1　引言

　　天津市是我國(guó)北方重要的經(jīng)濟(jì)中心，城市排水設(shè)施是城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，搞好城市排水管理對(duì)城市的環(huán)境保護(hù)、城市的建設(shè)和規(guī)劃、城市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)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(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活正常進(jìn)行至關(guān)重要。我處（天津市排水管理處）作為市區(qū)防汛排水的主要部門，對(duì)搞好防汛排水工作，使全市人民安全渡汛，起著關(guān)鍵性的作用。

        天津市排水管理信息系統(tǒng)是城市排水管理的綜合信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排水管理定量化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。天津市防汛調(diào)度系統(tǒng)作為排水信息管理系統(tǒng)的一部分，主要負(fù)責(zé)汛期的雨量、流量監(jiān)測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提供調(diào)度依據(jù)。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1整體設(shè)計(jì)

　　排水地理信息系統(tǒng)在防汛調(diào)度上有很大的優(yōu)勢(shì)，按照我處排水地理信息系統(tǒng)規(guī)劃，降水時(shí)各地區(qū)降水量 、河道水位等動(dòng)態(tài)信息可通過(guò)有線（無(wú)線）自動(dòng)傳入系統(tǒng)計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)結(jié)合存儲(chǔ)的排水設(shè)施情況及地形、地物等屬性可提前預(yù)報(bào)市區(qū)的積水地點(diǎn)及深度，并生成最佳排水調(diào)度方案，預(yù)測(cè)排除積水所需的時(shí)間，在遇特大降水時(shí)，根據(jù)地面高程特性（由地面高程形成的洪水緩沖區(qū)）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(qū)防洪、分洪方案,使洪水造成的損失減到最小。整體設(shè)計(jì)如下：

2.2詳細(xì)設(shè)計(jì)

　　具體要完成以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)任務(wù)：

　?。?）實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)積水點(diǎn)及深度。
　?。?）生成最佳排水調(diào)度方案。
　?。?）預(yù)測(cè)排除積水所需時(shí)間。
　?。?）生成最佳市區(qū)雨水排瀝方案。

3　系統(tǒng)安排

3.1流量計(jì)、雨量計(jì)的安裝

　　流量計(jì)、雨量計(jì)是確保防汛調(diào)度動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)。本系統(tǒng)采用的是超聲波多普勒流量計(jì)，將其安裝在各泵站，這樣既可以為監(jiān)測(cè)泵站運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)，又可以在降雨時(shí)全面掌握雨量情況。流量計(jì)、雨量計(jì)定時(shí)將流量等信息通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳入服務(wù)器，降雨時(shí)信息中心可隨時(shí)通過(guò)撥號(hào)查詢各地區(qū)降雨、泵站運(yùn)行等情況。

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

　　天津市防汛調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，組織存儲(chǔ)等均使用Access數(shù)據(jù)庫(kù)，本系統(tǒng)的庫(kù)體主要包括圖形圖象數(shù)據(jù)庫(kù)、泵站數(shù)據(jù)庫(kù)。泵站數(shù)據(jù)庫(kù)中，采取每一泵站信息為一張表，泵站數(shù)據(jù)表中有泵站號(hào)、時(shí)間、泵流量、累計(jì)流量、雨量等字段，另有一張泵站號(hào)表，對(duì)泵站名與泵站號(hào)作出了一一對(duì)應(yīng)，為以后歷史數(shù)據(jù)查詢做準(zhǔn)備。圖形圖象數(shù)據(jù)庫(kù)是由地形、地貌、等高線圖、系統(tǒng)流向、泵站運(yùn)行示意圖及概貌、相關(guān)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(chǔ)。

　　在通常情況下，分布在各泵站的遠(yuǎn)程流量計(jì)通過(guò)電話線自動(dòng)兩小時(shí)一次向服務(wù)器傳輸原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)整理數(shù)據(jù)后，將其存放在泵站數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些數(shù)據(jù)為監(jiān)測(cè)泵站運(yùn)行情況、分析雨量與積水關(guān)系提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立可以直觀、準(zhǔn)確的反映出排水系統(tǒng)流向、雨量流量對(duì)照關(guān)系，泵站運(yùn)行情況，為防汛調(diào)度、提供數(shù)據(jù)保證做必要的準(zhǔn)備。

3.3降雨強(qiáng)度與顏色劃分

　　在降雨過(guò)程中，不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的降雨強(qiáng)度各不相同，為更直觀的反映降雨情況，按照降雨強(qiáng)度的不同，分為小、中、大、暴、大暴、特大暴雨六種降雨情況，同時(shí)以六種不同的顏色加以區(qū)分。具體劃分見表1。

3.4應(yīng)用實(shí)例

　　眾所周知，防汛調(diào)度是一項(xiàng)實(shí)時(shí)性的工作，所謂實(shí)時(shí)是指防汛系統(tǒng)必須根據(jù)當(dāng)時(shí)的雨量情況、流量情況作出及時(shí)、準(zhǔn)確的調(diào)度。這樣，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、及時(shí)分析，就成為及時(shí)調(diào)度的前提，依靠?jī)尚r(shí)一次的定時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)顯然是不夠靈活的。

　　在天津市防汛調(diào)度系統(tǒng)中采用了撥號(hào)查詢的方式來(lái)解決實(shí)時(shí)問(wèn)題。撥號(hào)查詢的基本原理是采用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信，可對(duì)任意一個(gè)流量計(jì)進(jìn)行撥號(hào)。當(dāng)流量計(jì)接收到調(diào)制解調(diào)器發(fā)出的指令，立即通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)時(shí)的雨量、流量等信息通過(guò)調(diào)制解調(diào)器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，本機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行處理分析。利用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信，保證了數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確，為進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)。

        現(xiàn)在，以南開區(qū)北草壩積水點(diǎn)作為試點(diǎn)，具體說(shuō)明如下。

　　北草壩積水點(diǎn)面積約為127公頃，負(fù)責(zé)此區(qū)域排瀝的泵站為雅安道雨水泵站。降雨時(shí)，雨量計(jì)自動(dòng)測(cè)取數(shù)據(jù)，并通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳入信息中心，自動(dòng)整理入庫(kù)。監(jiān)測(cè)人員可以進(jìn)入該系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)按顏色顯示當(dāng)前區(qū)域的降雨強(qiáng)度，同時(shí)可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能提取積水點(diǎn)降雨及泵站運(yùn)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(shù)據(jù)形式給予直觀顯示，達(dá)到簡(jiǎn)明易懂的效果。另外，可進(jìn)行進(jìn)一步的分析，如預(yù)測(cè)排除積水所需時(shí)間及判斷應(yīng)開車臺(tái)數(shù)等。見圖1。

3.5數(shù)學(xué)模型的建立

　　任何的分析都要有數(shù)學(xué)模型作為基礎(chǔ)，在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。在天津市防汛調(diào)度系統(tǒng)中主要需要預(yù)測(cè)排除積水所需時(shí)間的數(shù)學(xué)模型。

　　開始降雨到積水退凈的時(shí)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(shù)，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(shí)，一小時(shí)最大排除127公頃內(nèi)6.8mm的降雨，

　　北草壩積水點(diǎn)面積約為127公頃；降雨時(shí)間110分鐘，降雨量26.5mm，積水深度30厘米。按照以上數(shù)學(xué)模型，加上修訂系數(shù)，從開始積水到積水退凈的時(shí)間約為2小時(shí)。

3.6積水范圍的確定

　　本系統(tǒng)主要以34片積水地區(qū)為研究對(duì)象。在每一積水地區(qū)，按照區(qū)域的高程情況，以等高線為基礎(chǔ)，排水管道分布為依據(jù)，確定積水范圍。當(dāng)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。見圖2。

3.7用戶界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　良好的用戶界面是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要因素。它影響到用戶對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用態(tài)度，并進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的發(fā)揮，考慮到系統(tǒng)的使用對(duì)象大多是非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，界面的設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：

　?。?）界面全部在窗口環(huán)境下開發(fā)，用戶不需要掌握Visual Basic，Access的命令和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，只需通過(guò)菜單、按扭、圖片即可作到正確操作。
　?。?）提供提示和幫助，一些比較復(fù)雜的功能和操作，在屏幕上給出簡(jiǎn)明的操作注明，以幫助用戶順利完成工作步驟。
　?。?）盡量減少鍵盤輸入。通訊信息和共享信息由系統(tǒng)調(diào)入并顯示在屏幕上，由用戶檢查確認(rèn)等辦法來(lái)減少人工輸入可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錄入質(zhì)量問(wèn)題。

3.8程序流程圖

　　程序流程圖見圖3。

4 運(yùn)行測(cè)試

　　程序編制完成后都要經(jīng)過(guò)測(cè)試，由于天津市防汛調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)試需要實(shí)時(shí)傳入泵站的流量、雨量，而在非汛期，無(wú)降雨，雨水泵站不開車。鑒于以上原因，又編制了一個(gè)終端模擬的程序供測(cè)試使用。終端模擬程序可以模擬汛期的雨量計(jì)，當(dāng)接收到本系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器發(fā)出的指令后，立即傳輸流量、雨量等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

　　通過(guò)測(cè)試，認(rèn)為本系統(tǒng)安全可靠，及時(shí)準(zhǔn)確。本系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2000年汛期在處調(diào)度中心試運(yùn)行。

5 總結(jié)

　　快速、準(zhǔn)確的防汛調(diào)度是對(duì)城市排水進(jìn)行科學(xué)管理的重要手段，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)將對(duì)天津市的城市建設(shè)、發(fā)展、規(guī)劃及決策起到一定作用。
 

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