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摘要：天津市排水管理信息系統在防汛調度上的應用

關鍵詞：流量計雨量計降雨強度顏色劃分排水管理信息系統防汛調度

1引言

天津市是我國北方重要的經濟中心，城市排水設施是城市建設的基礎設施，搞好城市排水管理對城市的環境保護、城市的建設和規劃、城市的工農業生產和經濟發展都具有重要作用。搞好城市的防汛排水工作，確保天津市的經濟發展和人民生活正常進行至關重要。我處（天津市排水管理處）作為市區防汛排水的主要部門，對搞好防汛排水工作，使全市人民安全渡汛，起著關鍵性的作用。

天津市排水管理信息系統是城市排水管理的綜合信息系統，實現排水管理定量化、信息化和網絡化。天津市防汛調度系統作為排水信息管理系統的一部分，主要負責汛期的雨量、流量監測，進行數據分析，提供調度依據。

2系統設計

2.1整體設計

排水地理信息系統在防汛調度上有很大的優勢，按照我處排水地理信息系統規劃，降水時各地區降水量、河道水位等動態信息可通過有線（無線）自動傳入系統計算機內，計算機結合存儲的排水設施情況及地形、地物等屬性可提前預報市區的積水地點及深度，并生成最佳排水調度方案，預測排除積水所需的時間，在遇特大降水時，根據地面高程特性（由地面高程形成的洪水緩沖區）及地面建筑物特性（主要是建筑物的使用重要程度）生成最佳市區防洪、分洪方案,使洪水造成的損失減到最小。整體設計如下：

2.2詳細設計

具體要完成以下幾個方面的設計任務：

（1）實時預報積水點及深度。

（2）生成最佳排水調度方案。

（3）預測排除積水所需時間。

（4）生成最佳市區雨水排瀝方案。

3系統安排

3.1流量計、雨量計的安裝

流量計、雨量計是確保防汛調度動態實現的硬件基礎。本系統采用的是超聲波多普勒流量計，將其安裝在各泵站，這樣既可以為監測泵站運行提供可靠的數據，又可以在降雨時全面掌握雨量情況。流量計、雨量計定時將流量等信息通過傳輸網絡傳入服務器，降雨時信息中心可隨時通過撥號查詢各地區降雨、泵站運行等情況。

3.2數據庫的建立

天津市防汛調度系統的數據結構，組織存儲等均使用access數據庫，本系統的庫體主要包括圖形圖象數據庫、泵站數據庫。泵站數據庫中，采取每一泵站信息為一張表，泵站數據表中有泵站號、時間、泵流量、累計流量、雨量等字段，另有一張泵站號表，對泵站名與泵站號作出了一一對應，為以后歷史數據查詢做準備。圖形圖象數據庫是由地形、地貌、等高線圖、系統流向、泵站運行示意圖及概貌、相關信息等攝影照片等組成，為圖形查詢、圖形顯示提供圖形基礎。

在通常情況下，分布在各泵站的遠程流量計通過電話線自動兩小時一次向服務器傳輸原始數據，系統自動整理數據后，將其存放在泵站數據庫中。這些數據為監測泵站運行情況、分析雨量與積水關系提供數據基礎。

系統數據庫的建立可以直觀、準確的反映出排水系統流向、雨量流量對照關系，泵站運行情況，為防汛調度、提供數據保證做必要的準備。

3.3降雨強度與顏色劃分

在降雨過程中，不同時間、不同地點的降雨強度各不相同，為更直觀的反映降雨情況，按照降雨強度的不同，分為小、中、大、暴、大暴、特大暴雨六種降雨情況，同時以六種不同的顏色加以區分。

3.4應用實例

眾所周知，防汛調度是一項實時性的工作，所謂實時是指防汛系統必須根據當時的雨量情況、流量情況作出及時、準確的調度。這樣，實時數據、及時分析，就成為及時調度的前提，依靠兩小時一次的定時數據庫中的數據顯然是不夠靈活的。

在天津市防汛調度系統中采用了撥號查詢的方式來解決實時問題。撥號查詢的基本原理是采用調制解調器進行通信，可對任意一個流量計進行撥號。當流量計接收到調制解調器發出的指令，立即通過傳輸網絡將當時的雨量、流量等信息通過調制解調器傳輸到計算機，本機接收到數據后，立即進行處理分析。利用調制解調器進行通信，保證了數據及時、準確，為進一步分析數據提供基礎。

現在，以南開區北草壩積水點作為試點，具體說明如下。

北草壩積水點面積約為127公頃，負責此區域排瀝的泵站為雅安道雨水泵站。降雨時，雨量計自動測取數據，并通過傳輸網絡將數據傳入信息中心，自動整理入庫。監測人員可以進入該系統，系統自動按顏色顯示當前區域的降雨強度，同時可以通過實時監測功能提取積水點降雨及泵站運行情況，包括泵站開車情況、流量大小、積水深度等。并以圖象及數據形式給予直觀顯示，達到簡明易懂的效果。另外，可進行進一步的分析，如預測排除積水所需時間及判斷應開車臺數等。

3.5數學模型的建立

任何的分析都要有數學模型作為基礎，在數學模型的基礎上進行修正。在天津市防汛調度系統中主要需要預測排除積水所需時間的數學模型。

開始降雨到積水退凈的時間為：

t=[∫0t降雨量·ψ·dt-管容積]/∫0tqdt

其中，r為降雨量，ψ為徑流系數，v為管容積，q為泵站流量。

例如：雅安道泵站q=2.4米3/小時，一小時最大排除127公頃內6.8mm的降雨，

北草壩積水點面積約為127公頃；降雨時間110分鐘，降雨量26.5mm，積水深度30厘米。按照以上數學模型，加上修訂系數，從開始積水到積水退凈的時間約為2小時。

3.6積水范圍的確定

本系統主要以34片積水地區為研究對象。在每一積水地區，按照區域的高程情況，以等高線為基礎，排水管道分布為依據，確定積水范圍。當排除部分積水后，再重新按照等高線分布情況確定積水范圍，直至積水安全排除。

3.7用戶界面的設計與實現

良好的用戶界面是保證系統正常運行的一個重要因素。它影響到用戶對系統的應用態度，并進而影響系統功能的發揮，考慮到系統的使用對象大多是非計算機專業人員，界面的設計有以下特點：

（1）界面全部在窗口環境下開發，用戶不需要掌握visualbasic，access的命令和數據庫結構，只需通過菜單、按扭、圖片即可作到正確操作。

（2）提供提示和幫助，一些比較復雜的功能和操作，在屏幕上給出簡明的操作注明，以幫助用戶順利完成工作步驟。

（3）盡量減少鍵盤輸入。通訊信息和共享信息由系統調入并顯示在屏幕上，由用戶檢查確認等辦法來減少人工輸入可能產生的數據錄入質量問題。

4運行測試

程序編制完成后都要經過測試，由于天津市防汛調度系統的調試需要實時傳入泵站的流量、雨量，而在非汛期，無降雨，雨水泵站不開車。鑒于以上原因，又編制了一個終端模擬的程序供測試使用。終端模擬程序可以模擬汛期的雨量計，當接收到本系統調制解調器發出的指令后，立即傳輸流量、雨量等數據，系統接收到數據后，進行數據分析。

通過測試，認為本系統安全可靠，及時準確。本系統預計在2000年汛期在處調度中心試運行。

5總結

快速、準確的防汛調度是對城市排水進行科學管理的重要手段，該系統的實現將對天津市的城市建設、發展、規劃及決策起到一定作用。