三峡水库水文泥沙信息分析管理系统设计

三峡水库水文泥沙信息分析管理系统设计

何文社1,戴会超2,曹叔尤3,袁　杰2

(11兰州交通大学,兰州　730070;21中国长江三峡工程开发总公司,宜昌　443002;

31四川大学高速水力学国家重点实验室,成都　610065)

摘　要:应用Visual C ++应用程序、Oracle9i 数据库开发了三峡水库水文泥沙信息分析管理系统。系统能使用户快捷地

查询到所需的水文泥沙数据及分析资料,对库区泥沙淤积状况快速做出分析处理,实时分析显示水库调度运行对泥沙冲

淤演变的影响,为及时调整水库运行方式提供依据,实现水库信息数字化管理,加强数据空间分析处理能力,对原始测量

数据成果进行分析处理,对所有的整编成果建立相关的索引表,提供水文泥沙查询、检索及表格输出等功能。

关键词:三峡水库;水文分析;泥沙分析;信息分析系统;设计与开发

中图分类号:P338+15文献标识码:A

Preliminary design and development of hydrologic and

sediment inform ation analysis for the Three G orges reservoir

HE Wenshe 1,2,DAI Huichao 2,C AO Shuy ou 3,Y UAN Jie 2

(11Lanzhou Jiaotong Univer sity ,Lanzhou 730070;21China Three Gorges Project Corporation ,Yichang 443002;

31State K ey Hydraulics Laboratory o f High Speed Flows ,Sichuan Univer sity ,Chengdu 610065)

Abstract :A in formation processing system of hydrologic and sediment data of Three G orges reserv oir is developed

by use of Visual C ++application program and Oracle9i database.The system can make users convenient to inquire

and analyze the sediment data ,deal in speediness with the sediment deposit condition of reserv oir area and in time

analyze the scouring and silt ev olved in fluence of sediment caused by reserv oir dispatching operation.The system

can provide foundation for reserv oir dispatching operation and realize the reserv oir in formation digital management.

Using the system ,it can establish the interrelated data index table ,provide the hydrologic and sediment data inquiry

and data table output function.

K ey w ords :Three G orges reserv oir ;hydrological analysis ;sediment analysis ;in formation analysis system ;design and

development

收稿日期:2005205219

基金项目:国家自然科学基金项目(50279024)及兰州交通大学青蓝工程基金资助

作者简介:何文社,1966年生,男,教授,博士

1　系统研制目的

三峡工程是治理和开发长江的关键性骨干工程,工程以其巨大的防洪、发电、航运等综合效益闻名于世。三峡水库蓄水运用后,水沙因子的变化将导致水沙特性变化,必然产生水库泥沙淤积。泥沙淤积涉及到水库使用寿命、库区淹没、库尾航道和港区的演变、坝区船闸、电站的防沙排沙、枢纽下游河床冲刷以及河道演变对防洪和航运产生的影响等一系列复杂的技术问题。在这种环境下,如何确保三峡工程防洪、发电、航运等效益目标的实现,对三峡工程的调度管理提出了很高的要求。三峡工程在设计建设过程中进行了大量的科学研究、模型试验和原型观测,积累了大量的水文泥沙历史资料。但由于参与三峡工程水文泥沙观测、研究及管理的部门多,加上各部门的出发点不同,对水文泥沙的观测资料缺乏系统性和有效的管理手段,很难为水库实时调度发挥作用。另外,三峡工程泥沙专家组牵头制定的由长江水利委员会具体实施的《2002～2009年泥沙原型观测和新增项目的观测计划》也正在实施之中。如何管理好这些资料,使之充分应用与指导三峡水利枢纽的调度工作,建立一套先进的

第24卷第6期

2005年12月水　力　发　电　学　报JOURNA L OF HY DROE LECTRIC E NGI NEERI NG V ol.24　N o.6Dec.,2005

69水　力　发　电　学　报2005年

三峡水文泥沙信息分析管理系统是非常必要的。

该系统的目标是研制一套与三峡工程相关的、对水文泥沙观测数据和科研资料能进行科学分类和分析使用的水文泥沙信息分析管理系统。进而为水调业务合理地调水调沙,总结和评价水库调度方案,延长水库使用寿命、合理进行航运分析提供科学的管理依据。以便为充分发挥水库综合利用效益提供技术支持和科学依据。

三峡水文泥沙信息分析管理系统,不仅要具备数据接收、数据整理和整编的能力,还要具备将数据加工成信息产品的能力,提供面向防洪、发电和航运等调度决策的服务体系。不仅要具备科学分类管理、快速检索和联机查询的功能,还要具备强大的数据分析能力。

系统研制的具体目的体现在以下几个方面:

(1)实时反映水库淤积状况,为调度提供技术支持,实现水库最优实时调度;

(2)提供水库淤积历史演变过程分析,科学总结和制定水库优化调度方案;

(3)及时反映水库、河道通航状况,合理控制水量调度;

(4)实现泥沙观测信息可视化、数字化管理,为研究工程泥沙问题提供依据;

(5)快速进行各种数据处理、分析、储存、查询,提高工作效率和管理水平;

(6)为枢纽水文泥沙原型观测方案的制定提供依据,降低水文、泥沙观测工作内业和外业成本,提高经济效益;

(7)实现三峡工程水文泥沙数字化管理技术目标。

三峡水文泥沙信息分析管理系统的研制将结合水库调度运行的实际需求,采用C/S和B/S两种模式来实现系统的相关功能模块。

2　系统设计与开发

系统的软件体系结构以数据库技术为核心、地理信息系统为支撑的C/S模式,即在系统软件、支撑软件的基础上,建立应用软件层、信息处理层和数据支撑层的三层结构[1,2]。在这种结构体系下,各客户机的浏览器为第一层,主要提供信息化处理应用的操作界面;数据管理分发服务器的中间层和信息处理软件构成第二层,负责接收和处理访问请求;数据库管理为第三层。该系统采用Intranet技术的企业局域网模式。Intranet将企业范围内的网络、计算、存储等连接在一起以实现企业内部的资源共享,允许有关客户查询相应信息并具有安全措施。系统的设计开发以C/S结构为应用开发模式,同时结合使用于网络开发的数据库系统及前端开发工具,实施本系统的开发。

211　系统开发方法与步骤

系统设计遵循科学性、实用性、规范性和可扩充性原则[3,4],系统的开发采用结构化开发的方法,其主要思想是基于生存周期思想。根据生存周期法,结构化系统开发按以下三个时期进行:计划时期、开发时期和运行时期。其中,计划时期包含决策支持系统决策的定义和可行性研究,制定项目计划;开发时期包含需求分析、总体设计、详细设计、编码和部分测试;运行时期为决策支持系统的试运行、系统评价和维护。

在方法上,结构化系统开发采用自上向下、自下向上相结合的方法。在系统规划、分析和设计阶段采用自上向下的方法对系统进行结构化划分。在系统调查或理顺业务关系时,从最项层的管理业务入手,逐步深入至最底层。在系统分析和系统设计阶段从宏观入手,先考虑系统整体的优化,然后再考虑局部的优化问题。在系统实施阶段,坚持自下向上逐步实施。从最底层的模块做起,然后按照系统设计的结构,自下向上逐步构成一个整体系统,直至系统实现。

212　系统设计技术路线

系统分为系统总控、信息查询、数据库、模型库等功能模块。因此,总体逻辑结构是:以数据库和模型库为基本信息支撑,通过总控程序构筑系统的运行环境,辅以友好的用户界面和人机对话过程,有效地实现信息查询和决策支持两大功能。

各库之间的逻辑关系可简述为:模型对数据库提出数据需求及存贮格式要求,数据库作为数据源,通过接口程序为模型库提供模型运行所需的数据;模型的运行结果以约定的存贮格式存入数据文件,数据库对模型运行结果数据进行统一管理。模型库和数据库的调用、修改、存储以及控制,由总控数据库来管理。

3　总体技术方案与性能指标

311　系统集成技术路线