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淺析數(shù)據(jù)庫技術在海河流域水資源綜合規(guī)劃中的應用
論文關鍵詞：數(shù)據(jù)庫技術；水資源規(guī)劃；供需分析；海河流域
論文摘要：海河流域水資源綜合規(guī)劃采用水資源系統(tǒng)配置模擬模型對全流域進行了長系列的供需分析，生成了近2萬行供需平衡數(shù)據(jù)。如果采用常規(guī)手工分析方法進行供需分析，難于適應規(guī)劃的進度和精度要求。介紹如何利用Foxpro數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的強大數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)供需平衡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和輸出，并給出了實用的程序片段，不僅對提高水資源規(guī)劃工作效率有所幫助，而且其思路和方法對其他專業(yè)規(guī)劃也具有一定的參考價值。
1引言
海河委員會在水資源綜合規(guī)劃中委托中國水科院水資源所開發(fā)研制了海河流域水資源系統(tǒng)配置模型,配置模型以水資源三級區(qū)套地市作為基本計算分區(qū)，同時又根據(jù)規(guī)劃精度的要求對分區(qū)作了進一步細化，共劃分107個計算單元。利用配置模型對全流域進行了長系列的供需分析．生成了基準年、2010、2020和2030年4個規(guī)劃水平年107個計算單元45年的供需平衡數(shù)據(jù)，不僅數(shù)據(jù)量大，而且方案反復調整,十分煩瑣，若采用常規(guī)手工統(tǒng)計分析方法，對計算單元供需平衡數(shù)據(jù)按不同分區(qū)進行各種頻率的供需分析，難于適應規(guī)劃的進度和精度要求。運用Foxpro數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的強大數(shù)據(jù)處理功能．基本實現(xiàn)了不同水資源分區(qū)供需分析長系列成果生成、均值統(tǒng)計、各種保證率成果確定、大型調水工程不同保證率供水量統(tǒng)計及最終成果表編制等工作的程序化,極大地提高了工作效率。
2建立基礎數(shù)據(jù)庫
水資源配置模型運行后導出的供需平衡數(shù)據(jù)為包含107個計算單元的1956-2000年的系列數(shù)據(jù)．文件數(shù)據(jù)格式既可選擇Excel表格，也可選擇以Tab為分隔的數(shù)據(jù)文件．表格基本格式見表1(僅列部分字段)。
Foxpro數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有直接導入以上兩種數(shù)據(jù)格式文件并生成相應數(shù)據(jù)庫的功能。以Tba分隔數(shù)據(jù)文件為例，如水資源配置模型導出文件名為balance．dat則導入并建立數(shù)據(jù)庫的程序為：
use單元供需分析．dbf
delel all
pack
append from balance．Dat type delimited with tab
其中，“單元供需分析．dbf”為事先建立．其字段為與balance．dat相一致的數(shù)據(jù)庫文件。
按水資源綜合規(guī)劃要求．供需分析成果以省級區(qū)套水資源二級區(qū)(以下簡稱省套二級區(qū))為單元．保證率主要根據(jù)統(tǒng)計單元的降水頻率確定。因此．需建立一個以省套二級區(qū)為統(tǒng)計單元的長系列降水量數(shù)據(jù)庫“降水排序．dbf”．字段包括：年份、二級區(qū)碼、省級碼、降水量和降水排序(降水量降序排列號)5個字段，其中年份為1956-2000年。
為了簡化統(tǒng)計分析的程序代碼，構建了一個貯存省級行政區(qū)及二級區(qū)組合碼的數(shù)據(jù)庫“省套二級區(qū)編碼．dbf'’，數(shù)據(jù)庫記錄包括了海河流域省級行政區(qū)與二級區(qū)的所有可能組合．海河流域有l(wèi)6個省套二級區(qū)，因此共有l(wèi)6個記錄。字段包括：wt_code(二級區(qū)碼)、pry_code(省級碼)、wt_na(二級區(qū)名稱)、plv_na(省級區(qū)名稱)4個字段。
3數(shù)據(jù)庫記錄編碼
供需平衡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，主要以計算單元編碼作為統(tǒng)計區(qū)域分類的線索，選擇合適的編碼方式和規(guī)則尤為重要。以字母和數(shù)據(jù)構成的編碼具有簡潔、便于重新組合的優(yōu)點。在海河流域水資源配置模型中，計算單元編碼由1個字母和l5個數(shù)字組成，其中前3位代表水資源二級區(qū)，如C02為海河北系；前7位代表水資源三級區(qū)，如C010100為灤河山區(qū)；8~9位為省級行政區(qū)，如l3為河北��；而第l0位以后的編碼為地市級行政區(qū)等信息。
對計算單元供需平衡數(shù)據(jù)按不同分區(qū)要求進行統(tǒng)計分析的操作，實際上是對數(shù)據(jù)庫記錄(行)進行分類、合并、排序、提取的過程。為了達到分類合并的目的，在“單元供需分析．dbf”數(shù)據(jù)庫中增加了1個“組合碼”字段，用于存儲重新分類統(tǒng)計的組合編碼。
4供需平衡數(shù)據(jù)的分析
為了生成省套二級區(qū)的供需分析長系列成果，并進行各種頻率的供需分析，首先需對“單元供需分析．dbf”數(shù)據(jù)庫中的每個記錄進行分類，如哪些記錄屬于海河北系河北省1956年的數(shù)據(jù)?通過提取單元編碼中代表二級區(qū)及省級區(qū)的編碼，并與年份進行組合，即可形成不同年份省套二級區(qū)的組合碼，將其存人數(shù)據(jù)庫的組合碼字段，為同類合并(相加)創(chuàng)造了條件。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對已索引或排序的數(shù)據(jù)庫提供了方便的同類合并功能，以下程序片段，輕而易舉地完成了省套二級區(qū)供需分析長系列數(shù)據(jù)的整理工作。
use單元供需分析．dbf
copy all to temp．dbf
use temp．dbf
repl all組合碼with yearl+substr(code0，1，3)+substr(code0，8，2)1
index on組合碼to ch_code
total on組合碼to省套二級區(qū)系列．dbf
其中：temp．dbf為臨時數(shù)據(jù)庫，是“單元供需分析．dbf”數(shù)據(jù)庫的復制文件．對其進行操作可避免改變原有數(shù)據(jù)庫：yearl和code0分別為年份和單元編碼字段。
在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的工作區(qū)1打開先前建立的“省套二級區(qū)編碼．dbf”，并保持打開狀態(tài)。在工作區(qū)2反復打開或關閉用于查找不同降水頻率對應年份的“降水排序．dbf”、用于提取不同保證率供需平衡數(shù)據(jù)的“省套二級區(qū)系列．dbf”及存儲統(tǒng)計分析結果的“省套二級區(qū)供需分析．dbf”，并進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、復制、添加、分區(qū)名稱及保證率的填寫等操作。以工作區(qū)1第1個記錄(第一個省套二級區(qū))為起始，提取省套二級區(qū)信息，利用do while not eofO循環(huán)語句。在兩個工作區(qū)之間來回變換，進行重復的統(tǒng)計分析操作，直到完成最后一個省套二級區(qū)的統(tǒng)計分析。程序片段(僅以50％保證率和平均值統(tǒng)計為例)如下：
sele1 &&選擇工作區(qū)1
use省套二級區(qū)編碼．dbf
do while not eof0 &&循環(huán)開始
prv_nal=prv_na &&提取要統(tǒng)計的省級區(qū)名
wt_na1=wt_na &&提取要統(tǒng)計的二級區(qū)名
prv_codel=pry_code &&提取要統(tǒng)計的省級區(qū)編碼
wt_codel=wt_code &&提取要統(tǒng)計的二級區(qū)編碼
sele2 &&選擇工作區(qū)2
use降水排頻．Dbf &&在排頻文件中找到年份
locate for省級碼=prv_codel and二級區(qū)碼=wt_codel and降水排序=23
year50=年份
use省套二級區(qū)系列．Dbf &&在數(shù)據(jù)庫中提取對應省套二級區(qū)和頻率的記錄
Locate for substr(code0，1，3)=wt_code1and substr(code0，8，2)=prv_codel and year0=year50
Copy next 1 to tmp50．dbf
average all城鎮(zhèn)需水to城鎮(zhèn)需水1 for substr(code0，1，3)=wt_codel and substr(code0，8，2)=pry_codel
…
use省套二級區(qū)供需分析表．dbf
append from tmp50．dbf
repl name0 with pry_nal
repl code0 with wt_nal
repl ch_code with“50％”
append blank
repl ch_code with“多年平均”
repl城鎮(zhèn)需水with城鎮(zhèn)需水1
…
sele 1
skip &&工作區(qū)1記錄指針加1
enddo &&循環(huán)結束語句
close all
其中：“降水排序=23”定位條件，用于查找降水量由大到小排序的第23個記錄，按經驗頻率計算，在45年系列中的頻率正好為50％的年份。
以上程序已完成省套二級區(qū)供需分析，并形成了相應的數(shù)據(jù)庫。最后通過以下兩個語句將省套二級區(qū)供需分析數(shù)據(jù)庫文件轉換成Excel文件格式的表格：
use省套二級區(qū)供需分析表．dbf
copy all to省套二級區(qū)供需分析表．Xls type xls
生成的Excel表格．表頭為數(shù)據(jù)庫結構中的字段名，過于簡單，利用Excel的鏈接功能，將其與具有滿足要求表頭的Excel文件相鏈接，便解決了正式表格的編制問題。
5按分區(qū)降水排頻存在的問題及解決辦法
受農田灌溉需水過程、徑流年內分布及水庫對地表水徑流調節(jié)作用等因素的影響，按分區(qū)降水排頻可能出現(xiàn)遇偏枯年份供水量并不減小或缺水并不明顯的特殊情況，不符合一般的規(guī)律。在現(xiàn)實中，也有類似的例子，如海河流域1980年為枯水年，但由于上一年為豐水年，水庫蓄水比較充足，在需水量大又有水可供的情況下，全流域地表水供水量達到了149億m3，比平水年還要大。為避免出現(xiàn)類似的情況，在供需分析中，分別采取了對應頻率附近3年平滑法(取近似頻率所對應3年的平均值)及3年中取偏大或偏小值年份(如95％頻率取3年中供水最小值或缺水最大值)法對成果進行了調整，必要時輔以人工分析，以使所選擇的典型年更具代表性。
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