入图4-1调度运行系统组成及总体结构图4.2.2调度运行系统与外部系统的关系与来水预报模型的接口将采用共用数据表的方式实现。在专用数据库中建立数据交换表，来水预报模型开发者与调度运行系统开发者商定数据交换格式，由来水预报模型将预报结果写入专用数据库，调度运行系统读取其数据。 与雨水情监测系统的接口在省水文局雨水情数据库。即雨水情监测系统完成信息采集，并写入省水文局实时雨水情数据库，调度运行系统的专用数据库管理系统从省水文局实时雨水情数据库读取调度运行系统所需要的雨水情数据，导入调度运行系统专用数据库，供其它子系统调用，并对其进行管理。调度运行系统所需要的历史水文信息从省水文局水文数据库中导入调度运行系统专用数据库。与工程实时监测监控系统的接口在苏北供水局将建设的调水工程实时监控工情数据库，即工程实时监测监控系统完成信息采集，并写入实时工情数据库，调度运行系统的专用数据库管理系统读取所需实时工情数据，并写入专用数据库进行管理。系统所需的基本工情和社经等数据在省防办工情数据库，调度运行系统的专用数据库管理系统读取所需工情数据，并写入专用数据库进行管理。4.2.3系统数据流分析设计调度运行系统的输入数据主要有：实时降雨、水位、流量等实时水雨情数据，降雨水位流量的历史系列数据、典型年和多年平均等历史水雨情，工程设计资料和规划调度原则等基础工情，工程运行实况等实时工情，流域工程分布的空间信息，蒸发等其它水文气象信息，由来水预报系统提供的各主要湖泊的入湖流量预报成果等。通过分析计算及调度决策，系统产生如下成果：各用水区的可供水量，通过方案计算产生的泵站闸门等主要调水工程的流量过程，河道站及各主要控制断面的水位、流量过程，各主要湖泊的出湖流量过程，各主要河段的实测与计算的水面线，非计划用水分水口门的流量过程等。所有需保存的分析计算及调度决策结果信息均可存入专用数据库。系统顶层数据流程图见4－2。 蒸发历史水雨情实时工情实时水雨情库水文数据库工程数据库实时工情库空间数据库水资源调度运行系统水面线河道站水位流量过程入湖流量预报成果空间信息水资源调度方案基础工情实时水雨情调水工程流量过程方案及分析计算结果数据库来水预报系统可供水量非计划用水估算图4－2调度运行系统顶层数据流程图4.2.4系统模块结构调度运行系统内部模块结构及主要数据流程见图4－3。 来水预报模(外部模型接入)需水预测模型专用数据库数据提取模块数据写库模块实时水量调配模拟模型在线水流仿真模型数据提取模块数据写库模块数据文件数据文件信息查询电子地图处理询辅助管理方案管理新方案已有方案模型结果显示方案比较图4－3调度运行系统内部模块结构及主要数据流程图4.3系统开发运行环境设计根据用户需求分析，结合现有系统环境及资源分析、正在建设的相关系统情况和即将建设的部分系统，确定如下所述的系统运行环境。 在系统开发过程中，将在南京水利科学研究院水文水资源所建立尽可能与运行环境相似的模拟环境，以供系统开发之用。4.3.1硬件和网络平台调度运行系统的网络环境为100M快速以太网到桌面。为保证系统的安全性，网络协议采用TCP/IP。系统硬件环境包括三台服务器和若干台客户端微机。三台服务器中二台为现有的服务器，一台专用服务器为新购置。（1）省水文局水雨情数据库服务器水雨情数据库服务器为SUN公司的Unix类服务器。此服务器现已在运行。（2）省防办数据库服务器省防办数据库服务器为IBM公司生产的双机热备份服务器。安装Windows2000AdvancedServer中文版操作系统。此服务器现已在运行。（3）调度运行系统专用服务器新购置的省防办专用服务器选用IBMXseries250，技术规格见表4-1。（4）苏北供水局实时工情监控数据库服务器苏北供水局将建设实时工情监控数据库，数据库服务器放在省防办，建议选用NT类服务器。根据工作需要，调度运行系统也可调用其数据。（5）客户端微机采用基于Intel处理器的PIII或PIV微机。 表4-1IBMXSeries250技术一览表机型8665-61Y处理器IntelPentiumIIIXeon700MHz处理器数目1二级缓存（每处理器）2MBChipkill内存512MBI/O插槽6个PCI（4个64位33MHzActivePCI，2个64位66MHz）硬盘72GB托架14个（包括10个薄型热插拔或7个半高热插拔托架；两个半高设备托架；40X-17XIDECD-ROM；1.44MB软盘驱动器）网络集成的10/100以太网I/O端口2个串口，并口，鼠标，键盘，视频，管理，SCSI，以太网，2个USB电源500瓦（2个250瓦热插拔，冗余）预测故障分析支持支持硬盘驱动器、处理器、VRM、风扇和内存操作系统支持MicrosoftWindowsNT，MicrosoftWindows2000Server/AdvancedServer，NovellNetWare，OS/2，SCOUnixWare，CitrixWinFrame和Linux软件IBMNetfinityDirector，IBMNetfinityManagerTM，IBMServerGuide，NortonAntiVirusTM（OEM版），带5个LotusNotes协作客户机许可和5个客户机访问许可的LotusDomino应用服务器服务与支持3年现场保修，TechConnect4.3.2软件平台（1）操作系统服务器操作系统见上述。客户端操作系统为Windows98中文版或Windows2000中文版。（2）数据库管理系统省水文局水雨情数据库服务器为SybaseforUnix。省防办工情数据库服务器为OracleforWindowsNT。 调度运行系统专用数据库服务器选用OracleforWindowsNT。苏北供水局实时工程监控工情数据库服务器建议选用OracleforWindowsNT。4.3.3应用开发工具（1）模型开发工具实时水量调配模型和需水预测模型采用VisualBasic。在线水流仿真模型采用Fortran、VisualBasic。（2）系统开发工具数据库管理开发采用VisualBasic。系统综合集成开发采用VisualBasic、VisualC++＋FrontPage。（3）GIS开发工具客户端GIS开发工具，选用美国ESRI公司的MapObjects。WebGIS开发工具，选用美国ESRI公司的ArcIMS。（4）GIS平台软件选用美国ESRI公司的ArcGIS和MapInfo。（5）图像与多媒体处理工具图像处理工具：Adobe公司的PhotoShop图像处理软件。多媒体处理工具：MediaStudio等。4.4系统开发GIS技术解决方案设计1、电子地图图形库的建立、维护和管理方式解决方案图形库的建立和维护主要是图形数据的输入、编辑、更新等功能，目前可供选择的方案较多。根据功能比较、软件的配套、可靠性等因素，采用ESRI的ArcGIS和MapInfo作为图形库建立、编辑的GIS平台软件。对图形库的管理，主要是要求实现图形数据的定期更新和维护，目前选用文件管理方式。2、电子地图应用开发方式和GIS前端开发工具解决方案根据GIS技术的最新发展和主流的技术方向，采用嵌入式GIS ActiveX控件技术进行电子地图应用软件的开发。根据分析比较，并考虑数据格式的一致性、功能要求等因素，采用ESRI公司的MapObjects（MO）作为应用系统GIS前端开发工具。3、网络地理信息系统（WebGIS）开发平台解决方案根据分析比较，B/S方式下采用ESRI公司的ArcIMS作为网络地理信息系统（WebGIS）开发平台。综上所述，作为地理信息系统技术应用的解决方案，需要下列软件：（1）GIS平台软件：美国ESRI公司的ArcInfo和MapInfo。（2）嵌入式GIS控件：美国ESRI公司的MapObjects。（3）网络地理信息系统（WebGIS）开发平台：美国ESRI公司的ArcIMS。 第五章实时水量调配模拟模型设计实时水量调配模拟模型是根据江水北调工程系统中各湖泊当前蓄水状况与未来一个时段末控制蓄水要求、各泵站与水闸现状工况，在未来一个时段的预报湖泊来水、预测降水以及各个供水区的预测需水的基础上，通过整个工程系统的水量平衡，做出未来一个时段各湖泊供水量、泵站抽水流量、水闸过水流量、市界断面过水流量、供水区的可供水量与亏水量、以及湖泊未来一个时段末的蓄水量等。5.1系统描述与概化苏北地区已初步建成联接长江、淮河、沂沭泗河，统筹调度地表水、地下水等多种水源的跨流域调水系统。其中的江水北调工程是集灌溉、除涝、排洪、航运、工业及城市生活供水为一体的多水源、多目标骨干工程系统，它分两路将长江水和淮河水送往苏北各地。该系统主要包括三类工程措施，蓄水工程、泵站工程、水闸工程。蓄水工程通过调蓄淮河、沂河、泗河、沭河等河流的来水，为系统提供一定的水源保障；泵站工程通过提引长江和淮河水送往苏北各地；水闸工程用于调控各个需水片区的用水需求和排泄汛期的洪涝水量。 实时水量调配模拟模型所涉及的江水北调工程系统范围主要包括里运河沿线周边，洪泽湖沿湖周边，灌溉总渠沿线周边，二河段周边，淮阴闸、淮涟闸、盐河闸、杨庄闸以下地区，中运河沿线周边，骆马湖沿湖周边，不牢河沿线周边，徐洪河沿线周边等，至于与本系统相联的解台站以上地区，腰闸以下地区的用水要求考虑为边界条件。在该系统范围内，有农田灌溉面积近2000万亩，农业用水要求很高；京杭运河是贯穿南北的交通运输大动脉，航运用水必须得到保证；此外还要涉及到系统范围内的工业和城市生活用水。由于江水北调工程系统是由相互关联、相互制约的众多水利工程所组成，调度运用十分复杂。为了对这样一个大系统进行实时水量调配模拟，需要根据系统中各项工程之间的相互关系，系统水量的交换条件以及各项工程的主要功能等因素，对实际系统进行合理地概化，并分解成若干彼此相对独立，但又有相互联系的子系统。使得经过概化分解后的各子系统既能反映系统的工程特性，又能满足系统水量分配的总体控制要求。洪泽湖、骆马湖、微山湖为串联在京杭大运河上的湖泊，若将这些湖泊与大运河上、下游河段间的联系用参数或变量表示，则可把湖泊看成相对独立的子系统，称为湖泊子系统。对于系统中的输水干线，可以根据泵站与泵站之间、泵站与水闸之间的联系也用参数或变量表示，则可把两个水利工程之间的输水线路看成相对独立的子系统，成为河段子系统。经过概化分解后的江水北调工程系统示意图，见图5-1所示。各子系统的基本情况如下所述：（1）里运河子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括里运河沿线周边地区，水源以江都站提取的长江水为主，辅以运西电站泄放的淮水。该子系统还负责向淮安站和淮安引江闸提供水源。（2）总渠下段子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括运东闸至腰闸间的总渠沿线周边地区，水源主要包括淮安引江闸放入的长江水和运东闸放下的洪泽湖水。腰闸以东的用水作为系统的边界条件之一。（3）总渠上段子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括运东闸至高良涧闸间的总渠沿线周边地区，水源以洪泽湖放下的淮水和淮安站提取的长江水为主。该子系统还负责向淮阴站及淮阴二站提供水源。（4）二河子系统。属河段子系统，该子系统的供水对象包括：淮阴 图5-1江水北调工程系统概化示意图 闸以下的淮沭新河单元、淮涟闸以下的淮涟灌区单元、盐河闸以下的盐河单元、杨庄闸以下的废黄河单元以及二河闸至泗阳站之间的二河段区间，水源以二河闸放下的洪泽湖水为主，淮阴站和淮阴二站提取的长江水作为补充水源。在汛期可能的条件下，还包括通过泗阳闸泄放的少量骆马湖水。该子系统还负责向泗阳站提供水源。（5）洪泽湖沿湖子系统。属湖泊子系统，该子系统的供水范围包括滨湖圩区及沿湖自流灌区，圩区主要分布在洪泽湖北岸和西部。由于沿湖周边取水便利，使该子系统可以充分利用湖水而不受其它子系统的影响，洪泽湖水量不足时也取用淮阴站补充的长江水。该子系统还负责向二河子系统、总渠上段子系统、徐洪河子系统等提供水源。（6）中运河1子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括从泗阳站至刘老涧站之间的中运河沿线周边地区，水源有泗阳站提取的淮河水和长江水，特殊情况下有骆马湖放下的湖水。该子系统还负责向中运河2子系统提供水源。（7）中运河2子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括从刘老涧站至宿迁闸之间的中运河沿线周边地区，水源有刘老涧站提取的淮河水和长江水，特殊情况下有骆马湖放下的湖水。该子系统还负责向中运河3子系统提供水源。（8）中运河3子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括从宿迁闸至皂河站之间的中运河沿线周边地区，水源有通过宿迁闸的淮河水和长江水，特殊情况下有骆马湖放下的湖水。该子系统还负责向骆马湖补湖提供水源。（9）骆马湖沿湖子系统。属湖泊子系统，该子系统的供水范围包括沿湖周边地区，水源来自骆马湖的蓄水以及经皂河站抽入的淮河水和长江水。该子系统还负责向不牢河子系统提供水源。 （10）不牢河子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括刘山站至解台站之间的不牢河沿线周边地区，水源由刘山站提取骆马湖的湖水和由刘集、单集、大庙站提取的洪泽湖的湖水，另外汛期还有微山湖泄放的洪水。该子系统还负责向解台站以上地区提供水源，这部分用水需求作为系统的边界条件之一。（11）徐洪河子系统。属河段子系统，该子系统的供水范围包括从沙集站至大庙站之间的徐洪河沿线周边地区，水源有骆马湖泄放的湖水和从洪泽湖提取的湖水。5.2资料的详细需求利用实时水量调配模拟模型进行调度方案时，需要提供如下资料：（1）洪泽湖与骆马湖的湖泊水位与容积关系曲线，水位与面积关系曲线，湖泊泄水口门的泄流能力曲线；洪泽湖与骆马湖的特征水位，包括死水位、汛限水位、正常高水位和防洪高水位及其相应的库容。（2）各泵站和控制性水闸的特性指标及调度运行规则。（3）京杭大运河主要断面（包括江都、泾河、运东闸上、淮阴闸上、泗阳、竹络坝、运河镇）水位、流量控制要求。（4）各子系统的城市生活用水取水口门及其日供水定额；交通航运的日耗水指标；工业用水取水口及其用水定额；农业灌溉面积及其相应的灌溉制度以及水产养殖耗水定额。（5）京杭大运河、二河、灌溉总渠等的河道渗漏及其它输水损失。 （6）洪泽湖与骆马湖面临时刻起未来一个时段的逐日预报入湖流量（洪泽湖与骆马湖均分别以一个总入流表示）、湖面逐日预报降水量（洪泽湖以三河闸、高良涧闸、尚嘴和老子山的平均雨量代表，骆马湖以嶂山闸、窑湾和皂河闸的平均雨量代表）；湖面逐月平均蒸发量、最大蒸发量、最小蒸发量；湖泊面临时刻实测湖水位（洪泽湖以蒋坝作为代表站，骆马湖以洋河滩闸作为代表站）。（7）各泵站和控制性水闸实时工情状况（主要包括泵站的实时抽水能力，水闸的实时过流能力）（8）系统边界条件，主要包括解台站以北的北调流量，灌溉总渠腰闸断面以下的需水量，洪水期微山湖的泄洪量。5.3系统水量调配原则江水北调工程系统的水量调配原则如下：（1）高水高用，低水低用。（2）根据轻重缓急，首先满足城镇生活及港口用水；二是保证电厂、航运用水；三是重点工业用水；四是农业用水，其中主要满足水稻用水；五是一般工业用水。（3）上游来水不足时，秋播、冬灌、春灌、育秧尽量利用当地水，当地水不足时用江河、湖库水来补充。（4）供水次序由近到远。具体调度时要充分考虑到当时的实际情况，并与以下的湖泊水源调度原则、水利枢纽运行规则、江淮沂水联合调度原则以及洪水调度运行规则等相适应。5.3.1湖泊水源调度原则（1）洪泽湖水源的调度原则•洪泽湖水源由省防指统一调度。•当湖水位在12.5m以上时，水量分配的一般原则简述如下：二河系统。由淮沭新河向连云港供水50m3/s，加上沿线灌溉用水共250～280 m3/s；由盐河供水60～100m3/s；由废黄河供水20～50m3/s；泗阳站向北调水120m3/s；二河沿岸用水，加上损失（约40m3/s）共100m3/s左右，上述5项用水之和为550～650m3/s。根据经验，用水高峰（6月中旬～7月上旬）时，二河闸放水600～700m3/s。灌溉总渠系统。总渠运东段（运东闸以东）一般不用淮水，主要靠引江水70m3/s，抽里下河水50m3/s；运西段则由淮安站抽大运河水或由洪泽湖供水，约60～90m3/s；若淮水多（如洪泽湖水位高于13.0m），也可由高良涧自流引洪泽湖水入总渠，一般放400m3/s，向总渠供水200m3/s，向总渠以南的大运河沿线灌区供水200m3/s左右。•当湖水位在12.5m以下时，向连云港市送水50m3/s，废黄河送水15～20m3/s，其余部分调度给淮安市、宿迁市等使用。•当湖水位降至11.3m时，由于二河闸出水量不足，向连云港市和废黄河送水的流量将相应减少。为了确保连云港港口和城市用水，在任何情况下，向连云港送水不得少于30～40m3/s。•当湖水位低于11.0m时，停止向废黄河送水。（2）骆马湖水源的调度原则•骆马湖水源由省防指统一调度。•皂河闸以下以及宿豫来龙灌区原则上由泗阳站抽引淮水、江水解决，但在电力、油料供应不及时以及用水高峰时，视骆马湖水情适当从骆马湖放水解决。用水紧张时，省防指确定总用水量，宿豫和泗阳两县的用水由宿迁市负责分配安排，并确定井儿头、刘老涧两站的抽水流量。•京杭运河不牢河段、中运河的水位，关系电厂发电和全省煤炭等重要物资的运输，对我省国民经济有着重大影响，因此徐州、宿迁两市要加强沿湖、沿运的用水管理。• 当中运河与骆马湖“河湖分家”以后，在中运河水位低于骆马湖水位时，以及骆马湖水位降到21m以下时，根据交通部门要求，开启洋河滩闸和六运涵洞，关闭六塘河闸，放骆马湖底水，由皂河站抽水补给中运河航运。如遇中运河运河镇水位高于20.5m，且高于骆马湖水位，皂河站可酌情减少抽底水流量。如宿豫县用水高峰已过，也可根据交通部门提出的要求，酌情利用泗阳、刘老涧等抽水站翻引江水、淮水，补给航运用水。同时皂河闸以上沿中运河和京杭运河不牢河段的各抽水站都要控制抽水。•当中运河运河镇水位降至21m以前，交通部门要采取紧急措施，突击抢运积存煤炭。对一些主要物资也要组织突击抢运，作好两手准备。•当运河镇水位降至20.5m，航运和农灌用水发生严重矛盾时，农业和航运用水要兼顾，局部要服从全局。在旱情严重难以维持正常航运的时候，应减载或改用小船队运输。（3）抽长江水补充洪泽湖以及洪泽湖向北调水规则•在3月底如洪泽湖水位低于13.0m，由抽长江水补给；5月底前达到12.5m。•在6月上旬用水高峰之前，若洪泽湖水位大于12.8m，允许洪泽湖向骆马湖补水。•用水高峰期（6月中旬～7月上旬），若洪泽湖水位大于12.5m，允许北调；若洪泽湖水位小于12.5m，视当时南北水源情况而定。5.3.2水利枢纽运行规则（1）江都站：江都站的日常任务是抽引江水北调，其抽水量的分配原则如下：1、在江都站抽足的情况下，除保证淮安站抽水170～200m3/s外，经大引江闸送灌溉总渠50～70m3 /s，其余水源调度给扬州市使用；如遇特大干旱，需采用西线向洪泽湖补水时，沿运、沿总渠用水要相应减少。因长江潮位低或其它原因抽水不足，沿运、沿总渠用水也要相应减少。2、为了保证江水北送，沿运、沿总渠已建的自流灌区砍尾提水站，在灌溉水源不足的情况下，要开机抽取里下河水灌溉。3、为保证京杭运河航运，当运东闸上水位降到8.8m、淮阴闸上水位降到10.5m时，必须采取应急措施，农灌和航运要兼顾。（2）淮安枢纽：淮安枢纽的水量分配原则，一是通过淮安引江闸将大运河水自流引入总渠运东闸下游段，二是通过淮安站将大运河水抽入总渠运东闸上游段。用水高峰时淮安引江闸过50～70m3/s；余下的由淮安站抽入总渠。（3）淮阴站、淮阴二站：把总渠水抽入二河北送，最大抽水能力120m3/s＋100m3/s，用水高峰期最多抽60m3/s。（4）泗阳站：一般抽160m3/s，其中泗阳站～刘老涧站的区间用水60m3/s；余下100m3/s送至刘老涧站。（5）刘老涧站：一般抽100m3/s，用水少的季节刘老涧站～皂河站的区间用水20～30m3/s，余下的水送至皂河站，用水季节主要供皂河站以下运东、运西用水。（6）皂河站：主要用于向骆马湖补水，补水时抽水流量与下游泵站抽水流量相适应。（7）刘山站：抽骆马湖水源50m3/s西调。当骆马湖水位低于21m，并由洋河滩闸放底水时，严格控制刘山站流量；补给中运河的济航流量（30m3/s）由皂河站抽取。（8）解台站：视下游水情适当开机补充上游水源。（9）沙集站：需沙集站引用江淮水源冬春向北调水以及在灌溉期向沙集以上徐洪河补水时，由徐州市提出要求，省防指统一安排调度。 5.3.3江淮沂水联合调度原则（1）当洪泽湖水位高于13.0m时，江都站不抽江，系统用水由淮水解决。同时，视洪泽湖上游来水情况，利用淮河余水进行小水电发电。（2）当洪泽湖水位高于12.5m低于13.0m时，视上游来水情况，当来水流量大于800m3/s，一般可不抽江；当来水流量小于800m3/s时，就要部分抽江补充里运河及总渠用水。（3）当洪泽湖水位低于12.5m时，江都站除抽江水供里运河、总渠系统用水外，还北送至其它子系统，补充因淮沂水的不足而需要的用水。（4）当洪泽湖水位低于11.3m时，视当时旱情的严重性，在淮安站抽足180~220m3/s的情况下，经省政府同意批准，并做好准备工作，由石港、蒋坝站抽江水补充洪泽湖。（5）当骆马湖水位低于23.0m时，在可能条件下，由皂河站抽江、淮水补充骆马湖。5.3.4洪水调度运行规则（1）洪泽湖洪水调度原则•在洪泽湖水位13.5m以下时，灌溉总渠照顾渠北排涝，利用淮沭河东西偏泓早泄700～800m3/s，发挥淮沭河抽洪泽湖底水的作用。•当洪泽湖水位超过13.5m时，灌溉总渠应服从排洪、总渠与废黄河排洪1000m3/s。•预报洪泽湖水位可能超过14.5m时，入江水道要尽量多泄；当洪泽湖水位达到14.5m时，淮沭河泄量逐步加大到1000～2000m3/s。•当洪泽湖水位达到15.2m时，入江水道流量加大到12000m3/s，如三河闸下区间雨大，高邮湖水位达到9.5 m或遭遇台风时，三河闸适当控制下泄，确保里运河大堤的安全，分淮入沂要尽量多走。•当淮河遭遇特大洪水，入江水道行洪12000m3/s，洪泽湖水位又达到15.3m，预报上游来量仍然很大时，为了尽量推迟或避免渠北分洪，并确保洪泽湖大堤安全，淮沭河应通过人为努力，力争行洪3000m3/s。•当洪泽湖水位达到15.3m，预报湖水位可能超过16.0m时，要抢做渠北分洪临时工程，做好分洪准备。遇到淮沂并涨，则控制分淮入沂流量。•当洪泽湖以上淮河干流发生特大洪水，三河闸、二河闸按标准走足，而洪泽湖水位上涨到17.0m，仍有上涨趋势时，应开放灌溉总渠北侧，废黄河南侧之间的夹道地区分洪入海，以保证洪泽湖大堤安全。（2）骆马湖洪水调度原则•现状工程标准以下的洪水。当预报骆马湖水位超过23.5m时，骆马湖提前预泄（汛限水位22.5m）；嶂山闸泄洪，控制新沂河沭阳站洪峰流量不大于5000m3/s；骆马湖水位低于23.5m时，照顾黄墩湖排涝；当骆马湖水位超过24.5m并预报继续上涨时，退守宿迁大控制。•现状工程标准洪水。骆马湖通过嶂山闸泄洪，控制新沂河沭阳站洪峰流量不超过5500m3/s。宿迁以下中运河泄洪500～1000m3/s。如预报骆马湖水位超过26.0m，当水位达到25.5m时，启用黄墩湖滞洪区滞洪，确保宿迁大控制安全。•超标准洪水。骆马湖应多蓄洪水，新沂河加大泄洪，沭阳站流量力争达到6000m3/s；宿迁以下中运河泄洪1000m3/s；如预报骆马湖水位超过26.0m，当水位达到25.5m时，黄墩湖滞洪。在条件允许时考虑徐洪河等相机泄洪。5.4模型计算原理 实时水量调配模拟计算的基本原理就是系统的水量平衡原理，其计算过程主要包括两个环节：一是按以需定供原则（即完全满足系统各个供水区的计划需水量要求）进行的顺向计算，即根据工程系统的概化分解结果，开始自北向南依次进行每个子系统的水量平衡计算，据此求出与其相邻的下级子系统需向本子系统提供的调入水量或是洪水期泄洪时本子系统向下级子系统泄入的洪水量，直至最后一级子系统，由此得到江都抽水站的抽江水量；二是按泵站和水闸工程的实际工程能力（即泵站的设计抽水流量或实时抽水能力；水闸的设计过水流量或实时过水能力）进行的逆向修正计算。由于各泵站的抽水能力是有限的，通过上述以需定供原则计算所得到的各泵站抽水流量可能会大于泵站的实际抽水能力、各水闸过水流量可能会大于水闸的实际过水能力，这时就需要根据各泵站的实际抽水能力和各水闸的实际过水能力，通过调整或是减少各个供水区的计划需水量，再沿江水北调工程系统的调水方向自南向北进行逐个子系统的水量平衡计算，最终求出整个系统的水量调配结果。5.4.1湖泊子系统的水量平衡计算湖泊子系统的水量平衡计算方程式(1)式中：：为时段初湖水位，根据时段初的实测值确定；：为时段入湖流量，根据来水预报结果确定；、：分别为湖泊直接提供的需水量和湖泊向直接供水区之外的子系统的供水量，这两个变量可以由受水区的需水预测结果来确定；、 ：分别表示需要湖泊向其上级子系统调出的水量和湖泊上级子系统向湖泊子系统泄入的水量，这两个变量可以由上级子系统的计算结果来确定；：为湖泊的水量损失，主要考虑为湖面水量蒸发损失，可以根据湖泊水位来确定。上述7个变量均为已知值，但是根据湖泊水量平衡计算结果，可能会对其中的湖泊供水量、做出调整。：为需要从湖泊子系统的下级子系统调入湖泊的水量；：表示当湖泊处于弃水状态时，湖泊子系统向其下级子系统泄放的富裕水量；：表示当湖泊处于弃水状态时，如果湖泊向其下级子系统泄放的水量超出下级子系统的泄流能力时，湖泊子系统需进一步向其它泄洪通道排放的洪水量。上述3个变量为待定值。湖泊子系统水量进出关系见图5-2所示。图5-2湖泊子系统水量进出关系图在按以需定供原则进行模拟计算时，首先假设本级子系统按需水对象的需水量进行供水，并且先不考虑从下级子系统的调水流量和泄入下级子系统的洪水量，将此条件代入平衡方程(1)式中求得，根据的计算结果，考虑如下几种情况：①、如果（表示计算时段末的湖泊控制水位， 表示湖泊正常高水位），说明湖泊的蓄水完全可以按调度预案满足受水区的需水，此时，，；②、如果，说明此时湖泊蓄水无法全部满足受水区需水，取消湖泊向其下级河段子系统的供水，即，将此条件再次代入平衡方程(1)式中求得，若，则湖泊蓄水可以满足湖泊直接受水区的需水，，，，。若，则需要由湖泊下游子系统调水，调水流量为，湖泊子系统满足其直接受水区的需水，，，；③、，说明此时湖泊来水很大或是湖泊本身就处于高水位运行，此时湖泊需弃水，其总弃水量为，和根据当时湖泊水位，按照洪水调度规则确定，同时湖泊子系统按调度预案满足受水区的需水，。5.4.2河段子系统的水量平衡计算河段子系统的水量平衡方程式(2)式中：：为河段的时段区间入流量，一般情况下可以忽略河段的区间入流，在丰水条件下可以根据预报结果来确定；、、：分别为通过上级湖泊子系统计算得到的向本级子系统提供的供水量、本级子系统需向其上级子系统输出的水量、上级子系统向本级子系统泄放的洪水量；：为河段输水损失水量，可以根据河段输水损失测验结果来确定； ：为本河段向沿线灌区和引水支渠的供水流量，由受水区需水来确定。上述6个变量均为已知值：为从下级子系统调入本级子系统的水量；：为本级子系统向其下级子系统下泄的洪水量。上述2个变量为待定值。河段子系统水量进出关系见图5-3所示。图5-3河段子系统水量进出关系图在河段子系统的计算中，初步假定按受水区的需水进行供水，在非泄洪期，令，可由水量平衡方程(2)式可以求出；在泄洪期，则，可由水量平衡方程(2)式求出。在确定泄洪流量时，需考虑下级河段子系统的泄洪能力限制。5.4.3逆向修正计算方法逆向修正计算次序与江水北调工程系统的调水方向一致，即由南端的江都抽水站向北端的微山湖逐个子系统进行修正。以各泵站的实际抽水能力作为修正控制条件。在前述的顺向计算中求得的各泵站抽水流量为，该值可能超过各泵站的实际抽水能力，因此需根据实际抽水能力做出调整，即若，则由顺向计算所得的抽水流量不作修正；若 ，则由顺向计算所得的抽水流量必须进行修正。设修正后的各泵站抽水流量为，则令，此时整个系统供水区的计划需水将无法得到满足，亏水量为。将经过修正后的各级泵站抽水流量代入湖泊子系统和河段子系统的平衡方程式中重新进行水量平衡计算，即可求得整个工程系统可行的水量调配方案。5.5模型计算程序设计5.5.1功能详述实时水量调配模拟模型是根据江水北调工程系统中各湖泊当前蓄水状况与未来一个时段末控制蓄水要求、各泵站与水闸现状工况，在未来一个时段的预报湖泊来水、预测降水以及各个供水区的预测需水的基础上，通过整个工程系统的水量平衡，做出未来一个时段各湖泊供水量、泵站抽水流量、水闸过水流量、市界断面过水流量、供水区的可供水量与亏水量、以及湖泊未来一个时段末的蓄水量等。实时水量调配模拟模型可以完成下列功能：（1）可以对调度决策人员提出的调度预案进行模拟计算；（2）可以根据系统当时的实际状况，按照以需定供原则，对计划需水量进行预分析；（3）可以设定某些可能的来水形势和需水方案，然后利用本模型进行模拟计算；（4）可以对多种计算方案进行对比分析。上述计算结果可以用图形和表格形式输出，并可根据调度决策人员的要求存入专用数据库。 5.5.2处理流程图实时水量调配模拟模型的计算流程见图5-4所示。图5-4实时水量调配模拟计算流程图5.5.3模型计算程序结构 实时水量调配模拟计算程序由5个子模块组成：（1）数据输入与读取模块，用来完成模型计算所需资料的输入与读取。（2）以需定供计算模块，根据来水预报与需水预测结果，由北向南依次进行逐个子系统的水量平衡计算（即顺向计算），以确定湖泊的泄放流量、各级抽水站的抽水流量以及各控制水闸的过水流量。此模块中包含湖泊顺向水量平衡计算模块和河段顺向水量平衡计算模块。3、泵站实际抽水能力修正模块，用来对各泵站的抽水流量进行实际抽水能力的修正，即根据各泵站的实际抽水能力对以需定供模拟计算求得的各泵站的抽水流量进行修正。4、以供定需计算模块（即逆向计算），根据修正后的各泵站的抽水流量，由南向北逐个子系统的水量平衡计算，最终确定各子系统的实际可供水量。此模块中包含湖泊逆向水量平衡计算模块和河段逆向水量平衡计算模块。5、模拟计算结果输出模块，输出实时水量调配模拟计算的结果。程序结构图见图5-5所示。程序计算框图见表5-6所示。图5-5实时水量调配模拟计算程序结构图 图5-6实时水量调配模拟模型计算框图 5.5.4模型输出数据表结构利用本调度运行系统的专用数据库可以对实时水量调配模拟模型的输出结果进行方案管理。为了实现对实时水量调配模拟方案的管理，需在专用数据库中建立如下模型方案管理数据表结构。中文表名：湖泊初始条件英文表名：REGULA_STATE_A表号：701字段名标识符类型及长度有无空值单位主键索引序号湖泊名称STNMC(30)N方案名称PNAMEC(64)NY计算时间YMDC(20)时段初实测水位STARTZN(7,3)mY3时段末控制水位ENDZN(7,3)m预测降水量PREPN(6,1)mm预报入流量PREQN(9,3)m3/s平均蒸发量PREEN(6,1)mm中文表名：系统边界条件英文表名：REGULA_BOUNDARY_A表号：702字段名标识符类型及长度有无空值单位主键索引序号方案名称PNAMEC(64)NY计算时间YMDC(20)北调流量BQOUTN(9,3)m3/s南泄洪量BRINN(9,3)m3/s腰闸以下需水量BSOUTN(9,3)m3/s运河镇水位CZN(7,3)m 中文表名：计划需水量与计算供水量英文表名：REGULA_DSWATER_A表号：703字段名标识符类型及长度有无空值单位主键索引序号供水区名称STNMC(30)N方案名称PNAMEC(64)NY计算时间YMDC(20)计划需水量PSN(9,3)百万m3计算供水量CSN(9,3)百万m3中文表名：水闸调度结果表英文表名：REGULA_GATE_A表号：704字段名标识符类型及长度有无空值单位主键索引序号水闸名称STNMC(30)N方案名称PNAMEC(64)NY计算时间YMDC(20)过水流量QN(9,3)m3/s中文表名：泵站调度结果表英文表名：REGULA_PUMP_A表号：705字段名标识符类型及长度有无空值单位主键索引序号泵站名称STNMC(30)N方案名称PNAMEC(64)NY计算时间YMDC(20)抽水流量QN(9,3)m3/s 5.6模型界面模式实时水量调配模拟模型计算程序的界面采用图形用户界面方式模式，通过图形界面输入相关计算参数，计算结果通过表格和图形方式显示，生成的调度方案通过对话窗的提示，由用户输入保存方案名。具体界面模式如下。5.6.1模型输入界面模式界面1:湖泊水雨情 界面2:系统边界条件界面3:供水区需水量 界面4:泵站现状工程情况5.6.2模型输出界面模式界面1:水闸过水流量 界面2:泵站抽水流量界面3:计划需水量与计算可供水量 界面4:亏水量界面5:湖泊时段末水库 界面6:图形显示泵站抽水流量和水闸过水流量界面7:图形显示计划需水量与计算可供水量 5.6.3模型方案比较界面模式界面1:计算方案查询和管理界面2:整个系统多种方案的比较 界面3:单站多种方案的比较比较5.7湖泊年调度图编制5.7.1系统湖库概况江水北调水资源调度系统的主要蓄水工程“三湖一库”：洪泽湖、骆马湖、微山湖和石梁河水库。洪泽湖和骆马湖是系统中两个最为重要的调蓄水库。洪泽湖承接着上游淮河、池河、怀洪新河、新汴河、濉河和徐洪河等主要入湖河道汇集流域面积为15.8万km2的来水，总库容42.5亿m3，是全系统用水的重要水源。洪泽湖是系统内蓄水量最大的湖泊，在供水调节中起着决定性的作用。骆马湖是系统内的第二个调节湖泊，位于沂河与中运河交汇处，主要接纳沂河、运河和邳苍区间的来水，总库容15.03亿m3，流域面积5.14万km2。骆马湖的蓄水原则上主要供给徐州市工农业用水。兼顾中运河航运用水。南四湖（主要包括南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖）受纳和调蓄沂沭泗水。 微山湖是南四湖的下级湖，位于徐州市上游，总库容31.45亿m3，集水面积3582km2。石梁河水库位于新沭河干流中游，集水面积5573km2，总库容5.31亿m3，担负调蓄沂、沭河洪水，保障连云港市、陇海铁路和东海、赣榆县大面积农田防洪安全，并为农业灌溉、工业和生活用水等调节水源。在进行跨流域的水资源系统调度运行管理时，首先要编制该系统的年运行调度计划，为此需研制湖库年运行调度图。湖泊年调度图是在水库入流无长期预报条件下，确定年内各时刻库水位（或蓄水量）来决策水库蓄泄过程，以确保设计范围内正常供水和减少丰水期弃水量而确定的库水位（或蓄水量）过程线。湖泊调度图是指导湖泊调度运行的基本依据，是根据历史水雨情资料，现状用水水平或规划用水水平，经长系列调节计算编制的。第一阶段工程主要依靠多年调度经验和实际运行总结，建立系统的模拟模型来进行。在模拟计算的过程中，各年的用水过程应根据来水的丰枯情况不同而应有所不同。年调度图中确定不同时段控制水位的调度线及用水目标。年调度图中确定不同时段控制水位。5.7.2系统调度图特点与形式江水北调系统水量调度有三个基本特点：一是多水源联合调度，当地水源和外调水源并用；二是多决策变量求解，抽水、蓄水和供水相结合；三是多目标供水，需要满足生活、工业、农业、航运及环境用水要求，它们的供水保证率各不相同。同时还必须满足防洪排涝的要求。因此，系统内的各湖库的调度图应体现如下功能：首先能协调本级湖泊供水范围内各供水目标的矛盾；其次能协调相邻湖泊间抽水与蓄水的矛盾；再则要能充分考虑湖库的安全渡汛；最后还要尽量取得整个系统水资源利用的最佳效益。其调度图与一般水库调度图是不同的。 在江水北调调度运行系统各湖泊的调度图中，应当包括两类功能各不相同的调度控制线：蓄水控制线和供水控制线。蓄水控制线指示本级湖泊如何抽水与蓄水，其作用有两方面：一是为了保证本湖泊当前及未来的时段用水，指示湖泊应利用抽水能力尽量蓄到蓄水控制线水位；二是为了避免过多的抽水，造成本湖泊不必要的弃水，指示湖泊蓄水不要超过蓄水控制线。供水控制线指示本湖泊如何供水，供水包括向湖泊供水区的供水和向相邻上一级湖泊的抽水量。其作用也有两个方面：首先控制上一级湖泊自本湖泊的抽水，以避免由于北方抽水过多，而造成本级湖泊缺水损失过大；其次控制本级湖泊灌区的供水，以防前期供水过多，而使后期保证率较高的用水部门用水破坏。在某种程度上，供水控制线可以理解为北调控制线。考虑到工业用水（包括生活和航运用水）的保证率比农业用水高，且用水过程稳定，工业用水量相对农业灌溉用水所占比重较小，所以在一般情况下，应优先满足工业用水的要求。故供水控制线又分解为工业供水控制线和农业用水控制线两条。这两条线表示，当本湖泊的来水与用水平衡后，若库容在农业用水控制线以下，为了保证本湖泊供水系统的用水要求，北调水量主要满足上级湖泊的工业用水的调水要求，而农业用水要求可能受到限制，甚至停供，以保证本湖泊用水范围内的用水全部满足。当库容在工业用水控制线以下时，为了保证本湖的工业用水不遭破坏，本湖泊的农业用水可能受到限制或停供，北调水量触农业调水停止外，工业用水也会受到到限制。这样湖泊调度图就有三条控制线：从上往下依次是蓄水控制线，农业用水控制线和工业用水控制线。5.7.3湖库调度图调度规则（1）当本级湖水位处于蓄水控制线和正常蓄水位之间时，本级湖泊供水范围内的工农业用水均可满足，并允许上一级湖泊自本级湖泊抽水，此时应停止下一级湖泊抽水，以避免弃水。只有当停止下一级的湖泊抽水，且本级湖水位超过最高蓄水位Vmax情况下才允许弃水。（2）当本级湖水位处于蓄水控制线和农业用水控制线之间时，本级湖泊工农业用水均可满足，允许上一级湖泊自本级湖泊抽水，同时自下一级湖泊向本级湖泊抽水，使本级湖水位达到蓄水控制线。（3）当本级湖水位处于农业用水控制线和工业用水控制线之间时，本级湖泊工农业用水仍可满足。允许上一级湖泊为其供水范围内的工业用水自本级湖泊抽水，限制或停止上级湖泊为其农业用水自本级湖泊抽水。此时应尽量自下一级湖泊向本级湖泊抽水，使本级湖水位达农业用水控制线。 （4）当本级湖水位处于工业用水控制线和死水位之间时，本级湖泊工业用水仍予保证，本级湖农业供水受限或停供。允许上一级湖泊为其工业用水自本级湖泊抽水，但当本级湖农业用水停供且本级湖工业用水仍不能满足时，完全停止上级湖自本级湖抽水。此时应尽量自下一级湖泊向本级湖泊抽水，使本级湖水位达工业用水控制线。（5）只有当本级湖水位在死水位以下且从下一级湖泊也无水可抽时，本级湖工业用水才允许破坏。5.7.4湖泊年调度图计算湖库调度图计算的基本原理是湖库水量调节计算。按照调节周期即一次蓄泄循环的时间来分，湖库分为无调节、日调节、周调节、年调节和多年调节多种方式。本次江水北调系统湖库调节方式均为年调节。把整个调节周期（年）划分为多个小的计算时段（例如一天、三天、五天、七天和十天等），按时段进行水量平衡计算。公式如下：式中△T—计算时段;△V—时段内湖库蓄水量的变化量，蓄为正，泄为负;Q入-时段内平均入库流量;Q用-时段内平均用水流量;Q蒸-时段内平均蒸发损失流量;Q渗-时段内平均渗漏损失流量;Q弃-时段内平均弃水流量.天然流量在年内的分配具有一定规律，一般可以划分为丰水期与枯水期。由丰水期开始至枯水期末的整个周期称为水文年度。湖库的调节运用，根据年内径流分配情况，也可划分为蓄水期与供水期，整个周期的年度称为调节年度。调节年度的起讫时间有两种形式：一种为自本年蓄水开始起到次年供水期末至（库空至库空形式）；另一种是自本年供水开始起到次年蓄水期末结束（库满至库满形式）。年调节湖库多采用第二种形式，从10月上旬至次年9月下旬为一个调节年度。 湖库水量调节计算方法，可以分为两类：时历法和数理统计法。时历法是根据水库长系列历史资料每个水文年（或蓄水期）入湖流量按照相应年份用水流量系列要求从供水期开始正常蓄水位逆时序进行湖库调节计算，得到湖库水位（或蓄水量）的长系列过程，然后对每个时段的湖库水位（或蓄水量）进行频率统计计算，最后根据工业用水（包括生活用水和航运用水）保证率、农业用水保证率确定每个时段对应该保证率的水位（或蓄水量），将这些水位（或蓄水量）值绘制成线即得到湖库的年调度图，也就是先调节计算后频率统计的长系列操作方法。数理统计法的计算处理过程与时历法相反，也就是先进行频率统计后调节计算的方法。先根据入湖流量系列计算湖库入湖年（或蓄水期）水量，对计算得到的年（或蓄水期）水量进行频率统计计算，求出与水库各部门用水保证率对应的年（或蓄水期）水量值Wp，然后从原始入库流量系列中选择年（或蓄水期）水量与Wp接近的几年作为代表年，其年（蓄水期）水量为W代，计算修正系数α=Wp/W代，再用α值乘以代表年各时段的平均流量，得到与用水保证率要求相当的典型年，最后对所推求的每个典型年从供水期开始正常蓄水位逆时序进行水库调节计算。根据计算水位（或蓄量）结果绘出各典型年的逐时段水库水位（或蓄水量）过程线，并作出上、下包线，它们之间的区域即为所推求的供水线或蓄水线的工作区。5.7.5资料需求为了合理进行水库调度计算，应根据湖库的来水情况、水库特性、各用水部门的用水要求以及湖库水量损失进行径流调节计算，编制调度图。资料情况（一期以洪泽湖和骆马湖为主）如下：历史资料：（1）1980—2001年湖泊入湖日平均流量。其中洪泽湖入湖控制站有7个：淮河干流蚌埠闸（吴家渡）、池河明光站、新汴河团结闸、老濉河泗洪（老）、泗洪（濉）、徐洪河金锁镇、怀洪新河峰山站。骆马湖入湖控制站4个：沂河港上、运河站、房亭河土山站。（2）1980— 2001年湖泊出湖日平均流量。其中洪泽湖出湖站4个：二河闸、三河闸、高良涧闸和高良涧电站。骆马湖出湖站3个：洋河滩闸、嶂山闸和皂河闸和徐洪河刘集地涵（1993年启用）。（3）1980—2001年洪泽湖蒋坝站、骆马湖洋河滩站、微山湖微山岛站和石梁河水库石梁河站的日平均水位资料。水库特性资料：骆马湖与洪泽湖的水位—库容曲线，水位—面积曲线，湖泊水位特征值（死水位、正常蓄水位、汛期限制水位以及相应的库容）。损失资料：洪泽湖与骆马湖典型年降雨量和蒸发日平均资料和湖泊渗漏损失资料。现状资料：农业用水、工业用水（包括生活用水和航运用水）。5.7.6输出结果湖泊调度图计算输出结果为：洪泽湖和骆马湖的以旬为单位的年调度图（包括蓄水控制线，农业用水控制线和工业用水控制线）和湖泊运行历年最低、平均水位过程线以及典型年湖泊水位过程线。 第六章在线水流仿真模型设计6.1概述本模型以美国国家气象局（NationalWeatherService）的流域洪水预报模型（NWSFLDWAV）1998年11月的版本为基础，以一维非恒定流的数值模拟理论为依据，结合苏北大运河地区河网的水文、地形、防洪设施、水利工程等，采用理论上较为成熟的一维水动力学模拟技术，对原模型进行了较大的修改和补充。修改和补充主要集中在以下几个方面：①改进了计算方法并增加了程序的计算功能和计算结果的显示功能。②在方程组的求解方面，采用更为有效的压缩存储形式的列主元消元法代替原有的求解方法，提高了计算的稳定性。③增加的往复流糙率处理功能，使得该模型能适用苏北大运河地区河流河网水力计算要求。④增加的闸门多种运行控制方式的模拟，可以满足河网地区除涝、引水和水资源调度等运行和控制过程中各种措施的模拟。⑤计算结果的显示系统以地理信息系统（GIS）软件MapInfo为基础平台，结合MapBasic等开发语言，建立了界面友好、功能全面、易于操作的水力模型信息显示系统，大大增强了计算结果的可视化程度。在建立模型的过程中，收集、整编了骨干河网的信息及相关的水工建筑物的信息，如河流的长度、断面形状、河底高程和边坡等现状概化和规划等资料及水工建筑物的信息。通过调试计算使数据合理地描述苏北大运河地区河网的状况。本模型已经过七组同步实测资料的率定。率定结果显示，本模型可以适用于苏北大运河地区河网的水力计算。目前该模型作为一个子系统，嵌入苏北大运河水资源配置运行系统。该系统技术路线正确，计算方法先进，模型功能全并易于扩展，对防洪减灾及水资源保护、综合利用规划具有实际的应用价值，为防洪，水资源调度，水质控制等提供了一个基础手段。 6.2地区河网江水北调工程系统，跨淮河、沂沭泗两大水系，以京杭大运河为依托，南起江都邵伯，北至徐州铜山的荆山引河，连绵370余公里，穿越扬州、淮安、宿迁、徐州四个市，范围分属江都、高邮、宝应、楚州区、清浦区、淮阴、泗阳、宿豫、邳州、铜山、贾汪十一个县（市、区），苏北灌溉总渠、淮河如海水道、分淮如沂（二河、淮沭河）、废黄河纵横其间，洪泽湖、骆马湖与其相连。洪泽湖是淮河下游的大型平原水库，集水面积15.8万km2，湖底高程约10m，现状防洪设计水位16.0m，死水位11.3m，正常蓄水位12.5m，兴利库容31.47亿m3。淮水分别出三河闸由入江水道经高邮湖、邵伯湖入长江，出高良涧闸经苏北灌溉总渠入黄海，出二河闸经二河、淮沭河进淮河入海水道、废黄河或相机经分淮入沂从新沂河入黄海，设计总排洪能力已达到18300m3/s。骆马湖是沂沭泗下游的大型水库，汇南四湖、邳苍区间和沂河来水，集水面积5.2万km2。1959年建成常年蓄水水库，现防洪水位25.0m，死水位20.5m，蓄水位23.0m，相应兴利库容6.89亿4m3，嶂山闸、皂河闸两泄水口，分别泄入新沂河和骆马湖以南中运河。灌区的水源为京杭大运河，以江都为起点，抽引长江水源由南向北输水直至微山湖，根据地形和水系，沿线共设置江都、淮安、淮阴、泗阳、刘老涧、皂河、刘山、解台、郑集等9个梯级枢纽工程。每个梯级枢纽均设有拦河节制闸、抽水站以及通航船闸。大运河系统是一个综合利用的水利枢纽系统。其主要功能有：灌溉、城市供水、防洪、排涝、航运、江水北调和水力发电。6.3模型的基本结构河网模型由三大模块组成，即数据文件模块、主计算模型模块和计算结果输出模块，各模块又由若干子模块组成。 数据文件模块由基本参数子模块、边界条件子模块、河网地理特征子模块和水工建筑物子模块组成。基本参数子模块包括计算总时间、时间步长、河道总数、计算精度等参数。边界条件子模块包括干流上下游和支流上游的边界条件。河网地理特征子模块包括河道的长度、断面，河道之间连接的信息，河道糙率，河道平面形状参数等。水工建筑物子模块包括堤坝、水闸、船闸、泵站、桥梁、涵洞、长涵管等信息。此外还包含控制运行模块，如闸门的开启时间，开启高度，开启过程等信息。主计算模型模块：一维河网数学模型。计算结果输出模块包括文本文件输出、图形文件输出和地理信息显示。基本结构见图6－1。图6－1河网模型的基本结构 6.4一维河网数学模型河网的水力计算，是为防洪除涝规划、抗洪抢险、水资源调度、河道整治等提供依据，精度是一个主要指标。其次，对骨干河道的洪水要素(水位、流量等)进行实时预报，则不但要求预报值有高精度，而且要求预报快速，以保证有关部门有足够的时间作出决策，采取措施。由于苏北大运河河网干、支流系统复杂，边界条件多样，水位受人为影响较大，要满足测算精确、预报快速的要求，必须采用理论上较成熟的水动力学模拟技术和较先进的计算机算法。根据上面的要求，本研究以理论上较成熟的一维非恒定流的数值模型为基础，综合考虑苏北大运河河网的水文、地形、防洪设施、水利工程等条件和调度运行的需求，建立苏北大运河地区河网水力模型。本研究以美国国家气象局(NationalWeatherService)的流域洪水测报模型(NWSFLDWAV)1998年11月的版本结构为基础，结合苏北大运河河网的水文，地形、防洪设施、水利工程等特点，改进计算方法，增加泵闸各种运行方式模拟、往复流糙率处理和产汇流模型等，建立了本数学模型。6.4.1基本方程基本方程是扩展后的圣维南（Saint-Venant）方程组(1)(2)式中，Q=流量，m3/sh=水位，mA=有效过水断面面积，m2Ao=蓄水断面积，m2Sco，Sm=河道蜿蜒系数，是水位h的函数，x=沿主流向的纵向距离，m t=时间，sq=侧向入流或出流(入流为正，出流为负)，m2/sb=动量校正系数，g=重力加速度，m2/sSf=河道的阻力坡降，Se=河道突扩或收缩引起的坡降，SI=非牛顿流体引起的附加阻力坡降，B=有效过水断面的水面宽，m,Wf=风对水面的阻力。m2/s2Wf可以由下面的公式计算：(3)式中，Cw=风阻力系数(1´10-6£Cw£3´10-6)，Vrw=相对风速(Vrw=V±Vwcosω)，V=Q/A，Vw=风速，ω=风向与x正向的夹角。L=侧向流的动量。有几种形式，(1)侧向入流，L=qvx，vx是侧向入流沿河道流向x的速度分量；(2)侧向出流，L=qQ/A；(3)侧向渗流，L=0.5qQ/A。6.4.2方程的离散基本的离散格式是四点加权隐式有限差分格式，图6.２。函数y及其时间导数和空间导数的离散公式是(4) (5)(6)q1--qjn+1nj+1图6－2　网格示意图将上述三式用于式(1)和式(2)，得到它们的四点隐式有限差分表达式，(7)（8）式中，(9)(10)(11) (12)(13)(14)(15)式中Pj是湿周,m。对每一条河道可以写出以为未知量的2N–2个方程，N是每一条河道的结点数。在本模型中为了考虑可能局部出现急流与缓流交替的混合流流态，还对式(1)和式(2)用特征逆风格式进行离散。6.4.3离散方程的求解由式(7)，式(8)得到的是一组非线性方程组。利用求解效率高的Newton-Raphson迭代法求解。令（16）则 （17）再令（18）则 （19）从而可得第n步形为（20）的牛顿（Newton）方程组，其中为五对角阵。这里应用了更为有效的压缩存储形式的列主元消元法求解。在本模型中θ的取值在0.75至0.95之间。在考虑水工建筑物运行时取值接近0.95以保证计算的稳定。模型采用适用于水动力学模型计算的FORTRAN77语言，FORTRAN77语言在浮点运算中具有稳定、高效、标准严格的特点，至今在CFD领域为国际通用的科学计算语言首选。计算模型在针对苏北大运河地区河网的特点进行编制、修改和版本更新后，计算程序近2万条语句（包括73个子程序和注释行）。 图6－3数学模型的计算框图6.4.4网状河系的处理 本模型只对河道及各河道的结点编号，对河道的汇流点不编号，从而不需要对汇流结点水位先行求解，再对河道求解。河道编号从主干河道开始，先对支流编号，再对网状河道编号（图6－4）。求解按主干道、支流和网状河道的次序进行。求解步骤如下：先对图6－4中的河道①进行计算。计算时给定支流②、③、④、⑤、和⑥的入流流量的预估值。有了支流的入流流量的预估值和上、下游边界条件，即可求得河道①各断面处的水位与流量。这样，每条支流与干流交汇点处的水位也可得到。以由此得到的水位作为支流的下游边界条件，结合各支流的外边界条件即可求解每条支流。如果被求解支流有上级支流或网状河道汇入，同样需给定这些上级支流或网状河道的入流流量的预估值。以支流③为例，上游为外边界条件，下游以与其①河道的交汇点处的水位为边界条件，加上⑦、⑧网状河道的入流流量的预估值。就可以求解支流③。对于网状河道，则用其与各支流汇入点处的水位为边界条件求解。网状河道、支流求解后，得到网状河道汇入支流和支流汇入干流断面处的流量的计算值。按松弛算法的基本原理构造这些汇流断面处的流量的新的估计值。图6－4网状河道求解示意图 以每条支流的流量的新的估计值作为干流的侧向入流，再求解干流，又可得干流各断面新的水位，以交汇点处新的水位作为支流的边界条件再求解各支流，如此循环，直至满足收敛条件：　　　　　　　　其中为支流入流流量新的计算值,为支流入流流量的估计值,为事先给定的允许误差。6.4.5边界条件在河网计算中，边界条件分成两类：一类是外边界条件，通常是作为输入资料给定。另一类是内部边界条件通常是用相容条件给定。1、外部边界条件通常以水位过程线h(t)，流量过程线Q(t)或水位流量关系曲线Q(h)给定。外部边界条件是主干河道（如图6.4中河道①）的上、下游，支流（如图6.4中的②、③）的上游给定的计算条件。上游边界条件以水位过程线h(t)(即水位随时间变化的关系)或流量过程线Ｑ(t)(即流量随时间变化的关系)给定。下游边界条件可以以６种形式给出:a.流量与水位关系曲线Ｑ(h)b.水位过程线h(t)c.流量过程线Ｑ(t)d.动力绳套水位流量关系利用曼宁公式和能量坡度（S）计算出下游边界流量值。其基本原理如下：(21)式中 (22)或(23)这里，是tn+1时刻的流量，所有其他量是取用tn　时刻的值。下标Ｊ是下游断面编号。分别是过水断面，水力半径，流量在最后一个计算段的平均值。e.单值动力水位流量关系在式（21）中用河道下游断面处的河床底坡Ｓ0计算。f.临界流(24)2、内部边界条件内部边界条件是指位于河道上的坝、闸、桥梁、泵站等水工或交通建筑物和旁侧入流（出流）。通过这些建筑物水流不能用圣维南（Saint-Venant）方程组求解，必须按建筑物的特点，根据相容条件来计算。内部边界条件的相容条件是：(25)式中j,j+1是内部边界条件的上下游两个断面，是通过坝、闸、桥梁、泵站等的流量，是旁侧入流（出流）。（1）水闸如果内部边界条件是水闸则，根据闸门开启条件，水闸过流可以是孔流，也可以是堰流。如果水闸是孔口出流，则流量为 　　（26）式中，是流量系数　　　　　　　　　是闸门开度,m,是闸门宽度,m,是水闸宽度,m,上游水位,m,是闸门槛高,m。如果下游水位升高，闸孔出流为淹没出流，则淹没系数为　　（27）是下游水位,m。如果过流为堰流，则流量用下式计算：　　　　　　　　（28）为了适应苏北大运河地区河网水闸运行模拟的需要。本模型中考虑了以下几种运行的方式。一是闸门的开启按时间控制，闸门的开启高度也可以按时间控制；二是闸门可根据闸门所在内河和外河的控制水位条件自动开启引水或排水。三是根据内河的控制水位来确定闸门开闸引水或开闸排水。（2）泵站泵站的流量根据要求给定，也可以保持不变，也可以按时间过程给定（3）桥涵跨河的桥梁一般束窄河道过水断面。过流流量用下式计算 （29）式中,Ｃ是流量系数，是桥孔下游端（断面）的过水断面面积，m,是桥孔上游断面水位高程，m,是桥孔下游断面水位高程，m,，m/s=通过桥孔的局部水头损失,m。（4）小型湖塘及调蓄水面的处理对于小型湖塘或调蓄水面在模型中是这样处理的，如果某一条河道有小型湖塘或调蓄水面相接，则该河道的相应断面内有效断面（）和非有效断面（）两部分组成，图6.5。非有效断面（）只起蓄水作用，蓄在非有效断面内的水体的动量很小，在圣维南（Saint-Venant）方程中的连续方程中考虑，在动量方程计算中将忽略不计。6.4.6断面处理断面输入采用多组的水深所对应河宽数据录入（图4），即断面具特征拐点的河宽和距河底高程，模型计算中的过水面积采用梯形积分。河道中断面间距采用断面在河道中心线的曲线距离（图６－5）。 图6－5断面概化示意图A1A2B1B2图6－6河道间距示意图6.5河网模型的建立6.5.1分片模型与整体模型根据苏北大运河地区河网分片控制的特点，以逐片拼装的方式建立 苏北大运河河网的整体模型。按资料提供的顺序先建立各片的计算模型，在此基础上建立苏北大运河地区河网的整体模型，图6－7为苏北大运河地区水力模型整体河网图，其中干流包括江都站、淮安站、淮阴站、泗阳站、刘老涧站、皂河站、刘山闸站、解台闸站和沿湖站，总长400公里；主要支流为苏北灌溉总渠东渠、苏北灌溉总渠西渠、二河、内里运河、越闸河段、引江河、头河、邳洪河段、中运河大王庙河段及芒稻河段。共有10条河道图6－7苏北大运河地区水力模型河网图干流河道江都至淮安段河道长127km，其中邵仙闸洞在计算河道上，在模型计算中按内部条件进行处理；在河道两侧的闸洞按旁测出流处理，已知调度的闸洞可根据出流流量或根据闸门的开启高度、闸门宽度、闸门上、下水位来计算出的流量做为旁测流量。 江都站为计算模型的起始抽水站，目前共有四个站，抽水流量分别可达81m3/s、81m3/s、135m3/s、210m3/s。江都站的抽水流量过程线做为上游边界条件，其时间过程决定了水流仿真模型的计算时间段（图6－8），同时引江桥断面将做为模型计算的初始断面，即干流计算河道的零点距离。图6－8苏北大运河地区水力模型河网江都站示意图淮安枢纽的结构为苏北大运河地区河网模型中最复杂的结构之一（图6－9），该地区有4条河道相连接，其中干流上有淮安三站、淮安3个船闸、运西电站和通过沙庄引江闸的淮安一站、淮安二站。旁测出入流包括运东引江闸、淮安引江闸、头闸地涵水电站、运东船闸、运东电站、运东闸、新河北闸。干流通过淮安站后进入里运河至淮阴船闸。苏北灌溉总渠东渠做为支流（河道2）从运东闸下至苏嘴断面。苏北灌溉总渠西渠做为支流（河道3）从淮安站北至高良涧闸。引江河做为支流(河道7，网型)连接河道1与河道2，从淮安引江闸至运东闸下苏北灌溉总渠东渠渠首。内里运河做为支流(河道5，网型)连接淮安里运河河道至淮阴里运河河道。大运河干流（河道1）上在淮阴地区的水工建筑物为淮阴二船闸（图6－10）。所连接的支流为二河（河道4）、头河（河道8，网型）、内里运河（河道5，网型）,旁侧 建筑物有杨庄闸、活动坝水电站、盐河船闸、盐河水电站、盐河闸、淮涟闸、淮阴闸、淮沭船闸。干流通过淮阴后进入中运河至泗阳站。二河由二河闸至淮阴与干流相连，头河连接里运河与二河，在与二河连接处前有淮阴二站。图6－9苏北大运河地区水力模型河网淮安枢纽示意图 图6－10苏北大运河地区水力模型河网淮阴站示意图干流在中运河上泗阳站有泗阳二船闸、泗阳闸、泗阳站、泗阳二站（图6－11）。在通过泗阳站后，干流通至刘老涧站，刘老涧站在干流上的水工建筑物包括刘老涧二船闸、刘老涧闸、刘老涧新闸、刘老涧站，之后干流通向皂河闸站。 图6－11苏北大运河地区水力模型河网泗阳站、刘老涧站示意图皂河站在干流上有皂河二船闸、皂河闸及通过新邳洪河闸－邳洪河－皂河站后进入中运河（图6－12）。旁测的出入流包括新邳洪河闸西闸、邳洪河地涵以及河湖夹滩。中运河在河湖夹滩河段采用堰流处理。邳洪河做为支流（河道8）与新邳洪河闸和皂河站之间相连，其下游为马桥断面。干流在通过皂河站后通向刘山站，刘山站包括刘山二船闸、刘山闸和刘山北站（图6－13）。旁测出入流包括刘山南站，支流为刘山站东中运河至山头河段（河道9）。干流通过刘山站后至不牢河解台闸站，解台闸站在干流上有解台船闸、解台闸及解台闸站，测面建筑物有瓦庄地涵。干流在通过解台闸站后至沿湖站。 图6－12苏北大运河地区水力模型河网皂河站示意图 图6－13苏北大运河地区水力模型河网刘山、解台闸站示意图京杭运河水流至解台闸前入顺堤河，通过两地涵及沿湖站、地涵站后，经郑集河至微山湖。蔺家坝闸做为旁测建筑物。干流（河道1）的下边界断面取在在沿湖站前顺堤河上，由水位过程线做为控制边界条件。 图6－14苏北大运河地区水力模型河网沿湖站、蔺家坝闸示意图在淮阴站区域有三条支流相连，河道6（网型）连接苏北灌溉总渠西渠与二河，河道中淮阴站和越闸做为内部边界条件。 图6－15苏北大运河地区水力模型河网淮阴站示意图6.5.2模型的率定资料本模型采用2000年4月23日6：00至2000年4月26日8：00同步实测的输水损失资料及即将进行的放水试验同步测验资料。6.5.3模型的率定根据多次同步实测资料的验证计算，确定苏北大运河地区水力模型河网每一河段的糙率系数以及流量系数等参数。6.6模型的特点1、本模型只对河道编号，对每个河道的结点单独编号，避免了繁琐的河道汇流点的编号过程，使增减模拟河道更为方便，提高了水利分片组合的灵活性。2、模式输入的数据量少，同时也为模型的前后处理提供了方便。 3、本模式用Newton-Raphson迭代法直接求解非线性方程组，避免了求解线性化的结点水位方程组，求解速度快和精度高。4、本模式的其他特点为了调蓄的需要和各片水位的控制，本模型充分考虑了已建和规划待建各种类型的节制闸、套闸、船闸及这些闸泵的综合运作模拟。<1>自动设定非恒定动态初始条件，免除了通常河网模型必须逐断面给定初始条件。通过计算，达到需要的非恒定流动状态后，再进入正式运算的过程。<2>河道的糙率可随水位、流向自动调整，更好地模拟水流流态。<3>可模拟实际的不规则河道断面，使模拟结果更接近实际情况。<4>水工建筑物（水闸、泵站、涵管、堤内排水涵管等）的模拟。模型不仅对建筑物的位置、规模和尺寸正确模拟，还考虑了运行工况（包括水闸的开启过程，正、反向流及按水位或时间启闭水闸，多孔水闸可以逐个闸门分别进行运行控制等）。<5>堤顶溢流的模拟。洪水超过防洪堤高度，部分河堤会产生过流，模型具有对这种溢流过程模拟的功能。<6>与河道连通的小型湖塘的模拟。苏北大运河地区河网包含许多与河道连通的小型湖塘，提高了河网的调畜功能，本模型具有模拟这类小型湖塘的功能。综上所述，本模型不但算法先进，而且较全面考虑了苏北大运河地区部分河网的特点和工程运行工况的需要，为防洪、水资源调度、水质控制等提供一个基础手段。6.7模型的文件及输入计算模型共与10个数据文件相关其中8个为输入文件，3个输出文件。 表6－6计算模型相关文件文件名类型数据内容YUNHE.PARAMETER输入迭代水深的许可误差、时间步长、长度单位转换系数等YUNHE.NET输入河网结构、地理特性（断面数据、位置、连接关系）YUNHE.PUMP_GATE可变输入泵、闸特征（底高、尺寸、门数、位置），出流过程线YUNHE.BOUNDARY可变输入上下游水位流量边界条件YUNHE.RUN可变输入运行时间、水位流量输入数据时间间隔、输出间隔、计算时间等YUNHE.COEFF可变输入闸洞出流系数，每个闸洞对应某时段的系列值YUNHE.LETARAL可变输入已知断面旁测出入流过程线YUNHE.OUT输出计算输出结果的全部内容YUNHE.DRAW输出供查询用的计算结果（水位、流量、旁测出流等）YUNHE.STATUS输出运行状态数据（反映程序运行时间与程序运行时间比）表6－7水流仿真模型的变量定义及数据输入结构数据分组数量名说明0-1*MSG数据的说明。说明所占的行数不大于20行，最后一行必须是EOM，每行最大字符数为80。0-2*DESC输出的类型。屏幕显示输入的参数，输入“NODESC”。模型参数的描述输入“DESC”。1*EPSYNewton-Raphson迭代水深的许可误差(0.003~0.3米)，建议的值为0.005米。THETA求解河网结点的加速因子(0.1~1.0)。随被求解问题而变，建议的值为0.1-0.2。F1q权系数(0.5~1.0)。建议的值为0.8-0.9。XFACT长度单位的转换系数。如果采用英制，长度以英尺(ft)计，长度用英哩(Mile)量度时，XFACT=5280；如果采用公制，长度以米(m)计，当长度以公里(km)量度时，XFACT=1000。DTHYD输入时间过程线(水位或流量)的时间间隔(小时)。如果时间间隔不是常数，取DTHYD=0。DHOUT(水位或流量的)时间过程线输出的时间间隔(小时)。如果以独立模式运行(不是NWSRFS的组成部分)，置DTHYD=0。METRIC说明使用公制或英制单位的参数。用公制，METRIC=1；用英制METRIC=0。在SHNET1.0程序内使用的是英制，只是输入，输出显示公制或英制。2*JN河网的河道总数。NU实测和输入过程线的取值点数。ITMAX用Newton-Rephson迭代法求解非线性方程组时最大允许的迭代次数。如果取ITMAX=1，则非线性方程退化为线性方程。ITMAX一般取10。KWARM程序初始运转时步数。KWARM=0，无初始运转；KWARM>0，设定稳态初始条件并求解方程KWARM次，不增加时间。一般取KWARM=2。KFLP洪水河槽参数。KFLP=0，不用洪水河槽(使用复合断面)；KFLP=1，使用洪水河槽并计算相应的流量模数K；KFLP>2，使用洪水河槽，流量模数K输入，KFLP是流量模数输入的数值数。 NET河网参数。NET=0，树状河系；NET=1，网状河系。ICOND初始条件类型参数。独立运行模式(不属于NWSRFS的一部分)，置ICOND=0。IFUT(3)版本更新参数；输入三个零。3NYQD下游边界水位一流量关系曲线的组数。KCG闸门控制堰流，闸门开启(GHT)与时间(TGHT)关系的数据点数(DG-38，DG-39)。如果闸门开启度固定，置KCG=0。NCG每个闸坝上最多的闸门数(ICG=2，DG-29)。如果闸门开启固定，NCG=0。KPRES水力半径参数(R)。当KPRES=0时，R=A/B，其中A为断面面积，B为水面宽度；当KPRES=1时，R=A/P，其中P为湿周。4*NCS河床断面水面宽度与水位(HS)关系表中的数值的对数。KPL绘图参数。KPL=0，不绘图；KPL=1绘制水位过程；KPL=2，绘制流量过程；KPL=3，水位和流量过程线同时绘制。该参数与FLDGRF绘图程序无关。JNK打印参数。JNK=0，无打印；JNK>0，打印不同水力参数；JNK<0，打印指定河段的水力参数(在自动率定中用(NP<0，DG-5))。一般取JNK=4或5。KREVRS小流量滤波参数。KREVRS=0，启用小流量滤波，防止水位和流量不低于初始值；KPEVRS=1，小流量滤波关闭，许可流量反向。NFGRF绘图软件FLDGRF参数。NFGRF=0，则形成绘图数据；NFGRF=1，则不形成绘图数据。5*IOBS水位站实测资料参数。IOBS=0，无资料；IOBS=1，有资料；IOBS=-1，入流过程用数学公式给出。KTERM动量方程打印参数。KTERM=0，不打印；KTERM=1，打印。一般取KTERM=0。NP模型自动率定参数。NP=0，不率定；NP=-1，糙率自动率定；NP=-4，利用平均断面率定糙率。NPST指定计算所得的水位过程线第一个值的参数。NPST=0，使用实测的水位过程线的第一个值。如果NP=0，置NPST=0。NPEND指定计算所得的水位过程线最后一个值的参数。NPEND=0，应用实测的水位过程线的最后一个值。如果NP=0，置NPEND=0。如果JNK³0，则略去DG-66TDBG1提供附加调试信息的开始时间。TDBG2提供附加调试信息的结束时间。JNKDBG附加调试信息的开关参数。JDBG1施加附加调试信息的开始时间。JDBG2施加附加调试信息的第一条河道。LDBG1率定时，施加附加调试信息的第一个河段。如果NP=0(DG-5)，置LDBG1=0。LDBG2率定时，施加附加调试信息的最后一个河段。当该河段率定后，模型将停止运行。如果NP=0(DG-5)，置LDBG2=0。MCMDBG率定时，将第一次迭代的调试信息打印出来。如果NP=0，置MCMDBG=0。*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料DG是数据分组的简称 数据分组数量名说明7TEH模拟时间（小时）。DTHII起始时间步长。DTHII>0，利用固定时间步长；DTHII=0，利用变时间步长，按入流流量过程和溃坝过程确定；DTHII<0，时间步长数组（共NDT个值）外部输入。DTHPLT计算/实测的过程线资料打印或绘图的时间间隔。DTHPLT=0，则置DTHPLT=DTHII。FRDFR流态参数。设定的值为0.05。DTEXP显式格式的时间步长。DTEXP>0，使用固定时间步长；DTEXP<0，变时间步长，根据Courant数（cn）确定，|DTEXP|=cn；不用显式格式，置DTEXP=0。MDT确定时间步长的除数（Dt=tp/MDT）。缓流，MDT=20；急流，MDT=40；MDT=0，读入固定时间步长。DTHII≥0略去DG-8和DG-98DTHIN(K)计算时间。使用至时间TDTIN（K）。K从1至NDT（DG-7）。9TDTID(K)计算时间。超过这个时间，该数组不再起作用。K从1至NDT（DG-7）。10*NLEV有堤岸溢流的河道数。DHLV堤岸段的最大和最小顶部高程之差。如果NLEV=0，置DHLV=0。DTHLV堤顶溢流计算的时间步长。如果NLEV=0，取零。NLEV=0（无堤岸溢流），则略去分组1111NJFM(K)K河段发生堤顶溢流的河道序号。NIFM(K)堤顶溢流并流入河段NITO（K）的河段序号。NJTO(K)接受K河段堤顶溢流水体的河道或水池的序号。NITO(K)接受NIFM（J）河段溢流的河段的序号。如果受体是水池，NITO（K）=0，水池总数等于所有NITO（K）=0的总数。对每一个有堤岸溢流的河道重复输入上述资料，K=1，NLEV12*NBT（J）河道J的断面总数。NPT（1，J）需要输出调试信息的河道J开始断面的编号。NPT（2，J）需要输出调试信息的河道J结束断面的编号。MRU（J）MRV（J）J河道流出/汇入的河道编号。对主河道（J=1）略去这个数组。注意：（J-1）支流是河道J。NJUM（J）NJUN（J）紧接支流（J-1）汇流点上/下游的断面的编号。对主干流（J=1）略去这个数组。ATF（J）支流J与其主流的交角（锐角）。对主干流（J=1）略去这个数组。EPQJ（J）主干流（J=1）或支流（J>1）上用Newton-Raphson迭代法求解时的流量容许误差。COFW（J）J河流上的风应力系数（1.1E-06至3.0E-06）。VWINDJ河道上风速（英尺/秒）；（+）风向上游；（-）风向下游。WINAGL(J)风向与J河道主轴的交角（锐角）。对每一个河道重复输入上述资料，J=1，JN*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料 数据分组数量名说明13*KU(J)上游边界条件类型参数。KU（J）=1，水位过程线；KU（J）=2，流量过程线。对环形河网的支流，KU（J）=1。KD(J)主干流下游边界条件类型参数。KD（J）=1，水位过程线；KD（J）=2，流量过程线；KD（J）=3，单值水位一流量过程线；KD（J）=4，绳套形水位一流量过程线阻力系数由动量方程算得；KD（J）=5，绳套形水位一流量过程线，阻力系数由均匀流算得；KD（J）=7，绳套形水位一流量过程线，阻力系数由流量模数算得。对支流KD（J）=0，J=2，JN。如果KD（1）=1，和NYQD>0，单值水位一流量过程线，其中的流量是计算的水位减去输入数据STN的函数。对环形河网的支流，KD（J）=1。NQL(J)河道J内的侧向入流的数目。NGAGE(J)河道J上观测站的总数。NRCM(J)每条河道的分段总数。NQCM(J)曼宁系数n表中总的糙率值数。NQCM（J）>0，n是WSEL的函数；NQCM（J）<0，n是流量的函数；NQCM（J）=0，n是WSEL的函数，表中糙率等于NCS。NSTR(J)IFUT（4）版本更新参数；输入4个零。对每一条河道重复输入分组13数据，J=1，JN。14*MIXF(J)河道J的流态参数。MIXF（J）=0，缓流；MIXF（J）=1，急流；MIXF（J）>1，混合流；MIXF（J）=2，形成水跃，水跃可上朔或向下游；MIXF（J）=3，只有当FR>2时水跃才向上、下游传递；MIXF（J）=4，水跃稳定；MIXF（J）=5，修正的隐式格式（LPI）用于混合流的计算。MUD(J)泥流参数。MUD（J）=0，清水流；MUD（J）=1，泥石流（极高含沙水流）。KFTR(J)Kalman滤波参数。KFTR（J）=0，关闭Kalman滤波计算；KFTR（J）=1，开启Kalman滤波计算。KLOS(J)水体损失参数。KLOS（J）=0，不计算河道J内水体的损失；KLOS（J）=1，计算河道J内水体的损失。IFUT(6)版本更新参数；输入六个零。对每一条河道重复输入分组14，J=1，JN如果不用LPI算法(MIXF(J)¹5)，略去数据分组1515KLPI（K）LPI算法中指数的选择参数。从1至10取值。m=10利用完整的动力波方程；m=1，利用扩散方程。一般取5。K从1至利用LPI算法的河道数。如果不算泥石流（MUD（J）=0），略去数据分组1616UW1(J)泥石体的容重（公斤/米3）。VIS(J)泥石体动力粘性（公斤一秒/米2）。SHR(J)泥石体起始屈服切应力（公斤/米2）。数据分组数量名说明16POWR(J)应力一应变关系中的指数。Bingham体（宾汉体）POWR（J）=1.0。 IWF1(J)干河床洪水波计算参数。IWF1（J）=0，河床中设置很小的起始水深；IWF1（J）>0，应用波前跟踪技术，波前的速度VW是河道流速V的函数；IWF1(J)=1,VW=VN-4；IWF1（J）=2，VW=KWVN-4；IWF1（J）=3，VW=Vmax，Vmax是河段中最大流速；N是波前的当前位置，KW是运动波系数。对每一条有泥石流的河道重复输入分组16，（MUD（J）>0，J=1，JN）如果不计算河道的水量损失，略去下列数据分组17（所有KLOS（J）=0）17XLOS(1，J)有水量损失的河道的起始断面位置。XLOS(2，J)有水量损失的河道的未端断面位置。QLOX(J)损失的百分比。（一）损失，（+）增加。ALOS(J)损失分配系数（0.3~3.0）。线性分布取ALOS（J）=1。对由一条有损失的河道重复输入数据分组17，（KLOS（J）>0，J=1，JN）18*XT(I，J)观测站或计算断面的位置。I=1，NBT（J）。19*DXM(I，J)计算断面间最小间距。I=1，NBT（J）-1。20*KRCHT(I，J)说明算法和内部边界条件的参数。具体取值见附表2。I=1，NBT（J）-1。对每一条河道输入数据分组18-20，J=1，JN如果NLEV=0略去下列数据分组21-2521HWLV(L)堤顶、桥面等高程。如果涵管过流，-HWLV（L）为底板高程。WCLV(L)堰流流量系数。2.6~3.2；涵管过流（WCLV（L）<0，堰流系数等于。TFLV(L)堤岸溃决开始至溃决口达最大尺寸时的时间。如果堤岸没有溃决，TFLV（L）=0。BLVMX(L)堤岸溃决的最终宽度（米），（60~3000米）。堤岸没有溃决，BLVMX（L）=0。HFLV(L)堤岸开始溃决时的水面高程。堤岸不溃决，HFLV（L）=0。HLVMN(L)堤岸决口底高程。堤岸没有决口，HLVMN（L）=0。SLV(L)堤顶坡度。如果堤岸内无排水涵管（WCLV（L）³0），略去数据分组2222HPLV(L)洪水排水涵管（闸门控制）的中心线高程。DPLV(L)DPLV(L)排水涵管直径（米）。对每一段堤岸输入数据分组21-22，L=1，NLEV如果河边无水塘（NITO（L）>0，L=1，NLEV）略去下述数据据分组23-25。23HPOND(L)水塘L的初始水面高程（米）。24SAPOND(K，L)与水面高程HSAP（K，L）对应的水塘L的水面面积（平方米）。数据输入时从最高水位到塘底。K=1，8。25HSAP(K，L)与SAPOND相应的高程。K=1，8。对每一个水塘输入数据据分组23~25。L=1，NPOND。*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料数据分组数量名说明如果无内部边界（所有的KRCHT<10），略去数据分组26-4926SAR(L，K，J)与水位HSAR（L，K，J）相应的水库水面面积。数据输入顺序是从最高水位到库底。L=1，8。27HSAR(L，K，J)与SAR（L，K，J）对应的水位。数据输入顺序同上。 28**LAD(K，J)与坝K对应的河段编号。HDD(K，J)坝顶高程。CLL(K，J)坝顶宽度。如果CLL(K，J)为负值，则坝顶宽度随高程而变。CDOD(J)非闸控的堰流量系数（2.6~3.1）。QTD(K，J)水轮机的流量。从计算开始至坝溃决1/4，QTD（K，J）取常数；而后当坝溃决至1/2时，QTD（K，J）线性递减至零。ICHAN(K，J)开关参数。ICHAN（K，J）=0，船闸，坝控制流量；ICHAN（K、J）=1，河道控制流量。如果坝用水位—流量关系来表示，除LAD（K，J）外将分组28中所有其他的量置零。29**ICG（K，J）闸门类型参数。ICG（K，J）=0，无闸门；ICG（K，J）=1，有闸门，使用闸门平均开启高度；ICG（K，J）=2，多座闸门，单独开启。HSPD(K，J)无控制堰顶高程，没有堰，HSPD(K，J)=0。SPL(K，J)无控制堰顶宽度，没有堰，SPL(K，J)=0。CSD(K，J)无控制堰流量系数。CSD(K，J)<0，溃堤从堰顶开始且限于堰顶宽度范围内；没有堰，则CSD(K，J)=0。HGTD(K，J)使用平均开启度的闸门开启高度中心的高程。CGD(K，J)闸门流量系数，(0.6~0.80)*闸门开启面积。如果闸门过流用经验水位一流量关系给出，设CGD(K，J)=0；如果闸门淹没出流，则考虑淹没出流的影响。如果堤用水位一流量关系代表，则除HSPD(K，J)外，其它分组29中的变量给零。如果堤顶宽度是常数，（CLL(K，J)>0.1），则略去数据分组30-3130HCRESL(L，K，J)变坝顶宽度的高程。数据从最低高程开始往最高高程顺序输入。L=1，8。31CRESL(L，K，J)与HCRESL(L，K，J)对应的坝顶宽度。L=1，8。如果水轮机流量为常数(QTD(K，J)³0)，略去下列数据分组32-3332QTT(L，K，J)过水轮机的流量。流量为时间的函数。L=1，NU(DG-2)。33TQT(L，K，J)与QTT对应的时间。L=1，NU(DG-2)。如果过溢流堰或闸门的水位一流量关系不是由程序生成(KR¹11，21，12，22，13，23，16，17)，略去下列数据分组34、3534RHI(L，K，J)溢流堰或闸门的水头。L=1，8。35RQI(L，K，J)与RHI(L，K，J)对应的流量。*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料DG是数据分组的简称数据分组数量名说明如果不设置多重闸门(KP¹14)，略去下列数据分组36-3736NG(K，J)堤K上设置的闸门数。37GSIL(L，K，J)闸门L的底部高程。GWID(L，K，J)闸门L的净宽。38TGHT(I，L，M，J)与闸门开启高度GHT(L，K，J)相关的时间。I=1，KCG。39GHT(I，L，M，J)闸门开启高度，GHT与TGHT对应。 对每一个闸门输入上述数据分组37-39。L=1，NG(K，J)内部边界不是船闸和坝(KR¹28)略去下述数据分组40-4340PTAR(K，J)船闸和坝上游前池的水位高程。这个水位为目标水位。41CHTW(K，J)船闸和坝的下游尾池的水位。41′GZPL(K,J)标准水位。42POLH(L,K,J)每一个时间步的目标水位(即PTAR(K，J))。如果读入的是0.0，则取PTAR(K，J)为POLH(L，K，J)。L=1，NU。这些水位值与入流过程线的时间变量T1(L，J)对应。如果船闸和坝过流不转变成受河道控制的过流(ICHAN(K，J)=0)，略去下述数据分组4343ITWT(L,K,J)过流控制参数。ITWT(L，K，J)=0，过流由闸门控制；ITWT(L,K,J)=1，过流不受闸门控制。L=1，NU。ITWT(L，K，J)与T1(L，J)对应。内部边界不是桥梁(KR¹35)，略去下述数据分组44-4644LAD(K，J)桥梁K所在河段编号。EMBEL2(K，J)联桥的路堤的最高的高程。EMBW2(K，J)包括联桥路堤和桥梁在内的最大宽度。EMBEL1(K，J)联桥路堤紧急过流部分(低高程部分)的高程。如果没有这部分，EMBEL1(K，J)=0。EMBW1(K，J)联桥路堤紧急过流部分的宽度。如果没有这部分EMBW1(K，J)=0。BRGW（K，J）路堤沿流向的宽度。CDBRG(K，J)通过桥孔的流量系数。45BRGHS(K，J)与桥孔宽度相关的高程。从底部高程开始向上输入高程数据，最后一个数据值略大于桥面下底的高程。L=1，846BRGBS(L，K，J)与高程BRGHS(L，K，J)对应的桥孔宽度。最后一个值取零。内部边界不是坝或桥，略去下述数据分组4747**TFH(K，J)坝、桥溃决开始至决口最大所花的时间(小时)。DTHDB(K,J)坝、桥溃决计算的时间步长(小时)。如果DTHDB(K，J)=0，时间步长由TFH(K，J)/MDT算出；如果多座坝、桥破坏，取用最小时间步长。*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料数据分组数量名说明47**HFDD(K,J)坝、桥溃决开始时的水位。如果HFDD(K，J)<0，则溃决在HFDD(K，J)时刻开始。BBD(K，J)决口最大底宽。ZBCH(K，J)决口边坡。（1（垂直方向）/ZBCH(K，J)（水平方向)）。YBMIN(K，J)决口底部达到的最低高程。BREXP(K，J)形成决口形状的指数。1~4，一般取1。CPIP(K，J)管涌决口中心线高程。如果是顶部溢流，CRIP(K，J)=0。对河道J上的每一座坝、桥输入分组26-47资料，K=1，NO；再对每一条河流输入这些资料，J=1，JN。如果NQL(J)£0，略去下述数据分组4848LQ1(K，J)有侧向汇流河段上游断面的序号。 49QL(L，K，J)断面LQ1(K，J)处侧向汇流，是时间的函数。L=1，NU。对每一河段输入分组48-49，K=1，NQL(J)；再对每一条河流输入上述数据，J=1，JN。如果NGAGE(J)=0，略去下述数据分组50-5150NGS(K，J)河道J上水文测站的编号。K=1，NGAGE(J)。如果KPL=2或IOBS£0，略去数据分组5151GZ(K，J)水位校正值。将观测水位校正到平均海面基准。K=1,NGAGE(J)。对每一条河道输入上述数据分组50-51如果KPL=0和IOBS£0略去下述数据分组5252STNAME(K，J)测站的站名(20个字符)如果IOBS£0略去下述数据分组53-5453STT(L，K，J)测站K测得的水位或流量过程线。L=1，NU。如果NP<0和KPL<3，略去数据分组5454STQ(L，K，J)测站K测得的流量过程线。L=1，NU。对每一个测站输入分组52-54，K=1，NGAGE(J)；对一条河道输入上述数据如果IOBS³0，略去数据分组5555TPG(J)从初始稳定流动到给定的上游边界过程线峰值所经历的时间(当过程线用数学公式给出时用这个参数)。RH(J)给定的过程线的峰值与初始过程值的比值。GAMA(J)时间TG与TPG(J)之比。TG是从初始稳定流到设定的水位过程线所围区域重心的时间。GAMA(J)必须大于1。YQI(J)上游边界的初始恒定流量或水位。对每一条河道输入上述数据如果IOBS<0，略去数据下述分组56-5856*ST1(L，J)实测上游水位或流量过程线(河道J)。L=1，NU。如果DTHYD>0，略去数据分组5757*T1(L，J)与上游过程线ST1(L，J)相关的时间数组，L=1，NU。如果KU(J)¹1，略去数据分组5858GZ1(J)水位校正值。将J河道上游观测水位校正到平均海平面基准。对每一条河道输入数据分组56-58，J=1，JN数据分组数量名说明如果KD(1)>2，略去数据分组5959STN(K，1)主干河道下游边界实测水位(KD(1)=1)或流量(KD(1)=2)过程线。K=1，NU。如果KD(1)¹1和KD(1)¹3，略去数据分组6060GZN(1)水位校正值。将主干河道下游边界水位校正到平均海平面基准。如果NYQD=0或KD(1)¹3,略去数据分组61-6261YQD(K)用于确定主干河道下游边界经验水位一流量关系曲线的水位值。K=1，NYQD。62QYQD(K)用于确定主干河道下游边界经验水位一流量关系曲线的流量值。K=1，NYQD。如果KD(1)¹5，略去数据分组6363SLFI(1)主干河道的底坡和初始水面坡降。该数据用于生成下游边界的水位一流量关系。如果NP¹-4，略去数据分组64-69 64IFXC(I，J)过水断面特征参数。选择CALXS方案时用该参数(见率定说明)。如果断面无特殊特征，IFXC(I，J)=0；如果输入实际断面，IFXC(I，J)=1。I=1，NBT(J)。65HSC河道J最上游的断面的底部高程。66KAM率定河段输入断面数据的类型参数。KAM=0，断面以水面宽与水深的关系(B.vs.Y)输入；KAM=1，断面用幂函数，以B=Kym形式给出。CHNMN率定糙率时，允许的最小曼宁糙率值。自动设定0.013。CHNMX率定糙率时，允许的最大曼宁糙率值，自动设定0.25。SXS率定河段的平均底坡。如果KAM=0，略去数据分组6767FKC(I，J)率定河段I由幂函数表达的常年过水断面部分的比尺因子K。FMC(I，J)常年过水断面部分幂函数的形状因子m。FKF(I，J)过水断面洪水(漫滩)河槽部分的比尺因子。FMF(I，J)过水断面洪水河槽部分的形状因子。FKO(I，J)过水断面死蓄水区部分的比尺因子。FMO(I，J)过水断面死蓄水区部分的形状因子。HB常年过水断面河岸岸顶高程。HF洪水河槽顶高程。如果KAM=1，略去数据分组68、6968B1率定河段典型断面当水深为Y1(河床的半深)时有效水面宽。B2率定河段典型断面当水深为Y2(平岸水深)时的有效水面宽。B3率定河段典型断面当水深为Y3(洪水河槽中点)时的有效水面宽。B4率定河段典型断面当水深为Y4(最大洪水深度)时的有效水面宽，无洪水河槽B4=0.0。数据分组数量名说明68B5率定河段典型断面与Y3对应的死蓄水区(非有效)水面宽。B6率定河段典型断面与Y4对应的死蓄水区(非有效)水面宽。69Y1常年过水断面半水深。Y2平岸水深。Y3洪水河槽中点处水深。Y4最大洪水水深。对每一率定河段输入数据分组66-6970*FLST(I，J)洪水开始时的水位。如果无洪水水位，取零。YDI(I，J)断面I处初始水位。如果存在恒定流态，主干河道下游端的YDI或坝后的水位YDI给定，其余断面的YDI给零。通过回水曲线的计算确定各断面处始水位；否则每个断面的YDI值必须输入。QDI(I，J)断面I处的初始流量。如果存在恒定态，先对所有的QDI给零，再从上游向下游逐段叠加流量生成QDI值；如果KD(J)¹2，上游流量QDI(I，J)必须输入；如果上游边界条件是水位，第一个端面要给定流量；如果初始流态为非恒定流，则所有的QDI必须输入。AS(1，I，J)断面I最低水位以下的有效断面面积(米2)。如果NP=-4和IFXC(I，J)=0，略去数据分组71-7271*HS(L，I，J) 与水面宽BS(L，I，J)对应的水位，水位是从断面底部向上量度；L=1，NCS。72*BS(L，I，J)河道/河谷与HS对应的有效流动断面水面宽。L=1，NCS。72*′BSS（L,I,J）河道/河谷与HS对应的无效流动断面水面宽。L=1，NCS。如果KFLP=0，略去数据分组73-7473BSL(L，I，J)与HS对应的左侧洪水河槽有效水面宽。L=1，NCS。74BSR(L，I，J)与HS对应的右侧洪水河槽有效水面宽。L=1，NCS。如果KFLP£1，略去数据分组75-7675HKC(L，I，J)与流量模数QKC对应的水位。L=1，NCS。76QKC(L，I，J)流量模数，L=1，NCS。对每一个断面输入数据分组70-77，I=1，NBT(J)对每一条河道输入数据分组64-77，J=1，JN如果KFLP¹1，略去数据分组7878SNM(L，I，J)河道蜿蜒系数。与水位HS对应。对每一河段输入数据分组78，J=1，NBT(J)-179*FKEC(I，J)河道收缩或扩张系数。扩张系数：-0.05至-0.75；收缩系数：+0.10至+0.40。如果河道的收缩或扩张可略去不计，FKEC(I，J)=0，I=1，NBT(J)-1。80*NCM(I，J)曼宁糙率n相同的河段的最上游的水文站的站号。*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料DG是数据分组的简称数据分组数量名说明81*CM(L,I,J)与变量YQCM(L,I,J)对应曼宁糙率值。L=1，NQCM(J)。如果NQCM(J)=0，曼宁糙率n值是两个断面之间水位平均值的函数，L=1，NCS。如果KFLP=0，略去数据分组82-8382CML(L，I，J)与变量YQCM(L，I，J)对应的左侧洪水河槽的曼宁糙率。L=1，NQCM(J)。83CMR(L，I，J)与变量YQCM(L，I，J)对应的右侧洪水河槽的曼宁糙率。L=1，NQCM(J)。如果NQCM(J)=0，略去数据分组8484YQCM(L，I，J)与曼宁糙率相关的水位或流量。L=1，NQCM(J)。对每一河段输入数据分组81-84，I=1，NRCM1(J)对每一河道输入数据分组78-84。85*MESAGE用于绘图程序FLDGRF的有关数据文件的信息。80个字符。86*RIVER(J)河道J的名称。16个字符。对每一条河道输入数据分组86，J=1，JN*对任何问题的模拟都要求该数据**溃堤模拟需要输入的资料DG是数据分组的简称 表6－8运行方式和内部边界KRCHT（I，J）定义0隐式动力过程1隐式（扩散）过程4标准池过程5显式动力过程（逆风格式）6隐式（惯性）过程10坝11坝+Q=f(Y)12坝+Q=f(YY)13Q=f(Y-YY)14坝+多座可动闸门C=f(Y，HG，FR)15坝+平均可动闸门（工程类型)28船闸和坝35桥变量定义Q=流量Y=池高YY=尾水高程HG=闸门中心线C=闸门系数FR=弗汝德数 第七章专用数据库设计7.1概述专用数据库是苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统的信息支撑模块，主要是为调度运行系统的两个核心模型——实时水量调配模拟模型和在线水流仿真模型以及系统集成提供数据支撑,并全面、及时地为调度决策提供信息存储、查询、检索服务。建立专用数据库主要是由于调度运行系统中有大量专用的数据，如模型所需基本资料、参数、率定和检验数据集、中间结果、最终计算成果、模型本身的管理数据等，需要专用数据库对此实施行之有效的管理；同时避免频繁从网络服务器中读取模型所需的大量实时数据和其他数据，以避免长时间占用网络通道和影响数据提取速度。7.2开发依据(1)《苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究报告》，水利部南京水文水资源研究所，江苏省水利勘测设计研究院，2001年1月；(2)《江苏省水利信息化“十五”规划纲要》，江苏水利厅，2000年9月；(3)《江苏省水利基础数据库建设可行性研究报告》，河海大学计算机及信息工程学院，河海大学水文水资源及环境学院，江苏省水利勘测设计研究院，2001年2月；(4)《水利部“十五”水利信息现代化专项规划》（报批稿），中华人民共和国水利部，2000年；(5)《国家防汛指挥系统总体建设大纲》，1999年； (6)《水利部信息化建设九五规划要点和2010年发展纲要》；(7)《水利工程基础信息代码编制规定》；(8)《中华人民共和国行政区划代码》GB/T2260---1995；(9)《全国水文测站编码方式》；(10)《水情电报拍发办法》；(11)《计算机软件产品开发文件编制指南   GB8567-88 》，1989；(12)《软件工程》，电子工业出版社，1999年5月。(13)《国家防汛指挥系统工程实时水雨情库表结构》(修订版)NFCS－DSS－DD－01，国家防汛指挥系统建设项目领导小组办公室，2000年8月7.3外部设计外部设计的目的是为能更有效、更方便地使用计算机处理信息,专用数据库数据库外部设计中标识符设计的基本原则是：●在有国际标准、国家标准或行业标准的情况下采用标准代码。●没有标准代码，但有通用习惯符的情况下采用通用习惯符。●既没有标准代码，又没有通用习惯符可用的情况下需自编代码，根据代码应满足稳定性、可扩充性、通用性和易读性原则进行编码。7.3.1表结构设计专用数据库表结构设计的原则是：充分利用江苏省防汛指挥系统综合数据库的成果，直接利用其相同内容的库表结构；对没有包含在江苏防汛指挥系统中的数据库表，尽可能遵循中央防总及水利部制定的规范和指南，根据本系统的实际需要，进行数据库表设计。库表结构的设计在力争达到减小数据冗余度、确保数据一致性等数据库设计的一般要求下，还要充分考虑用户的一般要求和特殊要求。根据系统的特点，本次设计中还要考虑以下原则： (1)在保证查询速度的条件下，适当放宽存储空间的要求。(2)为提高查询速度，适当放宽规范化和冗余度的要求。(3)关系型数据库多表联接运算可能引起效率降低，因此对联接频繁的相关表，对范式要求可适当降低。(4)表结构的设计应符合有关技术标准，代码和标识符的定义，应尽量向国家标准、行业标准或流域标准靠拢。本次设计中每个表描述的内容包括：中文表名、表主题、表标识、表编号、表体、字段描述。(1)中文表名中文表名是每个表结构的中文名称。中文表名使用简明扼要的文字，表达该表所描述的内容。(2)表主题表主题用来进一步地描述该表结构所描述的内容及其目的和意义。(3)表标识表标识是中文表名英译的缩写，在进行数据库建设时，用作数据库的表名。在表标识设计中除了前后的类型描述外，中间部分的编写原则上采用中文名称英译名的缩写，对于有习惯描述的应首先采用习惯的描述字母，全部由英文及数字构成。英文单词缩写时遵循以下原则：凡是国标、国内及有关专业部门已经采用的标准或习惯缩写符，本系统均首先采用。在没有标准或习惯缩写符时，一般先将单词中的元音字符剔去（元音打头的予以保留，有时第一个元音也予以保留）在剔除后的字符串中依序取一个或多个字符构成缩写符。为了提高标识符的规范化水平，尽量做到同一汉语单词具有相同的缩写符。水情类表标识的编写格式如下： ST_x[y[y...]][_z]其中:ST_类型标识，固定用来描述综合数据库系统表。x表标识第一字符取字母A--Z。y表标识后续字符取字母A--Z和数字0--9，最多可有七个不同的y。_Z用来标识不同的表类，如基本信息类用“_B”,实时信息类用“_R”，预报信息类用“_F”。工情类表标识，如河流、水库、湖泊、水文测站、抽水站、水闸、墒情监测站点、地下水监测站点、灌区的代码编制采用《水利工程基础信息代码编制规定》的办法，同时适当考虑以往描述工程特征的习惯进行代码设计。设计格式如下：前缀，长度为2位字符中部标识，不超过8位字符后缀，为1位字符XX_YYYYYYYY_Z根据不同的工情信息，XX和Z的取值如下表所示：序号工情信息分类XXZ1河流PAA2水库PBB3湖泊PFF4水文测站PCC6抽水站PHH7水闸PII8墒情监测站点PNN9地下水监测站点PRR10灌区PPP英文表名中部标识与字段名的标识符设计方法类同。 社会经济信息类表标识的编写格式如下：SE_x[y[y...]][_z]其中:SE_类型标识，固定用来描述数据库系统表。x表标识第一字符取字母A--Z。y表标识后续字符取字母A--Z和数字0--9，最多可有七个不同的y。_Z用来标识不同的表类，如行政区划用“_A”,以县为单元“_C”。(4)表编号表编号是设计时给每一个表的一个代码，它由三位数组成，意义如下：1位2位3位所属数据库类别表在类中的序号类型分为七种，编码如下：基本信息表……1；实时信息表……2；预报信息表……3;预报信息表……4；工情信息表……5；模型接口信息表……6；计算成果信息表……7。(5)表体表体以表格的形式列出表中的每个字段以及每个字段的中文名称、标识符、数据类型及长度、有无空值、计量单位、是否主键和在主索引中的次序号等。本次设计的表结构表体的构成如下：字段名标识符类型及长度有无空值单位主键索引序号其中：字段名用中文字符描述。标识符用英文字母和数字描述。 类型及长度：字段的数据类型及其长度。有无空值：表明字段录入时是否必须填入数据。必须填入数据（即无空值）在表结构中填“N”，否则为“Y”。主键字段填“Y”,其他字段填“N”。索引序号填1、2、3……,单字段索引时，该字段填“1”；多字段索引时，按顺序填序号。7.3.2字段描述字段描述用来描述每个字段的意义以及取值范围、数值精度、计量标准等。与表标识的设计原则一样，字段标识符设计在原则上同样采用中文名称英译名的缩写，对于有习惯描述的应首先采用习惯的描述字母，全部由英文及数字构成。如：“河流代码”可分解为二个汉语单词，即河流－代码，相应的英文单词为RIVER－CODE，缩写合并为RICD。这种方法可以使标识符完全不顾英文的语法和习惯，并且减少了由英文译法不同所带来的随意性。7.3.3数据类型表结构中使用的数据类型共有三种，字符、数值和时间，分述如下。(1)字符数据类型字符数据类型的描述格式如下：用“C(d)”表示，“d”为字符长度。其中:C类型标识，固定用来描述字符类型。()括号，固定不变。d十进制数，用来描述字符长度，有可能不只一位数。 字符数据类型主要用来描述非数值型的，不能进行计算，只有文字描述意义的字段，如测站编码、名称以及注释性的描述等。对于备注型字段和说明字段，多属文字型字段，它们在各记录中文字多寡差别悬殊，在表结构设计中，把此类字段的数据类型定义为文字字段，取值为“C(254)”。(2)数值数据类型数值数据类型的描述格式如下：N(D[.d])其中:N类型标识，固定用来描述数值类型。()括号，固定不变。[]表示小数位描述可选。D描述数值型数据的总位数（不包括小数点）。.d描述数值型数据的小数位数。数值数据类型用来描述两种数据，一种是带小数的浮点数，一种是整数。所有描述的数据长度都是十进制数的数据位数。(3)时间数据类型指年月日时分秒。格式为：YYYY/MM/DDHH:MM:SS年月日时分秒时间数据类型用来描述时间有关的数据字段。所有时间数据类型采用的标准为公元纪年的北京时间，如1997年7月1日8:00。对于只需描述年月日的时间统一采用公元纪年北京时间的上午八点，如1999年12月20日8:00，表示1999年12月20日。时间数据类型的描述用“T”。专用数据库表结构设计方案见附件一：《苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统专用数据库表结构设计》7.4结构设计7.4.1信息类型 苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统所需信息，包括实时、历史和预测的雨情、水情、工情信息，地理空间数据和属性数据，各类社经数据，模型的运行参数、运行结果等数据；也包括调度运行系统运行过程中所需查询的各种文档资料，如湖库的调度规则、有关政策法规和历史文档、各种图片和照片等。本次设计将其规为以下几类：(1)水雨情信息水雨情信息包括水位、流量和雨量等信息。按时效分可分为实时水雨情信息、历史水雨情信息及预报类水雨情信息。按工程特征分，又可分为河道、水库、闸坝、抽水站、堤防（段）和湖泊等工程运行的基本信息。(2)工程信息工程信息主要包括水利工程中资料更新周期在几个月、几年、十几年或一般不需要更新的长周期型工程特征数据和部分反映工程特征的静态图像、图形和声音数据。本次设计只包括河流、水库、水文控制站、堤防（段）、湖泊、水闸、机电排灌站及发电站工程的基本情况及工程特征。(3)自然地理信息自然地理信息包括流域水系信息、地形信息（包括地理空间数据、地理属性数据、数字高程等，如流域区域分级地形图；河道、湖区、库区地形图）等。(4)调度运行信息调度运行信息包括系统集成、模型运行及计算成果等数据。主要包括各类参数数据、条件数据、率定和检验数据集、中间结果、最终计算结果及调度运行系统生成的计算方案和决策方案集。(5)水资源信息包括工业用水、农业用水、城镇生活用水、水资源开发利用、取水管理以及有关地理信息。(6)社会经济信息社会经济信息包括基本信息（面积、人口、GDP、工农业总产值），城镇及重要设施信息、生产信息（农业：耕地面积、灌溉面积、主要作物播种面积；工业生产信息），资产信息等。(7)超文本信息超文本信息包括通用方法（规则）、图形、图像、文本等非结构化信息资料。 7.4.2信息流程建成后的调度运行系统将从苏北地区水资源配置监控调度系统工程综合数据库获取调度运行系统正常运行所需数据，并将其存入专用数据库。调度运行系统运行时从专用数据库中获取实时的、历史的和预测的雨情、水情、工情信息以及地理空间数据和属性数据、各类社经数据，模型运行参数等数据，同时将调度运行系统生成的计算方案和决策方案集存入专用数据库以供调度决策时使用。流程中的信息可分为外部信息和内部信息。(1)外部信息外部信息是指由信息采集系统、运行监控系统采集数据，通过通信传输系统、计算机网络系统传输，最终存储于综合数据库,以综合数据库为纽带供其它系统调用的数据。(2)内部信息内部信息是指调度运行系统运行时所需数据，包括各模型和功能模块之间的交换数据，存储于专用数据库。调度运行系统根据本系统的信息需求通过数据预处理模块与综合数据库建立有机联系，从中提取所需的数据存储于专用数据库以供调度运行系统使用。数据流程见图７-1。图７-1信息流程示意图 7.4.3总体结构设计专用数据库的总体结构如图７-2所示。它的特点是：把要用到的数据库全部集中起来，经过去除冗余和结构优化后形成一个专用数据库，作为整个系统的基础。专用数据库不归任何子系统所有，它是共享的、开放的。各子系统中所有专用的应用程序，用到的数据全部由专用数据库提供。各子系统之间的通讯也通过专用数据库进行，子系统之间无直接联系。它由基本数据、内部数据、空间数据、超文本数据、图形图像数据、结果数据六部分构成。(1)基本数据基本数据主要包括与系统有关的水雨情历史信息、实时信息、遥测信息、预报信息、气象资料，工程信息，工情信息、社会经济基本资料三大部分。目前基本数据表有：测站标题表（ST_STINF_B）河道站防洪任务表（ST_RFCT_B）湖库站防洪任务表（ST_LRFCT_B）库（湖）站汛限水位（ST_LRFLZ_B）水位流量关系表（ST_ZQ_B）容面积曲线表（ST_LRZVA_B）时段降水量表（ST_RNFL_R）旬月降水量表（ST_TMRN_R）河道水情表（ST_RIVER_R）闸坝水情表（ST_DAM_R）湖库水情表（ST_RSVR_R）河道多日平均值表（ST_RVAV_）逐日水位表（ST_DAYZ_H）逐日降雨量表（ST_DAYP_H）逐日流量表（ST_DAYQ_H）预报断面内部标识表（ST_CODE_F） 河道水情预报表（ST_RIVER_F）潮位预报表（ST_STIDE_F）实时遥测河道水情表（ST_RIVER_RS）水系基本情况表（PA_RIBSIN_A）河道基本情况表（PA_CHBSIN_A）河道横断面基本情况表（PA_RIXSIN_A）河道横断面基本参数表（PA_RIXSIC_A）湖库基本情况表（PB_RSBSIN_B）湖库水闸情况表（PB_RSWGCR_B）湖库测站情况表（PB_RSSTCR_B）泵站基本情况表（PH_IDSTCD_H）水闸基本情况表（PI_WLBSIN_I）闸门工程特征表（PI_WLSRCR_I））闸门启闭情况表（ST_GATE_R）抽水流量表（ST_PUMPQ_R）专用数据库遥测数据图７-2专用数据库据库总体结构(2)空间数据空间数据库是一个 具有基础性、公用性以及空间分布特征的专题图数据按一定的数据模型组成的整体。空间数据的描述对象是研究区域的行政分区、专用分区、自然分区、水库和湖泊、河流、水利工程、测站等。目前使用的空间数据基础地图为1：250000的大比例矢量地图，包括苏北地区及其相关的淮河流域水系、行政区划、水利工程。水利工程包括水库、湖泊、河道、水闸、堤防、报汛站网、水文站网、水位站网、泵站等内容，每一类内容即为一个专题。调度运行系统软件所采用的基础地图见下表７-1。表７-1调度运行系统软件所采用的基础地图表类别电子地图图层名水闸省属水闸、全省水闸、外省水闸报汛站报汛站、水位站、水文站、雨量站泵站省属泵站、全省泵站堤防省属河道堤防、全省河道堤防、湖泊堤防、江心洲堤防涵洞江苏涵洞河道全省河道（面状、线状）、省属河道（面状、线状）、江水北调主干线、外省河道交通铁路、高速公路、国道湖泊省属湖泊、全省湖泊水库省属水库、全省水库行政区划省界、地区、县、村庄、居民点(3)内部数据内部数据是指调度运行系统中各子系统要用到的一些参数和再生数据等。本系统所涉及的内部数据包括：在线水流仿真模型运行时所需的计算参数（ONLINE_PLAN）、闸洞断面出流系数(ONLINE_GATE_R)，实时水量调配模拟运行所需的湖泊初始条件(REGULA_STATE_A)、系统边界条件(REGULA_BOUNDARY_A)，以及系统集成所需的中间数据。(4)超文本数据超文本数据是指系统中各类静态文档、实时工情信息以及各子系统生成的文档结果等。(5)图形数据 图形图像数据是指在监测、监控过程中涉及的图形、图像、音频、视频数据。(6)结果数据结果数据是指各应用子系统进行分析计算后获得的、可供系统集成和决策者使用的、需要保存的最终数据。本系统涉及的结果数据有在线水流仿真模型的结果数据（ONLINE_OUT）和实时水量调配模拟模型得出的供水量数据（REGULA_DSWATER_A）、水闸调度结果数据（REGULA_GATE_A）以及泵站调度结果数据（REGULA_PUMP_A）。7.4.4逻辑结构设计专用数据库的整体功能的发挥取决于各子数据库之间的输入/输出(I/O)速度和信息量，各子系统的功能也依靠对数据库的信息调用来实现，而且它们之间需频繁调用。数据库的输入/输出(I/O)流程见图７-3。图中，“子系统生成”是指由系统中各子系统的运行后须存入数据库的结果，如在线水流仿真模型的计算结果、实时水量调配模拟模型的计算结果。“辅助输入”指在系统之外使用其它编辑软件编辑生成的信息，如使用GIS系统软件编辑完成的电子地图、使用HTML编辑软件编辑完成的Web页面文件以及用其他应用软件生成的超文本信息。“自动输入”是指由信息采集系统直接存入专用数据库的信息。“录入编辑”则是在系统人机交互界面上编辑生成的，需存入数据库的信息。 图7-3水雨情库计算成果库模型接口库社经信息库考证资料库工情信息库7.5功能设计专用数据库主要功能模块包括：信息接收入库模块、数据查询模块、数据文件生成模块、数据库管理维护模块以及数据输入、修改、删除五个模块，各模块之间的逻辑关系如图７－４。 专用数据库图７－４专用数据库逻辑结构与功能模块示意图7.5.1信息接收处理入库模块信息接收处理入库模块要求能迅速、稳定、可靠地接收来自省厅综合数据库的有关江水北调工程的水雨情信息和工情信息，本次设计针对不同信息采用不同的方式对数据进行处理。对于历史水雨情信息，只需每年对历史库更新一次，在此过程中，需要对数据的完整性和一致性进行检验，做到既能及时更新最新数据，又能找出有变化的数据并将新数据替换入库。对于实时水雨情信息及工情信息，则在每次启动运行系统时，在与数据库连接的同时，将最新信息添加入库即可，考虑综合数据库内的实时数据在某一期间内有可能被改动，所以设计运行系统每一个月对实时库内数据作一次彻底的检验，确保库内数据的可靠性和一致性。这部分工作设计在后台进行。 7.5.2数据查询模块数据查询模块能为用户提供多种数据查询手段，如一定时间范围的特征统计值查询，整个时间序列查询，给定若干限定条件的查询，以及给定确定范围的查询等。通过这些查询手段，使得用户对下一步的决策分析所需数据有个整体认识，为进一步的数据文件生成做好准备。系统查询界面如图７－5：图７－5系统查询模块界面7.5.3信息维护模块信息维护模块帮助用户向数据库中插补、增添新近收到的有关数据，修改数据库中明显存在错误或是无效的数据，删除数据库中已不需要的数据等，使数据库保持良好的一致性和完整性。信息维护模块界面如图7-6。 图7－6信息维护界面7.5.4数据文件生成模块由于调度决策有其应用的特殊性，有关决策分析模型所需的数据有时需要采用数据文件的形式提供。因此，有必要在数据库子系统中建立数据文件生成模块，按照有关模型的要求，通过该模块生成若干个数据文件，然后再经过适当的编辑整理，将这些数据文件有机地组合起来，可形成决策分析所需数据。数据文件生成模块界面如图7-7 图7-7数据文件生成模块7.5.5系统管理模块 系统管理模块主要负责数据库的日常维护和管理，它是运行在服务器端的数据库系统管理软件，为数据库提供维护、备份以及区分不同的访问者、不同访问类型和不同数据对象进行安全性管理。主要模块有安全性管理模块、数据完整性管理模块、并发控制管理模块、数据字典管理模块、数据备份管理模块、数据恢复管理模块以及数据一致性管理模块。其中安全性管理模块负责进行用户授权、口令管理等功能，数据完整性管理模块用于检查数据库完整性，并发控制管理模块用于优化多个用户对同一数据库的访问，数据字典管理模块用于建立和维护数据字典，数据备份管理模块用于进行数据库备份操作，数据恢复管理模块用于恢复已损坏数据，数据一致性管理模块用于保持客户机与主服务器的数据一致。专用数据库系统管理如图7-8。专用数据库图7-8专用数据库的系统管理7.6运行设计7.6.1数据库接口设计综合数据库除了存储、管理各类数据外，更重要的是为系统中其它子系统提供数据接口，以便与应用子系统交换数据，提供服务。在客户机/服务器（C/S）模式下，开发服务器级与客户机级的多个一致性信息检索模块，提供一致的数据访问服务。ODBC可为在异构环境中访问数据库提供统一的接口。应用开发者利用支持ODBC的开发工具，使用ODBC提供的标准函数库，内嵌式SQL语句，实现对数据库的访问，可不必关心数据源来自何种DBMS，只要有相应的驱动程序即可。专用数据库接口设计，拟采用ODBC技术，采用支持ODBC的应用程序开发工具（VB、VC等），开发数据库接口，实现数据库各类数据的动态和实时更新。 7.6.2支持软件专用数据库系统开发采用客户机/服务器（Client/Server）方式，服务器端为Oracle公司（OracleSystemCorporation）的Oracle数据库管理系统，客户端的数据库管理模块用为VB开发的客户端应用程序。 第八章软件系统设计8.1软件系统设计要求8.1.1系统功能设计要求为了方便用户使用，调度运行系统功能设计应满足以下总的要求：(1)集成性好。要求各子系统集成良好，数据调用处理、模型调用等与系统界面控制程序之间的接口要平滑过渡。(2)系统风格一致。各子系统和各功能模块保持一致的风格，不能有突变。(3)界面形象直观、美观。采用电子地图背景和图形用户界面技术（GUI），信息的表达要形象、直观、简洁明了。(4)易操作。系统操作要以菜单、图形、图标等形象化的界面元素为基础，系统整体结构清晰，操作方便，各类使用手册及文档详尽明了。(5)表达形式多样化。适用于多媒体信息表达的，可灵活运用图形、图象、声音、音乐及视频等信息处理技术，起到图、声、像一体的综合表达效果。8.1.2人机界面设计原则1、数据输入界面设计原则数据输入界面是系统的一个重要组成部分。数据输入界面的目标是尽量简化用户的工作，并尽可能地减少输入的出错率。因此，在设计时要考虑尽量减少用户的记忆负担，使界面具有预见性和一致性，防止用户输入出错，并尽可能增加数据自动输入。 数据输入对话设计应考虑这样一些原则，即：（1）确认输入。只有当用户按下输入的确认键时，才确认输入。（2）交互动作。在表项之间移动时采用TAB键或回车键来进行控制。（3）明确取消。如果用户中断了一个输入序列，已经输入的数据不要立即丢弃。（4）确认删除。为避免错误的删除动作可能造成的损失，在键入删除命令后，必须进行特别的确认，然后才执行删除操作。（5）提供反馈。若一个屏幕上可容纳若干输入内容，可将用户先前输入的内容仍保留在屏幕上，以便用户能够随时察看，明确下一步应做的操作。（6）允许编辑。在一个文件输入过程中或输入完毕后，允许用户对其进行编辑，以修改他们正在输入或是先前输入的数据。（7）提示输入的范围。应当提示用户有效输入的范围。2、数据输出显示界面设计原则数据输出显示界面是系统的一个重要组成部分，在进行数据输出显示设计时，应根据系统用户的工作习惯和要求，合理安排屏幕显示信息的画面。选择显示内容应当考虑的准则包括：（1）只显示必需的数据，与用户需求无直接关系的一律省略。（2）在一起使用的数据应显示在一起。（3）显示数据应与用户处理任务有关。（4）在一个显示屏幕上的数据量不应超过整个屏幕面积的三分之一。安排显示结构应当考虑的规则包括：（1）按照目标或属性等要求来进行数据分组。（2）按照有益于用户使用的原则来安排数据。（3）根据一个或多个关键因素将数据分类，然后列表组织数据。屏幕布局时考虑应当考虑的规则包括：（1）应尽量少使用代码和缩写。（2）如果安排了若干个显示画面，最好建立统一的显示格式。（3）提供明了的标题、栏题以及其它提示信息。（4）遵循用户的工作习惯。3、控制界面设计原则设计控制界面的主要功能在于为用户提供能够很容易地控制系统运行的能力。控制界面的用途有两个方面的内容：一是通过控制对话使用户能够访问系统；二是通过用户与系统间的对话来控制系统功能的选择，实现一个具体的功能。只有设置了这样的控制界面，用户才有能力按照其决策思路与习惯的工作模式来控制系统的运行。控制界面的主要方式有：（1）用控制对话选择操作命令。（2）用菜单界面进行控制。（3）用图标表示对象或命令。 8.2系统总控界面及及命名约定8.2.1系统总控界面调度运行系统通过下拉式菜单和功能按钮调用系统的各种功能。1、系统总控菜单设计系统总控菜单设计如下：文件打开工作空间…保存工作空间另存工作空间…----打印…----退出电子地图图层数据加载…图层显示属性设置…注记控制...图例...----空间要素查找...----点查询拉框查询折线查询圆形区域查询缓冲区查询----全显 放大缩小漫游----默认工具数据管理数据库管理分布式信息显示雨量分布式显示湖库水位分布式显示水闸水情分布式显示泵站水情分布式显示河道水位流量分布式显示信息查询雨情信息时段降雨量及降雨过程单站多年时段降雨量及多年平均比较多站当日实时累计雨量多站时段累计雨量湖（库）水情信息湖（库）水位入湖出湖流量过程湖（库）逐月最高最低水位逐年和多年平均入湖（库）流量水闸水情信息水闸水位流量过程水闸水位流量过程与历史典型年比较泵站水情信息泵站抽水过程泵站抽水过程与历史典型年比较河道（含市界断面）站水情信息 河道（含市界断面）站水位流量过程河道站（含市界断面）水位流量过程与典型年比较河道（含市界断面）站多站水位流量过程比较----水闸工情信息泵站工情信息调度原则信息形势分析苏北地区用水流量概图湖库蓄水量预报来水量分区概化图工程概化图模型管理实时水量调配模型在线水流仿真模型调度方案实时水量调配模型方案管理在线水流仿真模型方案管理辅助管理用水定额分析水源组成分析水费统计财务核算----在线水流仿真合格率评价帮助操作帮助关于调度运行系统2、浮动菜单设计 在系统主界面上按下鼠标右键时，会弹出浮动式菜单，可查询相应位置的各类信息。浮动菜单设计如下：雨量过程线湖库水位过程线水闸水位流量过程线泵站水位流量过程线河道站水位流量过程线----不显示雨量信息不显示湖库水位不显示水闸水情不显示泵站水情不显示河道站水情3、系统按钮条设计系统按钮条设计如下：4、系统的总控界面设计系统的总控界面包括：系统标题、系统总控菜单、按钮条、图形窗口及信息提示栏等部分（图8-1）。 图8－1调度运行系统主控界面8.2.2系统模块及全程变量命名约定调度运行系统由多个子系统组成，并且由多个开发小组进行开发，为系统能有效集成，对各子系统或模块的全程变量及函数（子程序）作如下命名约定：专用数据库系统以ZDB_为命名前缀；实时水量调配模型以SSTMZ_为命名前缀；在线水流仿真模型以ZSFM_为命名前缀；系统综合集成部分无命名前缀。8.3基于GIS的图形操作功能设计 调度运行系统是针对以大运河为主干线的苏北地区进行水资源合理配置的系统工程，工作区内有行政区域、水系、调水工程等，因此需要基于以研究对象区域与实时信息复合叠加为背景地图的图形界面。这种图形要求能放大、缩小、漫游、导航定位，故调度运行系统需要提供矢量图形显示及基于矢量图形的信息查询功能。8.3.1GIS开发环境及工具客户端GIS开发环境为Windows98和Windows2000操作系统，使用VB6.0作为程序设计开发工具，选用美国ESRI公司的MapObjects作为GIS开发工具，MapObjects是建立在微软的对象链接和嵌入（ActiveX）基础上。ActiveX是当今得到广泛应用面向目标的软件集成技术。MapObjects地图控件可以直接插入到许多标准的开发环境中，可以通过属性页操作地图，结合VB6.0图形处理，可以充分发挥MapObjects空间数据处理功能，除实现基本的空间数据查询分析外，还实现了空间属性数据与专用数据库基本数据交互式查询功能。8.3.2图形操作功能设计调度运行系统中GIS功能包括工作空间文件操作、图形操作、空间分布式信息查询、空间分布式信息表达等四部分功能。1、工作空间文件操作功能在该系统中工作空间文件是指用户通过该系统保存的主界面空间文件信息，包括图层文件名、图层次序信息、各图层显示比例信息以及在主窗口的中心位置信息等等，文件扩展名.wks，有了工作空间文件则可保证GIS工作状态可复现。在调度运行系统主界面文件菜单中有打开工作空间、保存工作空间、另存工作空间、打印及退出功能，为了界面友好、操作方便，使用方式参照通用软件的文件操作方式。打开工作空间弹出如下界面，通过该界面可选择所要的工作空间文件，打开后系统主界面出现该文件所对应的GIS工作空间。 图8－2打开工作空间对话框界面保存工作空间功能可实现对当前的工作状态进行保存，保存工作空间的内容直接覆盖当前打开的工作空间文件，与通用软件实现该功能类似。另存工作空间弹出如下界面，在该界面可对所要保存的工作空间进行文件命名，文件扩展名为.wks。图8－3另存工作空间界面 地图打印操作实现对当前地图窗口进行打印，在弹出的打印窗口中可选择设置打印机，设置纸张、标题、出版单位、打印比例、图例位置等操作，且可对相关的字体设置，打印窗口如下：图8－4打印设置窗口界面2、矢量图形操作处理功能在调度运行主界面中提供了电子地图菜单，在该下拉菜单中选择相应的菜单项可实现大量图形操作功能，主要包括：电子地图数据加载、图层属性设置、注记控制、显示图类，空间查询功能中有点查询、拉框查询、圆形区域查询、折线查询、缓冲区查询，以及基本的电子地图漫游功能有电子地图的无级缩放、任意方向的漫游、开窗放大等。数据加载窗口中将所有可以加载的数据使用列表框显示，对于已经加载的图层在选择标记框中加于区分，图层查询方式有列表和分类，如下图采用列表显示数据加载窗口。 图8－5数据加载设置窗口界面显示属性设置中可以控制每一层的在多大的比例范围内显示或总是显示，对于面状图层可设置填充色、边框色、填充样式、边框宽度等，对于线状图层颜色、样式、线宽等属性，对于点状图层点的样式等，如水文站可选择水文站的常用符号或其他符号。图层属性设置界面如下：图8－6图层属性设置界面 注记控制用于对面状、线状、点状等图层的标注进行设置，如设置字体、字号、字的颜色、粗体与斜体等。注记设置界面如下：图8－7注记设置界面点击图例菜单可弹出图例窗口，目前图例有泵站、涵洞、水文站等水利工程，图例窗口如下：图8－8图例显示界面 在电子地图的下拉菜单中选择空间要素查找功能可弹出查询界面，在该界面中可实现按图层、字段分类，按字段值查询，图层、字段及字段值均采用下拉列表框，自动显示所有图层及各图层对应的字段，选择字段后字段值列表框中自动列出相应的所有字段值，在字段值框中也可输入文字，采用模糊查询实现选择多条记录，在查询结果中下拉列表显示已选择的结果，如在图层选择江苏大中型水库、字段框中选择名称，字段值中输入“山”字，查询结果有山湖水库、安峰山水库等记录。在该查询界面中选中缩放到被选要素框，则电子地图显示窗口将该图层放大并将被选中要素居中显示。图8－9空间要素查询多值结果界面图8－10空间要素查询缩放到被选要素界面 在电子地图下拉菜单中的点击点查询菜单，则可采用鼠标点击电子地图实现查询功能，鼠标所点中的各图层的要素在属性浏览列表显示。点击拉框查询菜单，则可使用鼠标对电子地图进行拉框选择，在方框内的所有要素值均可在属性浏览窗口中显示，点击圆形区域查询菜单，则鼠标所拉出的圆形区域内所有要素值均可在属性浏览窗口中显示，点击折线查询菜单、则鼠标右键单击所描出的折线所经过的要素均可在属性浏览窗口中显示，点击缓冲区查询菜单，再使用鼠标点击电子地图某一要素，则弹出缓冲区输入对话框，输入查询半径，确定后在搜索半径范围内的要素均可在属性浏览窗口中显示。相关界面如下：图8－11属性浏览窗口图8－12缓冲区输入对话框基本的电子地图漫游功能菜单有全显、放大、缩小、移动等功能，漫游功能也可通过工具栏中快捷按钮实现。操作菜单及快捷按钮如下：　　　　　 图8－13操作菜单及快捷按钮3、空间分布式信息查询空间分布式信息查询：根据各项水利工程的物理分布以及研究区域的地理范围，以电子地图的方式在屏幕上的相应位置利用鼠标直接获取该工程的有关信息。查询项目的选择可通过光标在地图上的位置而智能感知。例如光标移动至一个站点处停下并按鼠标右按钮时，可通过弹出式菜单选择相应的查询项目，菜单内容随移动位置的变化而自动变化（属性自适应菜单），是基于地理位置（电子地图或概化图）直接对某个工程对象（如湖泊、抽水站、水闸、供水区、水文站等）进行信息查询，如光标移动至一个水文站点处停下并按鼠标右按钮，在弹出的菜单中有流量过程线、水位过程线及雨量过程线（在自动搜索范围内有雨量站）和所在行政区（县级）的流量与水量。 图8－14电子地图上的分布式显示菜单图8－15空间分布式查询雨量过程线查询内容可以是实测的结果，也可以是计算的结果。主要包括：各水文站、水位站的水位或流量过程线和数据表格；各抽水站和水闸的抽水流量和过闸流量，各湖泊的蓄水情况，包括湖泊水位、蓄水量、入湖流量和出湖流量过程线和数据。窗口中显示电子地图上所对应站点最近一个月的数据系列及过程线，在该窗口中又可通过下拉列表框选择其他站点和不同的时间段进行查询，对过程线可进行放大或缩小显示等操作。如下图雨量过程及水位过程显示窗口。 4、空间分布式信息表达空间分布式信息表达是将实测数据中最近数据以文字、图形等方式叠加在电子地图背景上显示的功能。可以按雨量、河道水位、湖库水位、流量等进行叠加分布式表达。（1）雨量信息分布式表达在雨量分布式显示选择雨量站窗口中，可按站码列表选择所要显示的雨量站，在站名上双击鼠标左键可直接将该站列入已选择站列表框中，也图8－17雨量分布式表达按编码列表选择站点对话框可选择多个站后点击添加按钮一次已选择站列表框中。点击添加所有站点按钮可将可选站点全部列入已选择站列表框中，三中添加方法均保证在已选站列表框中不重复出现，在可选站列表框中不丢失，要从已选站列表框中删除已选站点，可使用单个删除按钮，或删除全部已选站使用全部删除按钮。点击确定按钮后则所选的雨量站最新降雨情况将在电子地图上分布式显示。按地区列表选择雨量站对话框中，将雨量站按地级市行政区划分开列表选择显示，添加已选站的方法中还可以使用全部添加功能将该地区内的所有雨量站添加至已选站列表框中。 图8－18雨量分布式表达按行政区列表选择站点对话框图8－19雨量分布式表达在电子地图中（2）河道水位信息分布式表达在河道水位分布式显示选择河道站窗口中，可按站码列表选择所要显示的河道站，添加或删除河道站与（1）中操作方法类似。选择了站点后，点击确定按钮则所选的河道站最近水位水位情况将在电子地图上分布式显示。 图8－20河道水位分布式表达按编码列表选择站点对话框按地区列表选择河道站对话框中，将河道站按地级市行政区划分开列表选择显示，添加已选站的方法中还可以使用全部添加功能将该地区内的所有河道站添加至已选站列表框中。 图822河道水位分布式表达在电子地图中图8－21河道水位分布式表达按行政区列表选择站点对话框（3）湖库水位信息分布式表达在湖库水位分布式显示选择湖库窗口中，使用两个列表框，一个用于可选湖库列表，另一个是已选的湖库列表框，选择了需要现实的湖库后，点击确定按钮则所选的河道站最近水位情况将在电子地图上分布式显示。图8－23湖库水位分布式表达列表选择站点对话框 图8－24湖库水位分布式表达在电子地图中（4）流量信息分布式表达在流量信息分布式显示选择流量站窗口中，可按站码列表选择所要显示的监测流量的水文站点，添加或删除河道站与（1）中操作方法类似。点击确定按钮后则所选的水文站最近流量信息将在电子地图上分布式显示。图8－25流量信息分布式表达按编码列表选择站点对话框 按地区列表选择监测流量的水文站对话框中，将水文站按地级市的行政区划分开列表选择显示，添加已选站的方法中还可以使用全部添加功能将该地区内的所有检测流量的水文站添加至已选站列表框中。图8－26流量信息分布式表达按行政区列表选择站点对话框图8－27流量信息分布式表达在电子地图中 8.4信息查询功能设计为了满足苏北地区供需水形势分析的需要，使调度决策者尽快和更好地掌握与分析苏北地区水资源系统的现状形势及未来变化趋势，系统提供了信息查询功能，它能全面地查询实时水雨情、历史水雨情、调水工程工况等信息。系统设计按特定的目的需要，定制信息查询显示界面，用户可按菜单命令或按钮或在电子地图上按鼠标右键，快速地查询到所需信息。设计要求信息查询响应速度快、表达形象直观、清晰简洁、图文并茂。查询的方式分为两种，一种是面向对象的查询，即直接在底图上点击查询对象（如水文站、水位站、雨量站、水闸工程、泵站工程、湖（库）等）进行查询；另一种是菜单命令或按钮式面向条件的查询，用于对某种类别（如“河道水情”，又如“水闸信息”等）中的各种设定条件（时间范围、站名等）进行查询。图为信息查询处理流程。图8－28信息查询处理流程图查询内容主要包括：（1）雨情：调度运行系统所涉及范围内各雨量站点的降雨过程直方图和数据表。 （2）湖（库）水情：工程系统中各湖泊任意时间段的蓄水情况，包括湖泊水位、入湖流量和出湖流量过程和数据表。（3）水闸水情：工程系统中各主要水闸任意时间段的闸上、闸下水位和过闸流量，表示为过程线和数据表。（4）泵站水情：工程系统中各主要泵站任意时间段的上、下游水位和抽水流量，表示为过程线和数据表。（5）河道水情：工程系统中各水文站或水位站的水位或流量过程线和数据表。（6）水闸工情：工程系统中主要水闸当前的工程设备状况，包括：闸门总扇数、可投入运行的闸门扇数及闸门的基本参数等。（7）泵站工情：工程系统中主要泵站当前的工程设备状况，包括：泵站机组总数、可投入运行的机组总数及泵站的基本参数等。（8）调度原则：江水北调工程系统的湖泊水源调度原则；水利枢纽运行规则；江、淮、沂水联合调度原则；洪水期各湖泊洪水调度原则。8.4.1雨情信息查询当年的雨情数据从实时水雨情数据库中读取，往年的雨情数据从历史水文数据库中读取。当年实时的雨情数据从实时水雨情数据库或遥测数据库的时段降雨表（ST_RNFL_R）中读取,实时水雨情数据库以报汛站码为关键字进行查询（5位码）。往年的雨情数据从历史水文数据库的逐日降雨量表（ST_DAYP_H）中读取，历史水文数据库以测站编码为关键字进行查询（8位码）。系统中可供查询雨量信息的测站见表8－1。表8－1雨量站报汛站码和8位测站编码（ST_STINFRN_B）序号雨量站名报汛站码测站编码（8位码）备注字段名STNMSTCDTRNSTPRE1徐州市53129512351502丰县(丰县闸)5590051233750历史雨量用括号中站3沛县(沛县闸)5590251234750历史雨量用括号中站 4邳县(运河)5591151228250历史雨量用括号中站5睢宁53121509399006新沂(新安)5470751132100历史雨量用括号中站7连云港(临洪)5481251133650历史雨量用括号中站8东海(安峰山水库)5492051132650历史雨量用括号中站9赣榆(青口)5474051321500历史雨量用括号中站10灌云547305112880011灌南549975112875012宿迁(宿迁闸)5591751229000历史雨量用括号中站13泗阳(泗阳闸)5592151229100历史雨量用括号中站14沭阳547035112655015泗洪530075093940016涟水(朱码闸)5472451128600历史雨量用括号中站17响水(响水口)5472651129000历史雨量用括号中站18淮阴市(淮阴闸)5302651128500历史雨量用括号中站19淮安(运东闸)5303251021500历史雨量用括号中站20洪泽(高良涧闸)5303051021450历史雨量用括号中站21盱眙530005043790022金湖530125102200023扬州市(万福闸)5301651023400历史雨量用括号中站24宝应530455102350025高邮530145102360026江都(六闸)5301551023350历史雨量用括号中站27泰州530605102430028兴化530715102520029泰县(姜堰)5306151024350历史雨量用括号中站30盐城市530785102730031滨海531165102175032射阳(射阳河闸)5309151026700历史雨量用括号中站33建湖530765102605034阜宁530825102635035大丰531095102815036东台531105102710037海安5306251024500（1）时段降雨量及降雨过程信息查询。实现对任何指定雨量站任何指定时段内降雨总量、最大日降雨量、最小日降雨量和日降雨过程的信息查询，数据源为日降雨数据。如查询当年数据则从实时水雨情数据库的时段降雨表（ST_RNFL_R）中取数据，如查询往年数据则从历史水文数据库的时逐日降雨量表（ST_DAYP_H）中取数据，结果以数据报表和柱状图形式输出（图8－29）。 图8－29时段降雨量及降雨过程信息查询（2）单站多年时段降雨量及多年平均比较信息查询。实现对任何指定雨量站任何指定时段内当年降雨总量、逐年同期降雨总量、同期多年平均降雨量的信息查询，数据源为日降雨数据。当年数据从实时水雨情数据库的时段降雨表（ST_RNFL_R）中读取，往年数据从历史水文数据库的逐日降雨量表（ST_DAYP_H）中读取，结果以数据报表和柱状图形式输出（图8－30）。 图8－30单站多年时段降雨量及多年平均比较信息查询界面（3）多站当日实时累计雨量信息查询。实现对任何指定的多个雨量站从当日8时至此后的任何指定时刻（小时）内实时累计雨量信息的查询。多个雨量站可按流域、水系或区域进行选择，数据源为时段降雨数据，从实时水雨情数据库的时段降雨表（ST_RNFL_R）中读取，结果以数据表形式输出（图8－31）。 图8－31多站当日实时累计雨量信息查询界面（4）多站时段累计雨量信息查询。实现对任何指定的多个雨量站任何指定时段内累计雨量信息的查询。多个雨量站可按流域、水系或区域进行选择，数据源为日降雨数据。当年数据从实时水雨情数据库的时段降雨表（ST_RNFL_R）中读取，往年数据从历史水文数据库的逐日降雨量表（ST_DAYP_H）中读取，结果以数据报表形式输出（图8－32）。 图8－32多站时段累计雨量信息查询界面8.4.2湖（库）水情信息查询根据调度运行系统工作分阶段的安排，本阶段考虑洪泽湖、骆马湖有关信息的查询。当年的湖（库）水情数据从实时水雨情数据库或遥测数据库中读取，往年的湖（库）水情数据从历史水文数据库中读取。实时水雨情数据库以报汛站码为关键字进行查询（5位码），历史水文数据库以测站编码为关键字进行查询（8位码）。洪泽湖水位的代表站为蒋坝站，洪泽湖入湖流量为7个流量站流量的总和，洪泽湖出湖流量为4个流量站流量的总和。具体为（括号中为报汛站码、数据源在实时水雨情数据库中的表标识、测站编码、数据源在历史水文数据库中的表标识）： 洪泽湖水位代表站：蒋坝（53002、ST_RIVER_R，50916500？、ST_DAYZ_H）。洪泽湖入湖流量站（7个）：蚌埠（51078、ST_RIVER_R，？、ST_DAYQ_H）。明光（52956、ST_RIVER_R，？、ST_DAYQ_H）。团结闸（52776、ST_RIVER_R，50908400、ST_DAYQ_H）。泗洪(姚圩)（老）（53007、ST_RIVER_R，50914700、ST_DAYQ_H）。泗洪(姚圩)（濉）（53008、ST_RIVER_R，50912900、ST_DAYQ_H）。金锁镇（53009、ST_RIVER_R，50914900、ST_DAYQ_H）。峰山（53006、ST_RIVER_R，50902300、ST_DAYQ_H）。洪泽湖出湖流量站（4个）：二河闸（53019、ST_RIVER_R，51110301、ST_DAYQ_H）。高良涧闸（53030、ST_RIVER_R，51001751、ST_DAYQ_H）。高良涧电站（53010、ST_RIVER_R，51001800、ST_DAYQ_H）。三河闸（中渡）（53010、ST_RIVER_R，51002700、ST_DAYQ_H）。骆马湖水位的代表站为杨河滩闸（闸上）站，骆马湖入湖流量为3个流量站流量的总和，骆马湖出湖流量为3个流量站流量的总和。具体为（括号中为报汛站码、数据源在实时水雨情数据库中表标识、测站编码、数据源在历史水文数据库中的表标识）：骆马湖水位代表站：洋河滩闸（闸上）（55915、ST_RIVER_R，51107800、ST_DAYZ_H）。骆马湖入湖流量站（4个）：港上（54827、ST_RIVER_R，51101800、ST_DAYQ_H）。运河（55911、ST_RIVER_R，51205100、ST_DAYQ_H）。土山（55923、ST_RIVER_R，51210500、ST_DAYQ_H）。刘集地涵（55942、ST_RIVER_R）。骆马湖出湖流量站（4个）：皂河闸（55913、ST_RIVER_R，51205501、ST_DAYQ_H）。嶂山闸（54701、ST_RIVER_R，51102601、ST_DAYQ_H）。洋河滩闸（55915、ST_RIVER_R，51107801、ST_DAYQ_H）。 刘集地涵（55942、ST_RIVER_R）。湖库站报汛站码和8位测站编码见表8－2。表8－2湖库站报汛站码和8位测站编码（ST_STINFLK_B）序号站名报汛站码水位/流量站码备注字段名STNMSTCDTLKSTQRE1蒋坝53002----8位码未知，5位码加0002蚌埠51078----8位码未知，5位码加0003明光52956----8位码未知，5位码加0004团结闸5277650908400（闸下）5泗洪(姚圩)老）53007509147006泗洪(姚圩)濉）53008509129007金锁镇53009509149008峰山53006509023009二河闸5301951110301（闸下）10高良涧闸530305100175011高良涧电站536225100180012三河闸（中渡）530105100270013洋河滩闸（闸上）559155110780014港上548275110180015运河559115120510016土山559235121050017刘集地涵55942----8位码未知，5位码加00018皂河闸559135120550019嶂山闸5470151102601（1）湖（库）水位、入湖、出湖流量信息查询。实现对任意指定时段内洪泽湖、骆马湖的湖（库）水位、入湖（库）流量、出湖（库）流量的查询，并可与任何指定的历史年份（一个或多个）相同时段湖（库）水位、入湖（库）流量、出湖（库）流量的比较，结果以报表和过程线形式输出（图8－33），并具有图形缩放功能。 图8－33湖（库）水位流量过程信息查询界面（2）湖（库）逐月最高最低水位信息查询。实现对洪泽湖、骆马湖逐月最高最低水位信息的查询，并可与任何指定的历史年份逐月最高最低水位进行比较。结果以报表和过程线形式输出（图8－34）。 图8－34湖（库）逐月最高最低水位信息查询界面（3）逐年和多年平均入湖（库）流量信息查询。实现对洪泽湖、骆马湖任意指定时段内逐年和多年平均入湖（库）流量信息的统计计算与查询，并与当年同时段平均入湖（库）流量进行比较。逐年从1980年开始至当年的上一年为止，多年平均入湖（库）流量以水平线方式表示。结果以柱状图和数据报表形式输出（图8－35）。 图8－35逐年和多年平均入湖（库）流量信息查询界面8.4.3水闸水情信息查询当年的水闸水情数据从实时水雨情数据库中读取，往年的水闸水情数据从历史水文数据库中读取。当年实时的闸上、闸下水位从实时水雨情数据库或遥测数据库的闸坝水情表（ST_DAM_R）中读取,当年实时的过闸流量从实时水雨情数据库的河道水情表（ST_RIVER_R）中读取。实时水雨情数据库以报汛站码为关键字进行查询（5位码）。往年的闸上、闸下水位从历史水文数据库的逐日水位表（ST_DAYZ_H）中读取，往年的过闸流量从历史水文数据库的逐日流量表（ST_DAYQ_H）中读取。历史水文数据库以测站编码为关键字进行查询（8位码）。表8－3为可供查询的水闸的报汛站码和测站编码。 表8－3水闸的报汛站码和8位测站编码（ST_STINFGT_B）序号水闸名报汛站码闸上水位8位码闸下水位8位码过闸流量8位码备注字段名STNMSTCDTGTSTZUGTSTZDGTSTQRE1芒稻闸530845100530051005301510053012江都西闸53635------------3江都东闸536165100575051005751510057514南运西闸536125100320051003201510032005北运西闸530885100495051004951510049516淮安大引江闸5360951001950----510019507泗阳闸559215120610051206101----8刘老涧闸559195120580051205801512058009刘老涧新闸5598051205900----5120590010宿迁闸5591751205700512057015120570111皂河闸5591351205500512055015120550012刘山闸5590851204900512049015122665013解台闸5590651204701512047025120470014沙庄引江闸53630------------15镇湖闸53627------------16嶂山闸5470151102600511026015110260117洋河滩闸5591551107800511078015110780018运西电站节制闸53629510019005100195051002100(总)19运东闸5303251001900510019015100190020二河闸5301951110300511103015111030121三河闸5301051002650510026515100270022高良涧闸5303051001750510017515100175023高良涧电站53622--------5100180023杨庄闸53021510011015100110351001100(总)24盐河闸54722511093005110930251109301(总)25淮阴闸53026511104005111040151110400(总)26淮涟闸54751------------27蔺家坝闸5590451204501512045025120450028蔺家坝闸55904512045015120450251204503电站（1）水闸水位流量过程信息查询。实现对指定水闸任何指定时段内的闸上水位、闸下水位、过闸流量及其组合信息的查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－36），并具有图形缩放功能。 图8－36水闸水位流量过程信息查询界面（2）水闸水位流量过程与历史典型年比较信息查询。实现对指定水闸任何指定时段内的闸上水位、闸下水位、过闸流量及其组合与历史典型年相同类信息的组合查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－37），并具有图形缩放功能。 图8－37水闸水位流量过程与历史典型年比较信息查询界面8.4.4泵站水情信息查询提供泵站的抽水过程及与历史同期的比较等信息的查询。当年实时的泵站上、下游水位和抽水流量从实时水雨情数据库或遥测数据库的抽水站表（ST_PUMPST_R）中读取。实时水雨情数据库以报汛站码为关键字进行查询（5位码）。往年的泵站上、下游水位从历史水文数据库的逐日水位表（ST_DAYZ_H）中读取，往年的抽水流量从历史水文数据库的逐日流量表（ST_DAYQ_H）中读取。历史水文数据库以测站编码为关键字进行查询（8位码）。表8－4为可供查询的泵站的报汛站码和测站编码。 表8－4泵站的报汛站码和8位测站编码（ST_STINFPM_B）序号泵站名报汛站码上游水位8位码下游水位8位码抽水流量8位码备注字段名STNMSTCDTPMSTZUPMSTZDPMSTQRE1江都抽水一站53050--------510056522江都抽水二站53631--------510056533江都抽水三站53632--------51005654抽4江都抽水三站53632--------51005657发电5江都抽水四站53051--------510056556淮安抽水一站536065100190051002000510020007淮安抽水二站53603--------510020508淮安抽水三站53605--------51002055抽9淮阴抽水一站53604------------10淮阴抽水二站53599------------11泗阳一站55918------------12泗阳二站55982------------13皂河站55920------------14刘山北站55909------------15刘山南站55939------------16解台站55907------------（1）泵站抽水过程信息查询。实现对指定泵站任何指定时段内的上游水位、下游水位、抽水流量及其组合信息的查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－38），并具有图形缩放功能。 图8－38泵站抽水过程信息查询界面（2）泵站抽水过程与历史典型年比较信息查询。实现对泵站任何指定时段内的上游水位、下游水位、抽水流量及其组合与历史典型年同期相同类信息的组合查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－39），并具有图形缩放功能。 图8－39泵站抽水过程与历史典型年比较信息查询界面8.4.5河道（含市界断面）站水情信息查询提供河道站（含市界断面）水位、流量过程信息的查询，可进行多站水位流量过程的比较，并可与历史典型年同期水位、流量过程进行比较。当年实时的河道站（含市界断面）水位和流量数据从实时水雨情数据库或遥测数据库的河道水情表（ST_RIVER_R）中读取。实时水雨情数据库以报汛站码为关键字进行查询（5位码）。往年的河道站（含市界断面）水位数据从历史水文数据库的逐日水位表（ST_DAYZ_H）中读取，往年的河道站（含市界断面）流量数据从历史水文数据库的逐日流量表（ST_DAYQ_H）中读取。历史水文数据库以测站编码为关键字进行查询（8位码）。表8－5为可供查询的河道站码和测站编码。 表8－5河道站的报汛站码和测站编码（ST_STINFRV_B）序号泵站名报汛站码水位8位码流量8位码备注字段名STNMSTCDTRVSTZRVSTQRE1高邮(高)5301451003650----2宝应5304551005000----3运河5591151205100512051004蒋坝5300250916500----5泾河5304451004900510049006竹络坝55983--------7马桥55964--------8苏嘴53550--------9殷渡54752--------10官滩53556--------11江都引江桥53057----51005650(总引)Q=Q引+Q排-Q发电12江都引江桥53057----51005651(总排)13江都引江桥53057----51005657(发电)（1）河道（含市界断面）站水位流量过程信息查询。实现对指定河道（含市界断面）站任何指定时段内的水位、流量及其组合信息的查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－40），并具有图形缩放功能。 图8－40河道（含市界断面）站水位流量过程信息查询界面（2）河道站（含市界断面）水位流量过程与典型年比较信息查询。实现对河道站（含市界断面）任何指定时段内的水位、流量及其组合与历史典型年同期相同类信息的组合查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－41），并具有图形缩放功能。图8－41河道站（含市界断面）水位流量与典型年比较查询界面（3）河道（含市界断面）站多站水位流量过程比较信息查询。实现对多个指定河道（含市界断面）站任何指定时段内的水位、流量及其组合信息的查询。结果以数据报表和过程线形式输出（图8－42），并具有图形缩放功能。 图8－42河道（含市界断面）站多站水位流量过程比较信息查询8.4.6水闸工情信息查询查询江水北调工程系统各控制性水闸的现状工情信息，据此生成实时水量调配模拟计算的工程规模约束条件。查询内容为各水闸当前的工程设备状况，包括：可投入运行的闸门扇数、检修闸门扇数、闸门检修计划等，结果以报表形式输出（图8－43）。 图8－43水闸工情信息查询界面8.4.7泵站工情信息查询查询江水北调工程系统各抽水站的现状工情信息，据此生成实时水量调配模拟计算的工程规模约束条件。可查询内容为各抽水站当前的工程设备状况，包括：可投入运行的机组台数、检修机组台数、机组检修计划等，结果以报表形式输出（图8－44）。 图8－44泵站工情信息查询界面8.4.8调度原则信息查询为了辅助调度决策人员拟定下一阶段供水调度预案，通过对专用数据库中的江水北调工程系统、湖泊、水利枢纽水利工程基本信息描述表、调度原则数据表等基础数据进行处理，使本模块具有如下功能（图8－45）：（1）查询江水北调工程系统现行调度原则，结果以文本形式输出；（2）查询各湖泊水源调度原则，结果以文本形式输出；（3）查询各水利枢纽运行规则，结果以文本形式输出；（4）查询各湖泊洪水调度原则，结果以文本形式输出。 图8－45调度原则信息查询8.5供水形势分析功能设计用供水流量概化图、湖库蓄水量图表、预报来水量图表等方式提供苏北地区供水形势分析信息。8.5.1苏北地区用水流量概图用供水流量概化图的形式表示主要泵站、水闸、河道、湖库的水情信息（图8-46）。 图8-46苏北地区用水流量概图8.5.2湖库蓄水量用图表方式表示苏北地区主要湖库的蓄水量（图8-47）。图8-47苏北地区湖库蓄水量图表 8.5.3预报来水量用图表方式表示苏北地区主要湖库的预报来水量（图8-48）。图8-48湖库预报来水量图表8.6系统辅助管理功能设计系统辅助管理模块功能包括：（1）统计分析各供水河段、各行政区域的实际用水量，并依据农田灌溉面积，计算用水定额；（2）对各供水河段分析不同的水源组成，统计分析江水、淮水、沂水的组成比例，对该河段的用水按同比例分摊；（3）按既定水价，统计各行政区域的水费总额； （4）通过各工程运行数据（流量、发电量、水量、运行台时、成本、效率）的统计分析，对系统运行进行财务核算；（5）在线水流仿真模型合格率评价。对已有遥测水位的断面，将在线水流仿真模型的计算结果与实际遥测的数据进行比较，统计误差在允许范围内的合格率。8.6.1用水量与用水定额分析8.6.2水源组成分析8.6.3水费统计8.6.4财务核算8.6.5在线水流仿真模型合格率评价8.7系统操作帮助用Windows的帮助文件提供系统的操作指南信息。 第九章系统集成方案设计调度运行系统软件由信息查询、基于GIS图形处理、来水预报模型、需水预测模型、实时水量调配模型、在线水流仿真模型和专用数据库等组成，各组成部分是相对独立的子系统，在调度运行系统中各自实现相应的功能，调度运行系统是由这些密切相关的子系统构成的有机整体。为了各子系统组合成一个完整的调度系统，系统综合集成工作除了开发系统GIS平台及分布式信息查询等功能外，还必须对各子系统进行集成开发，形成一套行之有效的集成方案，使得整个调度运行系统呈现在调度人员面前的是一个完整的有机协调的整体。系统集成方案设计包括实时水量调配模型集成设计、在线水流仿真模型集成设计、来水预报模型集成设计、专用数据库集成设计等。调度运行系统主界面菜单中包括对实时水量调配模型、在线水流仿真模型的调用菜单，以及实时水量调配模型调度方案管理、在线水流仿真模型运行方案管理菜单。以下对各模型及专用数据库集成设计详细描述。9.1实时水量调配模型集成设计实时水量调配模型输入和输出操作直接与数据库交换，在数据库中建立模型方案参数库、输出结果库，输出结果库包括泵站抽水流量表、过闸流量表、市界断面过水流量表、湖泊水位表、供水区平均供水量表等，方案参数和输出结果均用方案号为主键或外键形成关系表。实时水量调配模拟模型开发工具与系统综合集成开发工具相同，从而可使所有代码均集成在同一个系统中，集成设计主要任务是系统变量命名设计和接口设计。实时水量调配模拟模型的各模块命名均加上前缀SSTM_，该前缀为实时水量调配模型的所有模块区别其他模块的识别码，调配模型的全局变量同样加上前缀SSTM_，以区别其他系统的全局变量。 在调度系统主界面中提供调用模型运行菜单，以该菜单作为模型与系统的接口，通过点击菜单可进入该模型的主控界面，为了使调度人员对整个系统的操作在较短的时间内熟练掌握，对模型运行方案参数设置界面、运行交互界面及结果查看界面等与调度运行系统的其他界面在设计在风格上保持一致。9.2在线水流仿真模型集成设计在线水流仿真模型开发工具与系统综合集成开发工具不同，系统集成设计工作较为复杂。9.2.1模型的运行环境描述在线水流仿真模型的核心算法集成在一个可执行文件中，该可执行文件为YUNHE.EXE。该执行文件的运行环境为中文DOS7.0系统，在中文WINDOWS98或更新的中文WINDOWS操作系统均带有中文DOS系统，所以在目前流行的WINDOWS操作系统中可直接调用YUNHE.EXE程序。为了使调度运行系统在调用该模型时不出现DOS窗口的突变现象，在开发系统调度运行系统时采用一定的技术屏蔽DOS窗口，使得调用该模型时在界面中不出现DOS窗口。因为该模型是一个独立的执行文件，为了让调度运行系统知道模型运行进度，必须建立一个接口文件YUNHE.STATE，接口文件只有一个变量STATE。在开始调用模型运行时，由调度运行系统向接口文件写入初值0，使得STATE为0，模型运行过程不断改变STATE值，随着模型运行STATE值在变大，直至运行结束时写入结束标记值，同时调度运行系统不断读取该值，从而在调度运行系统界面中就可反应出模型运行进度。9.2.2接口文件 在线水流仿真模型运行的输入参数和输出结果均为数据文件格式，而用户需要可视化的通用的窗口模式进行参数处理和结果查询，且要求结果可再现及回顾式显示和管理，从而要求大部分输入参数和输出结果数据均要求在数据库中存储。在模型本身及与数据库和调度运行系统之间存在如下接口文件。①模型内部使用的相对固定的文件模型基本参数文件YUNHE.PARAMETER：保存迭代水深的许可误差、河网结构加速因子、长度单位转换系数、计算时间步长等。河网结构文件YUNHE.NET：保存河网结构关系，有河道数、河道连接关系、河道长度等。②从数据库中生成的数据数文件泵站水闸运行过程文件YUNHE.PUMP_GATE：泵站水闸在某时段的过流量，泵站水闸特性参数闸门底高、门数、在河道中位置等系列。模型边界条件YUNHE.BOUNDARY：包括上下游水位流量边界条件，和用于率定的中间水站数据，每一边界条件为时间段的系列值。测向汇流文件YUNHE.LETARAL：对研究区内有流量贡献的汇流量，旁侧入流给定数据，每个汇流断面对应某时段的系列值。③通过人机对话输入的文件模型接口参数文件YUNHE.RUN：该文件包括模型起止运行时间、水位流量输入数据时间间隔、输出时间间隔、模拟计算时间等，共7个数据，详见接口参数方案集表。闸洞出流系数文件YUNHE.COEFF：各闸洞出流系数，每个闸洞对应某时段的系列值。④模型输出文件模型总输出文件YUNHE.OUT：模型本身校正及检查使用的输出文件。供入库用的输出文件YUNHE.DRAW：模型运行结果中给用户查询使用的入库文件。当调度人员需要模拟调度方案的可行性时，以上输入文件②（从数据库中生成的数据数文件）用户也可通过人机界面输入。9.2.3运行流程运行该模型需要完成输入参数准备、参数文件生成、运行模型、整理输出文件、写入数据库等步骤。 模型输入参数包括相对固定数据和调度人员经常改动的数据及从数据库中生成的数据三部分。相对固定数据有河网结构、断面参数、曼宁系数等，该部分数据见接口文件中的①模型内部使用的相对固定的文件。调度人员需要改动的数据在调度运行系统中提供可视的窗口输入界面，该部分数据有模型调度运行开始时间、模型调度运行结束时间、水位或流量输入数据的时间间隔（如果时间间隔不是常数，该参数置零）、实测数据和输入过程线的取值点数、模拟计算时间、计算起始步长、输出间隔，以及每时段各闸洞的出流系数，调度运行系统直接将这些数据生成的数据文件，见接口文件中的③通过人机对话输入的文件。从数据库中生成的数据数文件有泵站水闸运行过程、模型边界条件和各断面汇流量等,见接口文件中的②从数据库中生成的数据数文件当模型输入参数文件全都准备完后，则可开始运行该模型，运行该模型由调度人员在可视窗口中点击命令按钮实现，运行过程中为用户显示模型计算进度提示，运行结束后可在模型结果查询模块查看分析结果，经多次试运行后，调度人员认为合理，则保存该方案，同时调用输出文件整理模块将模型运行的结果文件转换到数据库中。运行该模型的数据处理流程如图9－1。 图9－1在线水流仿真模型的集成数据处理流程图生成新方案模块在线水流仿真模型数据转换模块参数生成模块是否合理数据转换模块准备参数生成模型输入数据结果分析模块计算并生成输出数据数据转换模块将模型输出数据写入临时库中查看及分析模型计算结果将模型输出数据写入数据库中生成一个有效方案否是 输出文件整理模块需要将模型运行结果转换到所对应的方案数据库中，输出文件内容有河网中各河道水面线、各断面水位和流量过程等，每一方案对应一套输出数据，从而可保证各方案的计算结果均可重现。9.2.4方案运行方案运行对话框中有新建方案、保存方案、准备模型参数、运行当前方案等命令按钮，在该窗口中可在方案列表中选择已有方案号查看已有方案信息。方案参数准备完后，在对话框中点击准备模型参数后，再点击运行当前方案命令，则开始运行该方案。人机对话参数输入窗口见图9－2。图9－2在线水流仿真模型方案参数设置对话框9.2.5查看方案结果 系统提供模型运行结果可视化查询，可查询的内容有河网中各河道计算水面线与实测水面线对比显示、各段面的水位流量过程计算值与实测值对比显示。河道水面线查询采用多文档标签显示河网中各河道水面线，每一标签对应一条河道，当调用该模块时显示采用当前方案运行结果，或显示最新的方案运行结果，同时提供列表框可选择方案查询河道水面线。在每一标签可选择查询的时间范围，默认的时间范围是模型计算的起止时间，对河道水面放大显示鼠标所选择的有效范围，选择缩小显示为放大显示相反过程，在水面线图形显示同时提供数据列表查询。在该窗口中可通过点击修改模型参数按钮进入模型方案参数设置模块，通过点击查看水流量过程按钮可进入水位流量过程查看模块。图9－3河道水面线查看对话框水位流量过程查看模块用多文档标签显示各子系统中的断面或监测站的水位或流量过程，当调用该模块时显示采用当前方案运行结果，或显示最新的方案运行结果，同时提供列表框可选择方案查询水位流量结果 在每一标签可选择某一监测站或断面查询，可选择所要查询的时间范围，默认的时间范围是模型计算的起止时间，对水位或流量可放大显示鼠标所选择的有效范围，选择缩小显示则为放大显示相反过程，在水位流量过程显示同时提供数据列表查询。在该窗口中可通过点击修改模型参数按钮进入模型方案参数设置模块，通过点击查看河道水面线按钮可进入河道水面线查看模块。图9－4水位流量过程结果查看对话框9.2.6方案管理方案管理模块界面中的组件有方案下拉列表框、删除当前方案按钮、查看水面线按钮、查看水位流量过程按钮、方案参数文本框和列表框等。 图9－5在线水流仿真模型方案管理对话框对在线水流仿真模型方案管理采用两个数据表实现，对某一个具体方案模型运行的输入数据保存在专用数据库中，即调度运系统的ORACLE库，可用方案号（用户命名的方案名与保存方案的时间,年月日时分秒）为主键进行查询。与方案管理相关的表结构见数据库设计。9.3来水预报模型集成设计来水预报模型是一个可单独运行的系统，调度运行系统不对其进行运行控制，该模型与调度运行系统的数据交换通过数据库为中间环节进行。在调度运行系统专用数据库中建立存储来水预报模型预报结果的若干接口数据表，来水预报模型将预报结果写入接口数据表中，调度运行系统在需要时从接口数据表中读取来水预报结果数据。在调度运行系统实时水量调配模型运行集成界面中提供调用来水预报模型预报结果数据的程序模块。 与来水预报模型接口的数据表结构请参见专用数据库设计部分。来水预报模型集成运行流程见图9－6。是否运行来水预报模型调度人员实时水量调配模型运行来水预报模型将预报结果写入专用数据库专用数据库提醒调度人员否是实时水量调配模型读取预报结果模块预报结果是否可用否是图9－6来水预报集成运行流程图9.4专用数据库集成设计访问语句数据集数据集系统中访问数据库各功能模块数据库访问接口专用数据库读写命令图9－7数据访问示意图专用数据库是为调度运系统运行使用的专有数据库，调度运行系统其他子系统均直接与专用数据库交换数据，不从其他数据库中读取数据或写入数据，其他子系统与专用数据库的连接操作采用微软公司的专用数据库访问接口，专用数据库访问接口可使数据访问速度有明显提高。数据访问示意图（图9－7） 在调度运行系统中提供了菜单接口，用于访问专用数据库的数据管理模块，该模块开发工具采用与综合集成开发工具相同，系统集成工作可直接将数据管理模块嵌入调度运行系统中。专用数据库的数据管理模块命名均加上前缀ZDB_，该前缀为专用数据库的数据管理模块区别其他模块识别码，专用数据库的数据管理模块的全局变量同样加上前缀ZDB_，以区别其他系统变量。 第十章项目实施计划10.1项目管理10.1.1项目管理形式本项目的业主是江苏省苏北水资源配置监控调度系统工程建设管理处，用户是江苏省防汛抗旱办公室，系统开发方是南京水利科学研究院。本调度运行系统同时又是水利部948项目（引进国际农业先进技术项目）。项目的实施将按照与业主的签定的技术合同和招标文件的要求，满足用户的需求，在水利部948项目管理办公室和江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程质量检查组的指导下，完成系统开发任务和引进设备的消化吸收工作。10.1.2项目组织形式由南京水利科学研究院水文水资源研究所组织有关人员承担实时调度模型和在线水流仿真模型开发、数据库开发、系统集成、项目管理等本系统的开发任务。根据项目开发和组织工作需要，下设５个子项：（１）总体设计和系统集成；（２）实时水量调配模拟（含需水预测）；（３）在线水流仿真模型；（４）专用数据库；（５）引进设备和软件购置（兼项目管理）。 10.1.3人员分工姓名职称学历承担工作刘　恒教授级高工硕士项目总负责吴永祥教授级高工硕士技术负责、总体设计和总体集成子项负责毛凤莲高级工程师硕士技术负责、引进设备和软件购置、项目管理邹　鹰教授级高工硕士实时水量调配模型子项负责沈福新高级工程师硕士专用数据库子项负责赵棣华教授级高工研究生在线水流仿真模型负责李禔来教授级高工硕士在线水流仿真模型负责汪德瓘教授硕士在线水流仿真模型开发郭　方高工工程师硕士实时水量调配模型开发陈晓燕工程师硕士专用数据库开发雷四华助理工程师学士总体集成系统开发10.1.4项目组主要成员工作基础刘恒：现任南京水利科学研究院副院长、教授级高工、联合国教科文组织国际水文计划中国国家委员会副秘书长、世界气象组织水文委员会负责水资源可持续发展咨询专家、国际水资源协会委员等。近年来主持完成的与本项目相关的主要项目有：（1）主持完成了水利部示范项目“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究”、“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案初步设计”项目。（2）主持完成了国家九五科技攻关项目专题“内蒙古西部水资源开发利用、环境保护与经济可持续发展研究”。（3）主持完成了世界银行委托的咨询项目“中国水行动计划” 。该项目共包括4个方面内容：防洪、投资计划、水资源管理、水价改革研究。作为总课题负责人和水资源管理课题负责人，提出了符合中国特色的流域水资源管理对策，并与外方专家一道向世界银行提出了咨询报告。（4）澜沧江流域水资源开发与可持续发展研究”是国家科学基金的重点项目的部分内容，同时又是云南省科委委托的省九五重点攻关项目，对澜沧江流域的资源综合开发、规划与管理模型研究等提出了重要研究成果。吴永祥：现任南京水利科学研究院水文水资源研究所副所长，教授级高级工程师。中国水利学会计算机应用专业委员会委员、遥感专业委员会委员。近年来主要从事以三峡水库建设为中心的长江防洪系统、南水北调中线工程的调度运行管理、苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统等方面的研究。获得了水利部科技进步一等奖、国家科技进步二等奖等多项奖励。完成的相关项目有：（1）“江苏苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究”和“苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段实施方案初步设计”，主要参加人，决策支持系统部分负责人。（2）“广州市三防指挥系统工程可行性研究暨初步设计”，技术负责人之一。（3）天津市城市防洪信息系统工程决策支持系统初步设计，技术负责人之一。（4）“深圳市水务信息化十五规划”，技术负责人。（5）“国家防汛指挥系统工程”GIS技术试验，技术负责人。（6）水利部“948”项目引进国际先进农业科学技术项目“都市防洪排涝水情仿真和灾情评估系统”，技术负责人之一。毛凤莲： 现任南京水利科学研究院科研处副处长，高级工程师。任江苏省水利学会理事、现场统计学会委员、海洋湖沼学会水文气象专业委员会委员。主要从事气候变化影响、水资源开发利用领域的科研、工程咨询活动和科研管理工作。近年来承担的相关项目有：“江苏苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究”和“苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段实施方案初步设计”，项目负责人之一。邹　鹰：现任南京水利科学研究院水文水资源所水文基础理论研究室主任，教授级高工。主要从事水资源系统分析研究，研究领域涉及到防洪系统分析与模拟、水资源调度决策分析、防洪工程优化设计、水资源调度决策支持系统研制开发等。近年来，主持完成了全国防洪规划专题研究项目“人类活动对防洪能力的影响研究与现有防洪系统防洪能力评价”、水利部水利科技重点项目“长江防洪决策支持系统的实施和应用”、水利部水利水电科学基金项目“防洪调度决策专家系统关键技术的研究”、“深圳市‘三防’决策支持分系统初步设计”等项目。“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究”、“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案初步设计”项目主要完成人。赵棣华：南京水利科学研究院水文水资源所教授级高工，多年从事水环境和数学模型方面的研究和开发工作。承担过的项目包括：南水北调工程对汉江水质的影响；美国佛罗里达州Kissimmee河生态恢复工程；美国俄亥俄河Olmsted移动围堰的泥沙冲刷，三峡水库防洪调度与泥沙冲淤关系研究；福建木兰溪截弯取直防洪工程引起的河道冲淤变化等工程；研制开发水流及水质、泥沙二维数学模型及相应的程序包。MEBCS和RBFVM—2D分别应用于下列工程：美国佛罗里达州Kissimmee河水流模拟；美国俄亥俄州移动式围堰泥沙模拟；美国佛里达大沼泽地水流模拟；中国汉江水流水质模拟；美国旧金山湾及三角洲地区盐侵模拟；泥沙输送模拟；三峡防洪调度与泥沙冲淤关系模拟；负责改进美国陆军工程兵团HEC—6 程序并应用于三峡泥沙计算；应用优化技术于长江口南支含沙量计算等工作。“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究”、“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案初步设计”项目主要完成人。李禔来：现任南京水利科学研究院水文水资源所水环境与水生态研究室副主任，高级工程师。从事河流、河口、海岸水流和泥沙的数学模型研究工作，先后建立了三角形网格、四边形网格、边界拟合网格的二维和三维水流和泥沙数学模型计算程序并用于长江口、黄骅港、庄河海域、灌河口以及庄河电厂、淮阴电厂温排水等工程。在《中国科学》等刊物上发表论文十篇，撰写科研报告十余篇，其中《河口海岸泥沙数学模型研究》获1998年度水利部科技进步一等奖。是江苏省“333工程”第三层次培养对象。近年来承担了陈家港外航道整治潮流数学模型研究、国家重点工程长江口深水航道悬沙回淤数学模型研究、江苏灌河灌云段岸线建港条件研究、辽宁省重点工程锦州港二港池工程潮流数学模型研究、江苏淮阴电厂扩建工程温排水数值计算等工作。沈福新：南京水利科学研究院水文水资源所高级工程师，主要从事水文水资源方面的研究。涉及到防洪系统分析、水利信息系统、防洪决策风险分析等专业领域。参加完成的相关项目有：国家“七五”重点科技攻关项目“长江防洪系统研究”专题研究工作、国家“八五”重点科技攻关项目“长江防洪系统研究”课题、“长江防洪决策支持系统研究”专题研究、长江防洪决策支持系统的实施和应用、江苏省大运河监测调度系统软件开发、人类活动对现状防洪能力的影响等。是“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究”、“ 江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案初步设计”项目的主要完成人。10.2进度计划10.2.1系统分析时间：2002年4月下旬～７月上旬。工作内容：(1)充分了解研究区自然地理、社会经济、工程现状、供用水概况、调度运行系统概况，分析现行调度运行存在的主要问题。(2)分析系统应用需求、功能需求、信息需求与流程、针对实时水量调配模拟模型、模型在线水流仿真模型、专业数据库和系统综合集成开发需要，确定系统开发目标。(3)提出新系统组成和总体逻辑结构，设计系统功能。(4)完成调度运行系统分析说明书。10.2.2系统设计时间：2002年6月～2002年12月。工作内容：(1)系统详细设计。在总体设计基础上，详细设计是要确定每个模块内部的详细执行过程。详细设计阶段包括数据库设计、代码设计、输出设计、输入设计、人机对话设计、处理过程设计以及系统说明书等。(2)建立系统开发的软件和硬件环境。在详细设计的同时，开始采用1：25万数据进行MO和ArcIMS的试验开发，争取在二个月的时间内初步解决开发技术问题。(3)在根据用户需求提出的系统设计初稿的基础上，结合系统开发的实际研究深度，不断完善设计方案。 10.2.3模型开发2002年5月～8月：根据实时水量调配模拟、在线水流仿真计算的需要，系统收集整理相关基本资料，并对模拟计算需要，而目前尚未系统归纳整理的资料进行系统分析，在用户配合下，初步完成模拟计算所需各种基础资料的准备工作。进行专用数据库的初步开发。进行人机交互式调度平台及信息查询系统的开发，并提交初步成果。开发过程中不断与模型开发人员交流，并征求用户意见。2002年6月～8月：对实时水量调配模拟计算流程进行系统分析，建立分析计算模型，并初步完成模拟计算模型的用户界面设计。2002年8月～10月：编制洪泽湖、骆马湖的年调度图，并通过与用户协商建立微山湖的调度运用基本原则。2002年7月～12月：根据上述建立的分析计算模型和用户界面设计，进行程序编码，初步建立实时水量调配模拟模型系统，并利用前述准备好的基本资料进行模型的率定和检验。10.2.4系统集成2002年9月～12月，进行来水预报模型、需水预测模型、实时监测系统、实时水量调配模拟模型、在线水流仿真模型和专用数据库等综合集成，提交试运行。根据用户和模型开发人员意见，开发和调整人机交互式调度平台，丰富和调整信息查询系统功能，实现整个系统的集成，成果提交用户试运行。10.2.5系统试运行2003年１月，完成系统的安装调试，并在业主、用户代表、工程质量检查组代表在场时完成安装试检验，质检工程师签发安装调试合格证；初步验收合格后，系统投入试运行。 2003年1月～5月：通过与用户共同协商，充分考虑用户在试运行过程中遇到的各种问题，完善系统设计方案，对软件系统进行补充、修改和完善。同时对用户进行相应的技术培训指导，帮助用户独立掌握软件系统的使用。2003年5月开始：作为调度运行系统的一个重要组成部分，正式提交给用户投入实际运行，并同时提交相关的软件的技术说明、使用手册以及技术报告。10.2.6系统维护系统维护期系统初步验收合格后18个月内。系统开发计划进度见图10-1江苏省苏北水资源配置监控调度系统工程调度运行系统开发进度图。 图10-1　江苏省苏北水资源配置监控调度系统工程调度运行系统开发进度图进　　度４５６７８９101112１２３４５６７８９101112１２３４５６123456789101112131415161718192021222324252627系统分析系统详细设计模型开发系统集成系统试运行技术培训 10.3项目实施控制10.3.1项目前期计划项目开发单位按照《苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究》、《苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案（初步设计）的综合数据库系统、调度运行系统、决策支持系统》、《江苏省苏北地区配置监控调度系统工程调度运行系统开发合同书（合同编号：SPJDI-0402）》、《苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统招标文件（合同编号：SPJDI-0402）》、《引进国际先进水利科学技术合同书〈水资源调度运行系统〉（项目编号：200214）》等文件的要求，编制《苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统系统分析说明书》和《江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统设计说明书》，制定项目实施计划。10.3.2项目进度检查（１）业主和用户在工程建设质量检查组的指导下进行进度控制。业主和用户要经常地、定期地对项目承担单位的进度执行情况进行跟踪检查，发现问题及时督促承担单位及时采取有效措施加以解决。（２）项目承担单位的项目负责人和项目管理人员负责进行如下计划控制工作：计划执行中的跟踪检查。定期或不定期地收集反映实际项目进度的有关数据；对收集的数据库进行整理、统计和分析，形成与计划具有可比性的数据资料；实际进度与计划进度的对比，通过比较了解实际进度比计划进度拖后、超前还是与计划进度一致。10.3.3项目计划调整（1）影响项目实施计划的因素“江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程” 作为水利现代化的示范项目，其调度运行系统的开发工作具有很强的科研成分，在系统开发中诸多因素都可能影响项目的实施进程。除了开发方的组织协调、力量投入等主观努力方面的因素以外，以下两方面的因素也影响系统开发进程的重要方面：①对系统的认识深度以江水北调输水主干线为主的苏北地区水资源系统由长江水、淮河水、沂沭泗水等多种水源组成，兼负有供水、排涝、防洪、航运等功能，目前建有泵站、水闸、船闸、涵洞等设施几百处，航运、灌溉渠首、排水渠道纵横交错，系统内有洪泽湖、骆马湖、微山湖等大型湖泊，是一个非常复杂的水资源大系统。研制如此复杂的一个水资源系统的在线仿真、优化调度模型，是一项开创性的工作，技术上有许多困难。目前在水资源系统仿真、优化调度和流域的防洪调度模型研制方面，国内已经做了大量的工作，开发研制了一系列水资源系统分析调度模型软件等，但这些成果以规划和战略性分析为主，距实际运行还有一定距离，如何应用已有的研究基础，并吸收国外成功运行的类似的仿真、调度系统的经验，建设苏北水资源调度运行系统，会遇到大量预期以外的困难。②系统开发所需资料的准备情况系统开发所需的资料包括已有资料和需要收集或测量得到的资料，和需要通过系统工程的信息采集等系统建成并投入运行后方可提供的实时监测资料等。这些资料的准备情况将直接制约着调度运行系统的开发进程和研究深度。（２）实施计划调整的程序在项目计划控制过程中，出现实际进度与计划进度不一致时，项目负责人和项目管理人员必需认真寻找产生进度偏差的原因，分析进度偏差对后续工作产生的影响，并采取必要的进度调整措施，以确保计划总体目标的实现。具体程序包括：分析产生进度偏差的原因；分析进度偏差对后续工作的影响；确定影响后续工作和总工期的限制条件；采取进度调整措施；实施调整后的进度计划。（３）实施计划调整的控制计划调整要经业主、用户和开发方协商取得一致意见，并以会议纪要、备忘录或其他技术文件的形式予以记录。 10.3.4项目质量控制（１）开发前期质量控制业主和用户要认真审查项目承担单位的技术资源，审查其是否具有完成开发工作并确保质量的技术能力及管理水平。（２）开发进程中质量控制开发方要根据合同书及有关技术文件的要求，对研究开发过程进行严格、有效的控制，确保系统开发的质量。开发方负责编制项目的《系统分析说明书》和《系统设计说明书》，业主和用户要对设计的可行性、合理性、可靠性进行审核，并协助开发方完善上述文件，以作为系统开发的指导文件。系统开发中的重要交接检查，应按验收规定并经工程建设质量检查组审核。组织定期和不定期的会议，及时分析和通报系统开发的质量状况，并协调有关单位间的业务活动等。（３）系统安装调试后的质量控制按有关技术文件确定的标准和办法，对完成的各子系统和系统集成进行验收检查并经工程建设质量检查组审核。按要求进行试运行并完善系统。审核开发方提供的成果报告和有关技术文件。整理有关系统开发的技术文件，并编目、建挡。10.3.5项目信息管理（１）项目信息范围各类技术文件；业主和用户提供的系统开发所需的各类资料和数据；现场调查研究产生的各类信息资料；系统开发进程中产生的各种信息；业主、用户和开发方之间交流、沟通的记录信息； 完成的各类中间成果和最终成果的技术文件等；其他与项目有关的信息。（２）项目信息传递业主、用户和开发方之间，项目组内部可通过下列方式进行信息传递：指定专人负责项目信息传递；通过、电话、传真、Email等方式进行项目信息传递；通过会议方式进行项目信息传递，包括会议、例会、特别会议。（３）项目信息整理对项目信息要进行如下整理工作：分类整理；对数据信息进行分析和计算；对整理加工后的信息，进行编辑和归档保存。10.4技术培训和技术服务10.4.1技术培训开发方负责对委托方的技术人员进行培训。对委托方指定的人员从系统的基本原理、安装操作、运行管理三个方面进行培训，培训方式包括技术讲解、操作示范、参观学习和其它必须的业务指导和技术咨询，确保培训人员对系统基本原理、技术特性、操作规范、运行规程、管理维护等方面获得全面了解和掌握。除上述培训外，开发方将在现场组织对系统的安装调试进行技术示范和业务指导。10.4.2技术服务在系统分析、详细设计、开发和试运行期间提供相关的技术服务。10.4.3技术资料试运行期满后，向委托方提供下列正式文件：(1)安装手册： 作为系统安装工作的指南，包括安装现场所需的其他说明。(2)测试手册：包括对系统的硬件要求和软件要求的测试；包括测试计划、步骤和功能的测试报告，综合测试及验收；测试报告。(3)维护手册：包括有关软件的说明书、原理及操作手册；安装及准备步骤；维护步骤(预防及纠错措施)。(4)用户手册：详细地介绍最终用户的操作指令，使用户能独立地操作应用系统；包括命令和执行步骤或每一命令之间的响应以及最终用户所须的操作和维护步骤。(5)系统操作手册：提供操作步骤的详细说明；包括有关初始化和干预步骤的完整信息，可能发生的错误/诊断/报警信息，以及详细的补救措施。(6)技术报告：详细介绍模型的理论原理，包括方法描述、应用检验、精度评价；说明软件开发的技术细节，包括程序流程、与其他相关系统的连接、开发工具及对系统的硬件要求。10.5引进设备和软件的购置和消化吸收作为水利部948项目，该项目将根据《引进国际先进水利科学技术合同书〈水资源调度运行系统〉（项目编号200214）》和本项目需要，引进国外先进的流域模型系统、地表水模型、流域规划管理模型和部分配套软硬件设备。10.5.1引进设备(1)流域模型系统（WMS6.0）：从美国引进，它是利用GIST数字地形资料的流域水文模型系统。WMS包括了一组可以直接在系统中运行的水文模型：流域降雨径流模型、洪水频率估算模型、水文和水质过程模拟模型等； (2)地表水模型系统（SMS）：由美国陆军工程兵团开发，美国科学软件集团负责推广，它是支持Windows和UNIX系统的水动力学模型图形化的前后处理器。它包括二维有限元分析软件包RMAZ，HIUELZD，SEDZDWES（USACE-WES），FESWMS（FHWA），和一维回水曲线WSPRO的界面；(3)流域规划管理模型（RIBSIM6.3）：有荷兰Delft水工研究所开发，是模拟流域内不同水文条件下水资源分配的通用模型，是进行来水、回水和供需分析的综合性工具，使用户能够评估流域内基础设施、运行和需求等有关方案在水量和水质方面的效果。(4)其他所需的软硬件设备。业主、用户和开发方按照《引进国际先进水利科学技术合同书〈水资源调度运行系统〉（项目编号200214）》的要求，完成各自的工作，并提交相关成果。10.5.2计划进度2002年3月-2002年12月：完成软硬件的引进工作，进行流域模型系统、流域规划管理模型的研究工作。2003年1月-2003年6月：完成引进软件流域模型系统、地表水模型、流域规划管理模型的消化吸收工作。2003年7月-2003年12月：完成消化吸收后的流域模型系统、地表水模型、流域规划管理模型与调度运行系统的集成工作。2004年1月-2004年6月：完成水资源调度运行系统的运行调试工作。由水利部科技司和水利部948项目办公室组织成果鉴定和验收。组织推广应用。10.5.3项目实施的组织管理措施(1)综合江苏省水利厅、南京水利科学研究院的优势，配备各相关领域的高层次科研及相关人员，整体形成比较高的水平的队伍，以保证吸收消化国外先进技术和自主开发应用系统的完成。(2) 邀请国外开发方的专家到当地开展工作，开展合作研究，同时选派部分项目组人员到国外接受培训。在对关键性的技术问题进行深入的探讨和研究的基础上，落实总体设计和系统开发方案。(3)对引进的系统处理软件进行消化吸收，并集成到调度运行系统之中。(4)引进项目完成后，由水利部科技司和水利部948项目办公室组织成果鉴定和验收，并组织推广应用。 第十一章系统安装测试和验收 11.1双方的责任开发方负责软件安装调试，解决此过程中出现的所有问题，并负责解答业主提出的有关技术问题。业主和用户参加整个软件的安装、调试和验收全过程并配合开发方开展工作。11.2准备工作安装调试前一个月开发方应将包括下列内容的详细安装调试计划提交业主和用户并征求意见。安装调试的时间计划。安装调试的方法。调试步骤。调试标准。11.3安装调试步骤11.3.1调试及验收标准调试内容应按业主、用户和开发方认可的调试方案书的技术要求逐项进行。调试结果应满足调试方案书的有关技术指标。11.3.2调试步骤（1）开发方在软件安装前，应对软件列出的技术性能指标进行单机调试，由质检工程师认可后再提交全部软件的安装、调试详细计划。（2 ）开发方在系统整体安装调试前应根据相应的标准和规范对系统进行安全特性测试，并提交测试报告。在得到工程质量检查组认可后对系统进行调试。（3）开发方系统集成时要与本项目有关的其他已建系统联调。（4）软件的安装、调试，应在工程质量检查组成员在场的情况下，由进行现场安装和调试，并记录安装和调试结果。（5）软件安装和调试过程应形成安装报告和调试报告。安装报告应说明安装了哪些软件，包括模块；调试报告应说明安装的软件所达到的技术性能。11.3.3安装调试要求软件安装调试后，开发方应按照调试计划提供测试数据及对软件功能进行全面测试。11.3.4系统验收调试从验收开始，对系统的操作控制权应交给业主。由业主提供调试方法和调试数据，按合同中的技术要求对软件逐项进行验收测试。软件的安装、调试、初步验收时间为连续30个工作日，调试中出现问题开发方应负责解决。若因软件问题使系统无法正常运行，则应在系统恢复正常后重新开始调试30个工作日。11.3.5试运行初步验收合格后，系统进行为期18个月的试运行。试运行阶段采用实际数据。对软件中不满足原双方确认的设计文件要求的功能，开发方有责任进行修改。对软件中不符合实际工作需求的部分，开发方有义务帮助业主进行必要的修改。11.3.6竣工验收竣工验收应在试运行通过后进行。 竣工验收由业主主持，组织有关专家、上级主管部门和开发方组成验收委员会，对本系统进行最终的质量验收。竣工验收前28天，开发方将竣工报告及有关资料报质检工程师，质检工程师同意后报业主。竣工验收内容包括：对本系统及各模型、数据库进行全面校验，评定质量。进行工程软件、开发工具、文件资料等交接工作，提交竣工验收报告。签发竣工验收证书。竣工验收可分两步进行，第一步对各模型、数据库进行单项验收，第二步对全系统进行总体验收。总体验收如发现有影响其它分项工程或影响全系统工程正常运行的问题，由工程质量检查组按实际情况分清责任，责成开发方解决，并暂停验收，待开发方处理完毕后，再进行验收。竣工验收通过后则进行移交，由双方办理签字移交手续。移交签字前开发方应将在安装、调试、验收过程中所有对软件的修改写出书面报告提交给业主。 目　录第一章概述１1.1引言１1.2项目背景１1.3系统开发目标２1.4系统功能３1.5系统运行环境３1.6参考资料４第二章工程现状52.1研究区概况52.2调度运行系统现状112.3调度运行中存在的主要问题12第三章需求分析133.1系统应用需求分析133.2系统的功能需求分析153.3信息需求与流程23第四章系统总体体系结构设计294.1系统总体设计原则294.2系统总体体系结构设计304.3系统开发运行环境设计344.4系统开发GIS技术解决方案设计37第五章实时水量调配模拟模型设计395.1系统描述与概化395.2资料的详细需求435.3系统水量调配原则445.4模型计算原理495.5模型计算程序设计545.6模型界面模式60 5.7湖泊年调度图编制67第六章在线水流仿真模型设计736.1概述736.2地区河网746.3模型的基本结构746.4一维河网数学模型766.5河网模型的建立886.6模型的特点976.7模型的文件及输入98第七章专用数据库设计1107.1概述1107.2开发依据1107.3外部设计1117.4结构设计1167.5功能设计1237.6运行设计128第八章软件系统设计1308.1软件系统设计要求1308.2系统总控界面及及命名约定1328.3基于GIS的图形操作功能设计1368.4信息查询功能设计1528.5信息统计分析功能设计175第九章系统集成方案设计1799.1实时水量调配模型集成设计1799.2在线水流仿真模型集成设计1809.3来水预报模型集成设计1879.4专用数据库集成设计188第十章项目实施计划190 10.1项目管理19010.2进度计划19510.3项目实施控制１９９10.4技术培训和技术服务２０２10.5引进设备和软件的购置和消化吸收２０３第十一章系统安装测试和验收２０６11.1双方的责任２０６11.2准备工作２０６11.3安装调试步骤２０６'