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淺析數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在海河流域水資源綜合規(guī)劃中的應(yīng)用
論文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；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(duì)全流域進(jìn)行了長(zhǎng)系列的供需分析，生成了近2萬(wàn)行供需平衡數(shù)據(jù)。如果采用常規(guī)手工分析方法進(jìn)行供需分析，難于適應(yīng)規(guī)劃的進(jìn)度和精度要求。介紹如何利用Foxpro數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)現(xiàn)供需平衡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和輸出，并給出了實(shí)用的程序片段，不僅對(duì)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(duì)其他專業(yè)規(guī)劃也具有一定的參考價(jià)值。
1引言
海河委員會(huì)在水資源綜合規(guī)劃中委托中國(guó)水科院水資源所開(kāi)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(jí)區(qū)套地市作為基本計(jì)算分區(qū)，同時(shí)又根據(jù)規(guī)劃精度的要求對(duì)分區(qū)作了進(jìn)一步細(xì)化，共劃分107個(gè)計(jì)算單元。利用配置模型對(duì)全流域進(jìn)行了長(zhǎng)系列的供需分析．生成了基準(zhǔn)年、2010、2020和2030年4個(gè)規(guī)劃水平年107個(gè)計(jì)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(fù)調(diào)整,十分煩瑣，若采用常規(guī)手工統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)計(jì)算單元供需平衡數(shù)據(jù)按不同分區(qū)進(jìn)行各種頻率的供需分析，難于適應(yīng)規(guī)劃的進(jìn)度和精度要求。運(yùn)用Foxpro數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能．基本實(shí)現(xiàn)了不同水資源分區(qū)供需分析長(zhǎng)系列成果生成、均值統(tǒng)計(jì)、各種保證率成果確定、大型調(diào)水工程不同保證率供水量統(tǒng)計(jì)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(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)
水資源配置模型運(yùn)行后導(dǎo)出的供需平衡數(shù)據(jù)為包含107個(gè)計(jì)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(jiàn)表1(僅列部分字段)。
Foxpro數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有直接導(dǎo)入以上兩種數(shù)據(jù)格式文件并生成相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能。以Tba分隔數(shù)據(jù)文件為例，如水資源配置模型導(dǎo)出文件名為balance．dat則導(dǎo)入并建立數(shù)據(jù)庫(kù)的程序?yàn)椋?
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(kù)文件。
按水資源綜合規(guī)劃要求．供需分析成果以省級(jí)區(qū)套水資源二級(jí)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱省套二級(jí)區(qū))為單元．保證率主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)單元的降水頻率確定。因此．需建立一個(gè)以省套二級(jí)區(qū)為統(tǒng)計(jì)單元的長(zhǎng)系列降水量數(shù)據(jù)庫(kù)“降水排序．dbf”．字段包括：年份、二級(jí)區(qū)碼、省級(jí)碼、降水量和降水排序(降水量降序排列號(hào))5個(gè)字段，其中年份為1956-2000年。
為了簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)分析的程序代碼，構(gòu)建了一個(gè)貯存省級(jí)行政區(qū)及二級(jí)區(qū)組合碼的數(shù)據(jù)庫(kù)“省套二級(jí)區(qū)編碼．dbf'’，數(shù)據(jù)庫(kù)記錄包括了海河流域省級(jí)行政區(qū)與二級(jí)區(qū)的所有可能組合．海河流域有l(wèi)6個(gè)省套二級(jí)區(qū)，因此共有l(wèi)6個(gè)記錄。字段包括：wt_code(二級(jí)區(qū)碼)、pry_code(省級(jí)碼)、wt_na(二級(jí)區(qū)名稱)、plv_na(省級(jí)區(qū)名稱)4個(gè)字段。
3數(shù)據(jù)庫(kù)記錄編碼
供需平衡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，主要以計(jì)算單元編碼作為統(tǒng)計(jì)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(gòu)成的編碼具有簡(jiǎn)潔、便于重新組合的優(yōu)點(diǎn)。在海河流域水資源配置模型中，計(jì)算單元編碼由1個(gè)字母和l5個(gè)數(shù)字組成，其中前3位代表水資源二級(jí)區(qū)，如C02為海河北系；前7位代表水資源三級(jí)區(qū)，如C010100為灤河山區(qū)；8~9位為省級(jí)行政區(qū)，如l3為河北��；而第l0位以后的編碼為地市級(jí)行政區(qū)等信息。
對(duì)計(jì)算單元供需平衡數(shù)據(jù)按不同分區(qū)要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的操作，實(shí)際上是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄(行)進(jìn)行分類、合并、排序、提取的過(guò)程。為了達(dá)到分類合并的目的，在“單元供需分析．dbf”數(shù)據(jù)庫(kù)中增加了1個(gè)“組合碼”字段，用于存儲(chǔ)重新分類統(tǒng)計(jì)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(jí)區(qū)的供需分析長(zhǎng)系列成果，并進(jìn)行各種頻率的供需分析，首先需對(duì)“單元供需分析．dbf”數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)記錄進(jìn)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(guò)提取單元編碼中代表二級(jí)區(qū)及省級(jí)區(qū)的編碼，并與年份進(jìn)行組合，即可形成不同年份省套二級(jí)區(qū)的組合碼，將其存人數(shù)據(jù)庫(kù)的組合碼字段，為同類合并(相加)創(chuàng)造了條件。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)已索引或排序的數(shù)據(jù)庫(kù)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(jí)區(qū)供需分析長(zhǎng)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(jí)區(qū)系列．dbf
其中：temp．dbf為臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，是“單元供需分析．dbf”數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)制文件．對(duì)其進(jìn)行操作可避免改變?cè)袛?shù)據(jù)庫(kù)：yearl和code0分別為年份和單元編碼字段。
在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的工作區(qū)1打開(kāi)先前建立的“省套二級(jí)區(qū)編碼．dbf”，并保持打開(kāi)狀態(tài)。在工作區(qū)2反復(fù)打開(kāi)或關(guān)閉用于查找不同降水頻率對(duì)應(yīng)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(jí)區(qū)系列．dbf”及存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的“省套二級(jí)區(qū)供需分析．dbf”，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、復(fù)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(gè)記錄(第一個(gè)省套二級(jí)區(qū))為起始，提取省套二級(jí)區(qū)信息，利用do while not eofO循環(huán)語(yǔ)句。在兩個(gè)工作區(qū)之間來(lái)回變換，進(jìn)行重復(fù)的統(tǒng)計(jì)分析操作，直到完成最后一個(gè)省套二級(jí)區(qū)的統(tǒng)計(jì)分析。程序片段(僅以50％保證率和平均值統(tǒng)計(jì)為例)如下：
sele1 &&選擇工作區(qū)1
use省套二級(jí)區(qū)編碼．dbf
do while not eof0 &&循環(huán)開(kāi)始
prv_nal=prv_na &&提取要統(tǒng)計(jì)的省級(jí)區(qū)名
wt_na1=wt_na &&提取要統(tǒng)計(jì)的二級(jí)區(qū)名
prv_codel=pry_code &&提取要統(tǒng)計(jì)的省級(jí)區(qū)編碼
wt_codel=wt_code &&提取要統(tǒng)計(jì)的二級(jí)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(jí)碼=prv_codel and二級(jí)區(qū)碼=wt_codel and降水排序=23
year50=年份
use省套二級(jí)區(qū)系列．Dbf &&在數(shù)據(jù)庫(kù)中提取對(duì)應(yīng)省套二級(jí)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(jí)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(jié)束語(yǔ)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(gè)記錄，按經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)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(jí)區(qū)供需分析，并形成了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。最后通過(guò)以下兩個(gè)語(yǔ)句將省套二級(jí)區(qū)供需分析數(shù)據(jù)庫(kù)文件轉(zhuǎn)換成Excel文件格式的表格：
use省套二級(jí)區(qū)供需分析表．dbf
copy all to省套二級(jí)區(qū)供需分析表．Xls type xls
生成的Excel表格．表頭為數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)中的字段名，過(guò)于簡(jiǎn)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(wèn)題。
5按分區(qū)降水排頻存在的問(wèn)題及解決辦法
受農(nóng)田灌溉需水過(guò)程、徑流年內(nèi)分布及水庫(kù)對(duì)地表水徑流調(diào)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(shí)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(kù)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(dá)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(duì)應(yīng)頻率附近3年平滑法(取近似頻率所對(duì)應(yīng)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(duì)成果進(jìn)行了調(diào)整，必要時(shí)輔以人工分析，以使所選擇的典型年更具代表性。
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