关键词：水文预报 水文自动测报 软件通用性
1 引言
随着现代通信技术手段的进步，水文自动测报的建设取得了较快的发展，相应的以计算机为计算手段的各种应用软件在防汛和水文自动测报系统中起到了良好的作用。目前，在国内国外软件的发展非常快，其中发展较快的不仅仅包括预报模型和调洪等各种常规软件，还有实时校正以及专家决策支持系统等比较先进的预报决策软件。此外地理信息系统也在被逐步纳入到各种预报警报系统中来，成为防汛决策中的一个重要组成部分。对于任何一个水文防汛系统，水文预报都是核心问题。因此，对于系统建设中的水文预报方法和软件就极为重要。作为一个预报系统软件要完全通用是不可能的，但在一定的范围和一部分项目能够作到通用。笔者在几年的工作中，开发了几个水文自动测报系统的应用软件并积累了一些经验，同时也学习和借鉴了其它单位软件开发的先进经验。通过总结以往的工作，将目前常用的预报方法结合水文预报和水情自动测报系统开发出具有一定通用性的软件，使之能够适用于比较广的水文自动测报系统，也可适用于其它的水文预报作业。对于各类水文自动测报系统或者是其它预报系统，软件的通用性可扩展性不论建设者还是用户都是非常必要的，也具有现实意义。
2 系统功能
系统功能参见图1。框图中只给出了进行通用化研制的部分功能，不包括相对较独立的电调与中长期预报两部分。
3 软件通用性研究
预报软件通用性的研制共包括了图2所示的六个方面。
3.1 界面
软件界面是整个软件的窗口，对于水文预报或水文自动测报最基本的要求是能够反映出系统的内容、并且操作方便以及适应于不同计算机的显示器分辨率。因此，根据这样的要求考虑以下三个方面。
（1）系统菜单。软件内容可以有多种多样的表达方式，但菜单方式是人们比较熟悉而且方便灵活，可以根据具体情况自动更改菜单的标题属性。另外，对软件界面的主下拉菜单项目只给出基本的，其余均采取隐式的并且可根据这一级逻辑地引出其余相关内容。如预报方案的方法和具体内容都是根据方案设置自动生成，包括主界面的标题也无须改动任何代码。这样可使整个界面的内容比较清晰，学习掌握比较容易，不会产生无从下手的感觉。
（2）流域图。流域图是预报员在水文预报过程中不可缺少的一项内容，可为预报决策提供有价值的信息。通常软件多采用其它各种工具作出流域的位图来实现这项功能，流域上的站点位置等的变化均要进行其他必要的调整和改动，甚至要动程序的原代码。为了克服这一缺点，软件中设计了一个制作流域矢量图的工具，而且雨量图的制作与预报方案的设置以及基本测站的设置对应。这样就比较容易地达到通用的目的，也可摆脱对其它工具的依赖。另外通过这样作出的矢量图能够较好地适应不同显示器的分辨率。
（3）显示器分辨率。对于不同的计算机，使用者往往会设置不同的显示分辨率，在一台显示器上设计好的图表在另一显示器上可能效果不很好。为此，考虑通常显示器所能够设置的分辨率与选择字体的大小建立一个关系，使软件能大体地随显示器所能够设置的分辨率有所调整。
3.2 预报方法
通常要使软件把所有的模型或方法都纳入进来以期完全通用是不现实的，因此，预报方法通用性是只是针对一定范围的通用。但软件设计过程考虑了今后的扩充方便，将不同模型独立地封装起来，在需要增加模型时会比较容易地扩充而不影响软件的其它功能。根据目前工作所接触的水文预报方法模型和虽然未接触而常用的模型，在软件中已将降雨径流、新安江模型、水箱模型、萨克模型、斯坦福模型、API连续演算模型纳入到软件中的方法库中。因此，方法的选择在软件中给出一个选择窗口。根据实际需要只要在界面中的复选框选中便可，方法就已列入预报方案中，相应的在预报主菜单条中下拉菜单中以及预报方案设置的下拉菜单中自动增加了相应的内容。
3.3 预报方案维护扩充功能
有了选定预报方法或模型的功能，只是提供了软件宏观上设置的第一步，每个模型方法具体有多少个方案、各方案之间的关系以及每个方案的具体参数等，都要通过方便的界面对方案进行配置以及调整维护各个方案所需的系统文件，完成所有必需的设置之后，方能使方法有效。为解决这一部分的通用性，软件具体解决了以下2个问题。
（1）方案的串接与配置
对于简单的流域可以较易地配置方案，但对于复杂的流域，其中包括有若干个工程串接以及较大流域的各分支较多且有预报要求情况，就要进行方案的配置。软件能够通过界面将方案配置设好，以便于在预报的各环节给出提示，自动进行上下游的预报与调洪计算。这样可以方便地连续进行操作，也可以单独对其中的一部分来操作。图3就是具有上下逻辑关系的软件运行图。对无上下逻辑关系的则软件便结束。
（2）各种预报方法方案的输入与维护
上述通用性功能是从宏观上对所要完成预报方案配置而考虑的。但对具体方法的不同方案内容则要依已配置的方案设计相应的界面方便地完成设置、维护、修改。对于能够用图形直观反映的方案内容均相应地有显示功能，从而能达到方案设置维护相对比较简单，即可在表格栏目输入修改，也可通过图形显示内容，便于发现问题。对于降雨径流预报方法，要给出几个界面分别完成所涉及的各项内容的设置。如流域平均降水量计算方案、相应的降雨径流关系线、多个单位线以及各种单位线所相应的特点等的设置，但这均可在软件的引导下完成各项输入工作。通过设计的方案输入维护界面，使用户只面对比较直观的方案参数而不必涉及到软件内部的文件，即方便了用户，也比较安全。
3.4 调洪计算
在偏远的地区以及比较小流域可能流域内还没有工程，但这种情况在现在的水文自动测报系统中以及预报系统中已经不多见了。随着水利资源的开发，人类活动影响越来越大，
作为防汛或预报涉及到工程是非常自然的，因而预报方案与工程措施的调度相结合的连续预报是目前的主流，单纯预报本身已经不能适应当前的需要了。因此，软件自然要配有调洪功能。软件设计考虑调洪计算与预报为一个整体，故不在主菜单中没有调洪内容而是将其隐含在预报方案连接中。
调洪方法有水位模式、流量模式、自由模式以及补偿模式，这四种模式是在调洪计算时由预报员来选择，这是软件要解决的第一个问题。软件要解决的第二个问题是针对水库工程调洪需要的运行参数设计了窗口界面来维护或修改，调洪计算时就可自动读取这些内容，完成计算任务。
3.5 基本测站设置
基本测站设置是系统的基本要求，也是系统其它任务所赖以存在的前提，因而，一定要在对系统所包含的全部基本测站设置完成之后，才能进行其它项目的工作。软件在这部分内容主要有雨量站、水位站、流量站、人工置数、观测起迄时间的设置，在提供的界面中可以做到输入、修改等。
3.6 其它功能
（1）软件适用于水文自动测报系统
对于大多数的水文自动测报系统，软件只作为后台的应用软件，这样则必须与前台的遥测接收系统软件的数据文件有接口。软件目前只设计了一种文件格式接口方式，即二进制文件，对于设备提供的其它解码文件格式或数据库格式还未有更多的了解。但是软件设计考虑了选择格式的框架，只要有了具体的其它格式，也能比较容易实现。
（2）软件适应于普通的水文预报
对于上面的遥测站设置是水文自动测报系统的需要，也是普通的预报所需要设置的。只是在水文自动测报系统中，根据遥测数据和方案进行基本的时段雨量与水位等数据整理形成数据文件，而对非水文自动测报系统，则所设置的测站数据文件可通过软件的查询与维护数据的界面输入时段量。因此，可以把非水文自动测报系统作为一种特例，从而可以保证预报的畅通无阻。这一功能也是为了保证在水文自动测报系统中在不修改原始数据的情况下，确保水文预报所需的各种时段量准确合理所设计的，也是一个系统完备性所必需的。
（3）软件对历史数据的存贮功能
对于水文自动测报系统或者是普通的水文预报，当年的数据在变为历史数据后，应转存在另外的环境里，以留出空间为下一年的数据用。根据经验和需要，软件设计了菜单可以将历史数据转存，而不用人工处理。对于那此些只在汛期运行的水文自动测报系统和仅用于汛期预报系统，这一项功能并不重要，也未能减轻多少工作量。而对于全年运行的水文自动测报系统则比较方便，对于原始数据的跨年度分开对于文本文件则还较容易，而对于二进制文件则不可能用手工分开来，则只能依靠软件严格分出两个不同年份的数据。
(4)预报方案时段长度可选功能
由于目前的水文预报功能在水文自动测报系统中要求能够采用不同的时段进行预报，尤其是电力系统的实用化验收也具有这一要求。为此，软件设计了可在预报前，选择时段长来进行预报的功能。至于时段长的改变对方案参数和精度有一定的影响有待探讨。
(5)对于历史数据进行验证计算功能
在实时洪水预报中，很多预报人员往住做出最终的预报前要依据历史上出现的洪水，参照已发生了的洪水的各种条件进行综合分析论证，因而软件设计了对历史资料年份进行选择预报的功能，这样为预报人员提供了方便，但这项功能要求历史数据是系统运行后成为历史的，如果更早期的，则应将必要的数据文件存在相应的目录下也可以实现上述功能。
4 系统在黑龙江省牡丹江水电总厂的应用
牡丹江水电总厂包括镜泊湖、莲花两个大水库，上游镜泊湖系统建于莲花之后的1999年，与莲花系统联合调度运行。这次，采用通用化研制后的软件自然地将系统统一起来，将原不面向用户的系统各种参数通过界面提供给用户维护管理，便于系统的扩充以及预报方案的修改与完善，受到用户的欢迎。系统在2001年10月份顺利通过国调中心组织的实用化验收，受到了验收组的好评，成为全国第二个、东北第一个通过国家实用化验收的系统。
5 结语
预报软件的开发以及通用性的研制是几年来自己这一方面工作的一些总结和尝试，软件中的功能与特点都是基于生产和实践经验之上的，比较实用，即可作为水文自动测报后台应用也可用于普通的水文预报。由于这项工作具有现实意义，尤其是大多数的基层生产单位，也可能有一些可借鉴之处，通过总结交流有助于软件的发展。但作为通用性也是一个相对的概念，要想设计出适用于各种条件下的预报软件是不可能的。这次软件的总结仅仅是一个开端，只涉及自动测报与预报和调洪方面的内容。有关电调与中长期预报的内容经验还不足，虽然在软件设计上也对所有的基础数据与参数给出良好的界面用于维护修改，但还未达到通用化。此外，软件的界面设计与专业软件仍有差距，需要完善。水暖之家是专注于电气,电气工程,水暖,电气设备等装饰材料的各种新闻资讯和电气,电气工程,水暖,电气设备各十大品牌的装修效果图与网络营销服务,敬请登陆水暖之家http://shuinuan.jc68.com/
