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摘要：灌区管理决策支持系统是水利信息化建设的一个重要组成部分。本文介绍了水库灌区管理决策支持系统（Decision Support System，DSS）的基本框架，探讨了数学模型、数据库、人机界面的解决方案及系统设计中应注意的问题。水库灌区管理DSS的开发研究对我国水利信息化具有重要意义。
关键词：灌区管理 DSS 数学模型 系统集成
我国是一个农业大国，水库的分布非常的广泛，水库由于渠系工程老化，管理水平低，水量浪费严重等原因，目前大多数灌区经济效益差，运营艰难。随着我国加入WTO，国际国内的竞争日益激烈，我国大中型灌区只有在灌溉面积、管理质量、技术水平、经济效益等方面全面领先才能称为真正意义上的农业大国。为提高灌区管理水平，有必要在全国推广节水灌溉和信息管理系统等先进技术，而在信息管理系统的基础上发展起来的灌区管理DSS为灌区管理提供了一种良好的辅助决策软件平台。
灌区管理DSS是指灌区管理人员在人和计算机组成的系统中，以计算机为辅助工具完成灌区各种信息的分析、处理等工作，产生供比较的方案，帮助决策者进行问题识别，并达到灌区合理规划和决策，及时有效地利用资源，获得最大的期望经济效益的目的。灌区管理DSS开发研究所达到的要求为：
1.以支持水库灌区辅助管理和决策为落脚点，提高灌区优化配水、安全排涝和抗旱减灾等方面的管理决策水平；
2.界面友好，交互操作方便、灵活；
3.模型库可以不断更新和完善，且数据库能与其它外部数据资源共享。
一. DSS基本框架
水库灌区管理DSS是一种用于灌区辅助管理的软件平台，主要由数学模型库、数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）和人机界面（User Interface，UI）三部分组成。
1、数学模型库是灌区管理DSS的核心，含有灌溉配水子模型，排涝子模型，灌区农作物优化种植比子模型和灌区抗旱预报子模型等。具体介绍如下：
(1)水库灌区配水子模型:该模型是根据灌区灌溉可用水量和各渠系农作物的需水情况，优化灌区水量分配，制定总干渠、干渠、支渠优化配水方案，提高灌溉管理水平和经济效益，对解决有限供水条件下的灌区配水问题效果比较明显。该模型具有供水能力分析，用水分析，供需平衡分析，方案比选等功能。
(2)排涝子模型:该模型根据我国水库灌区特点和灌区排涝系统实际，综合考虑涝灾、渍灾对农作物的危害和地下水水位上升引起的土壤盐碱化影响，分析排涝效益指标，为决策者提供经济合理的排涝措施。
(3)优化灌区农作物种植比子模型:该模型是解决在水库灌区可用水量、单位面积农作物收成、农作物价格、农作物净耗水量和农民在单位种植面积上的经济支出等前提下，通过优化分配灌区农作物种植比，使得灌区范围内农民的收入和管理单位的效益最大化。
(4)灌区抗旱子模型:该模型是对实测的降雨、墒情、农作物生长情况、灌区可用水量和天气预报等信息进行分析处理和综合评价，及时进行旱情预报，并对旱情进行经济评估，提出相应的抗旱措施。该模型应用随机模型和随机方法处理一系列随机数据，在此基础上对灌区旱情进行概率分析。
模型库各子模型采用模块化程序设计方式，各子模块之间互相独立，这样可以根据需要编制或修改程序代码而不影响其它子模型的程序，同时还可根据需要增减子模型，因此有利于软件维护和功能的增减，从而使系统具有良好的通用性和扩展性。
2、数据库管理系统（DBMS）是DSS建立的前提和重要组成部分，具有数据产生、维护、存取、更新和准备等功能。在DBMS结构设计中要充分考虑系统的安全性、保密性、可靠性、易使用性和响应速度等性能。
DBMS中数据主要分三类：水库灌区基本特性数据，外部系统采集的实时数据和计算结果数据。
（1）水库灌区基本特性数据包括水库库容特性，灌区各渠系纵横断面特性，灌溉面积及农作物分布等相对稳定的数据等。对该类数据的修改需要经过安全认证才可以操作，从而保证数据安全保密真实有效。
（2）外部系统采集的实时数据包括灌区水量，旱情和雨情等数据，由于该数据容量庞大，在开发时要注意三点：
一是要考虑与外部数据接口，以实现数据共享与兼容，其措施为采用统一的数据库表结构、统一的数据接口和统一的字段标识符项目编码等；
二是对该类数据进行预处理，提高辅助决策的效率，要求进行实时数据交换和计算的程序能够实时连续工作，不需要人的干预，其措施是采用Client/Server结构，应用程序安装在终端上，实时数据和部分计算程序安装在后台服务器上，服务器与外部数据库之间建立数据管道，由触发器程序定时或人工实现数据的更新。
三是对历史数据进行归类处理，避免数据占满有限的磁盘空间。
计算结果数据是决策支持系统的计算分析结果，可以查询、显示和报表打印等。另外，在计算过程中有大量的中间计算数据，所以需要把中间数据存放到临时表格中，这就要求在程序设计时删除后续程序不用的中间数据，释放存储空间。
3、人机界面对话管理是为决策者提供用户接口的软件，包括用户登录，程序驱动菜单，数据修改接口，图形显示，数据结果提交和打印等操作。
根据该系统的特点要求人机界面具有：
（1）高度可视化设计，在输入/输出方面，包括数据窗口和图形窗口，可以将大量信息简单化，直观化，因而交互方便，操作灵活；
（2）前后关联的命令驱动及提示，由于数学模型调用之前需要大量的数据准备，因此采用按先后顺序的提示输入所需要的数据。
二、DSS系统开发
本系统基于面向对象的开发思想，采用可视化的Visual C++作为前台开发工具，运用SQL2000來进行后台数据库管理，适用于Windows98/2000/NT/XP操作系统。
在灌区管理DSS各部分完成的基础上即可进行系统集成，从而实现计算机、网络、数据库系统的协调工作。在该系统集成的过程中，接口是考虑的关键环节。
随着科技的不断进步，水库的建设也越来越完善。灌区管理DSS已经被广泛的应用于水库的管理系统中，它是由人和计算机组成的系统，首先，以计算机为辅助工具完成灌区各种信息的分析、处理等工作，产生供比较的方案，帮助决策者进行问题识别，由人的意识产生并达到灌区合理规划和决策，及时有效地利用资源，从而获得最大的期望经济效益，有效的节省人力物力。
关键词：灌区管理 DSS 数学模型 系统集成
我国是一个农业大国，水库的分布非常的广泛，水库由于渠系工程老化，管理水平低，水量浪费严重等原因，目前大多数灌区经济效益差，运营艰难。随着我国加入WTO，国际国内的竞争日益激烈，我国大中型灌区只有在灌溉面积、管理质量、技术水平、经济效益等方面全面领先才能称为真正意义上的农业大国。为提高灌区管理水平，有必要在全国推广节水灌溉和信息管理系统等先进技术，而在信息管理系统的基础上发展起来的灌区管理DSS为灌区管理提供了一种良好的辅助决策软件平台。
灌区管理DSS是指灌区管理人员在人和计算机组成的系统中，以计算机为辅助工具完成灌区各种信息的分析、处理等工作，产生供比较的方案，帮助决策者进行问题识别，并达到灌区合理规划和决策，及时有效地利用资源，获得最大的期望经济效益的目的。灌区管理DSS开发研究所达到的要求为：
1.以支持水库灌区辅助管理和决策为落脚点，提高灌区优化配水、安全排涝和抗旱减灾等方面的管理决策水平；
2.界面友好，交互操作方便、灵活；
3.模型库可以不断更新和完善，且数据库能与其它外部数据资源共享。
一. DSS基本框架
水库灌区管理DSS是一种用于灌区辅助管理的软件平台，主要由数学模型库、数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）和人机界面（User Interface，UI）三部分组成。
1、数学模型库是灌区管理DSS的核心，含有灌溉配水子模型，排涝子模型，灌区农作物优化种植比子模型和灌区抗旱预报子模型等。具体介绍如下：
(1)水库灌区配水子模型:该模型是根据灌区灌溉可用水量和各渠系农作物的需水情况，优化灌区水量分配，制定总干渠、干渠、支渠优化配水方案，提高灌溉管理水平和经济效益，对解决有限供水条件下的灌区配水问题效果比较明显。该模型具有供水能力分析，用水分析，供需平衡分析，方案比选等功能。
(2)排涝子模型:该模型根据我国水库灌区特点和灌区排涝系统实际，综合考虑涝灾、渍灾对农作物的危害和地下水水位上升引起的土壤盐碱化影响，分析排涝效益指标，为决策者提供经济合理的排涝措施。
(3)优化灌区农作物种植比子模型:该模型是解决在水库灌区可用水量、单位面积农作物收成、农作物价格、农作物净耗水量和农民在单位种植面积上的经济支出等前提下，通过优化分配灌区农作物种植比，使得灌区范围内农民的收入和管理单位的效益最大化。
(4)灌区抗旱子模型:该模型是对实测的降雨、墒情、农作物生长情况、灌区可用水量和天气预报等信息进行分析处理和综合评价，及时进行旱情预报，并对旱情进行经济评估，提出相应的抗旱措施。该模型应用随机模型和随机方法处理一系列随机数据，在此基础上对灌区旱情进行概率分析。
模型库各子模型采用模块化程序设计方式，各子模块之间互相独立，这样可以根据需要编制或修改程序代码而不影响其它子模型的程序，同时还可根据需要增减子模型，因此有利于软件维护和功能的增减，从而使系统具有良好的通用性和扩展性。
2、数据库管理系统（DBMS）是DSS建立的前提和重要组成部分，具有数据产生、维护、存取、更新和准备等功能。在DBMS结构设计中要充分考虑系统的安全性、保密性、可靠性、易使用性和响应速度等性能。
DBMS中数据主要分三类：水库灌区基本特性数据，外部系统采集的实时数据和计算结果数据。
（1）水库灌区基本特性数据包括水库库容特性，灌区各渠系纵横断面特性，灌溉面积及农作物分布等相对稳定的数据等。对该类数据的修改需要经过安全认证才可以操作，从而保证数据安全保密真实有效。
（2）外部系统采集的实时数据包括灌区水量，旱情和雨情等数据，由于该数据容量庞大，在开发时要注意三点：
一是要考虑与外部数据接口，以实现数据共享与兼容，其措施为采用统一的数据库表结构、统一的数据接口和统一的字段标识符项目编码等；
二是对该类数据进行预处理，提高辅助决策的效率，要求进行实时数据交换和计算的程序能够实时连续工作，不需要人的干预，其措施是采用Client/Server结构，应用程序安装在终端上，实时数据和部分计算程序安装在后台服务器上，服务器与外部数据库之间建立数据管道，由触发器程序定时或人工实现数据的更新。
三是对历史数据进行归类处理，避免数据占满有限的磁盘空间。
计算结果数据是决策支持系统的计算分析结果，可以查询、显示和报表打印等。另外，在计算过程中有大量的中间计算数据，所以需要把中间数据存放到临时表格中，这就要求在程序设计时删除后续程序不用的中间数据，释放存储空间。
3、人机界面对话管理是为决策者提供用户接口的软件，包括用户登录，程序驱动菜单，数据修改接口，图形显示，数据结果提交和打印等操作。
根据该系统的特点要求人机界面具有：
（1）高度可视化设计，在输入/输出方面，包括数据窗口和图形窗口，可以将大量信息简单化，直观化，因而交互方便，操作灵活；
（2）前后关联的命令驱动及提示，由于数学模型调用之前需要大量的数据准备，因此采用按先后顺序的提示输入所需要的数据。
二、DSS系统开发
本系统基于面向对象的开发思想，采用可视化的Visual C++作为前台开发工具，运用SQL2000來进行后台数据库管理，适用于Windows98/2000/NT/XP操作系统。
在灌区管理DSS各部分完成的基础上即可进行系统集成，从而实现计算机、网络、数据库系统的协调工作。在该系统集成的过程中，接口是考虑的关键环节。
随着科技的不断进步，水库的建设也越来越完善。灌区管理DSS已经被广泛的应用于水库的管理系统中，它是由人和计算机组成的系统，首先，以计算机为辅助工具完成灌区各种信息的分析、处理等工作，产生供比较的方案，帮助决策者进行问题识别，由人的意识产生并达到灌区合理规划和决策，及时有效地利用资源，从而获得最大的期望经济效益，有效的节省人力物力。