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第5章 功能设计
5.1 梳理集成基础数据
5.1.1 设计思路
为梳理集成完整的、准确的、权威的湖北山洪灾害基础数据，需对基础数据进行全量调研和评估，分析其质量、完整性、准确性，识别可能存在的数据缺失、错误或不一致等问题。
数据质量评估体系
数据完整性评估：
- 必填字段检查：确保关键字段不为空
- 数据范围验证：验证数据在合理范围内
- 时间连续性检查：确保时间序列数据的连续性
数据准确性评估：
- 数据一致性检查：跨表数据一致性验证
- 业务逻辑验证：基于业务规则的逻辑验证
- 异常值检测：识别和处理异常数据
数据权威性评估：
- 数据来源确认：确认数据来源的权威性
- 数据更新机制：确保数据的及时更新
- 数据版本管理：维护数据的历史版本
5.1.2 防治对象调查评价成果集成
调查评价成果数据管理
防治对象数据模型：
- 防治点基本信息：包括名称、编码、类型、位置等
- 防治部位详细信息：包括部位名称、类型、状态等
- 空间几何信息：包括位置坐标、范围边界等
防治部位详细管理：
- 部位与防治点的关联关系
- 部位状态的动态管理
- 部位信息的维护和更新
成果数据集成实现
调查评价成果报告管理：
- 文档存储：基于对象存储的文档管理
- 元数据管理：文档的基本信息和分类管理
- 版本控制：文档版本的管理和历史追踪
图集管理系统：
- 图像存储：防治对象相关图像的存储管理
- 空间关联：图像与防治对象的空间关联
- 展示管理：图集的在线展示和查询
成果数据管理：
- 电子数据：结构化数据的存储和管理
- 纸质数据：纸质文档的数字化管理
- 照片数据：相关照片的存储和管理
5.1.3 风险隐患调查与影响分析成果集成
风险隐患数据模型设计
风险隐患要素数据：
- 隐患基本信息：包括编码、类型、名称、位置等
- 风险等级信息：风险评估等级和分类
- 空间几何信息：隐患的空间位置和范围
断面数据管理：
- 断面基本信息：包括编码、名称、河流编码等
- 断面几何信息：断面线的空间几何数据
- 高程信息：断面的高程数据
成果报表管理实现
重点关注对象详查名录表：
- 对象管理：重点防治对象的详细信息管理
- 风险评估：对象风险评估和等级划分
- 监测关联：与监测设备的关联管理
防治对象-监测设备关系表：
- 关系映射：防治对象与监测设备的对应关系
- 设备信息：监测设备的基本信息和状态
- 数据关联：监测数据与防治对象的关联
山洪灾害防治对象名录：
- 名录管理：防治对象的统一名录管理
- 分类管理：按类型、区域等分类管理
- 状态管理：防治对象的状态跟踪
跨沟道路、桥涵、塘（堰）坝调查成果表：
- 设施管理：跨沟设施的管理和维护
- 安全评估：设施安全状况评估
- 风险分析：设施对山洪的影响分析
5.1.4 数据治理入库和应用集成
数据治理流程设计
数据提取阶段：
- 多源数据采集：从不同数据源提取原始数据
- 数据格式转换：统一数据格式和编码
- 数据质量检查：初步的数据质量评估
数据清洗阶段：
- 异常数据处理：识别和处理异常数据
- 重复数据去重：基于业务规则的去重处理
- 数据标准化：统一数据标准和规范
数据整合阶段：
- 数据关联：建立数据间的关联关系
- 数据融合：多源数据的融合处理
- 数据验证：业务逻辑验证和一致性检查
数据转换阶段：
- 数据映射：源数据到目标数据的映射
- 数据计算：派生数据的计算和生成
- 数据聚合：数据的汇总和聚合处理
数据解耦和重组阶段：
- 数据分层：按业务需求进行数据分层
- 数据分区：按时间和区域进行数据分区
- 数据索引：建立高效的数据索引
数据入库阶段：
- 批量导入：高效的数据批量导入
- 事务管理：确保数据导入的事务一致性
- 完整性检查：数据完整性和一致性验证
数据治理服务实现
数据质量监控服务：
- 数据质量检查：数据的完整性和准确性检查
- 异常数据检测：异常数据的识别和报告
- 质量报告生成：数据质量评估报告
数据标准化服务：
- 数据标准化处理：数据的标准化和规范化
- 标准验证：数据标准的验证和检查
- 标准维护：数据标准的维护和更新
5.1.5 小流域治理单元建档立卡
小流域基础信息管理
小流域治理单元数据模型：
- 单元基本信息：包括编码、名称、面积、长度等
- 流域特征参数：平均高程、坡度等地形特征
- 空间几何信息：流域边界的空间几何数据
基础信息梳理功能：
- 全省1309个小流域治理单元基础信息管理
- 流域特征参数计算和管理
- 空间拓扑关系建立和维护
监测站点信息集成
雨量（水位）站点信息管理：
- 站点基本信息：包括编码、名称、类型、位置等
- 空间位置信息：站点的经纬度和空间位置
- 运行状态信息：站点的运行状态和维护信息
站点关联管理：
- 空间关联：监测站点与小流域的空间关联
- 数据关联：监测数据与小流域的数据关联
- 状态监控：监测站点运行状态监控
降雨预报成果数据集成
网格化降雨预报数据：
- 网格基本信息：包括网格编码、预报时间等
- 降雨量信息：网格的降雨量数据
- 空间几何信息：网格的空间几何数据
预报成果管理功能：
- 网格数据存储和管理
- 时间序列预报数据管理
- 空间插值和计算功能
流域关系管理
流域拓扑关系建立：
- 上下游关系：小流域之间的上下游关系
- 汇流关系：流域汇流关系的建立
- 网络拓扑：流域网络的拓扑结构
空间分析算法：
- 河流网络提取：基于DEM数据的河流网络提取
- 流域边界识别：小流域边界的自动识别
- 拓扑关系生成：上下游关系的自动生成
5.2 算法模型建设方案
5.2.1 模型建模范围确定
小流域设计暴雨计算
暴雨参数计算模型：
- 基于《湖北省暴雨统计参数等值线图集》的暴雨参数计算
- 标准历时点雨量均值计算：10分钟、1小时、6小时、24小时
- 设计暴雨计算：基于频率分析的设计暴雨计算
暴雨时程分配模型：
- 时程分配模式：基于典型暴雨过程的时程分配
- 时间步长处理：按小时或更小时间步长分配
- 空间分布：考虑暴雨空间分布的不均匀性
小流域设计洪水计算
净雨计算模型：
- 初损计算：流域初损的估算
- 下渗计算：下渗率的计算和模拟
- 净雨过程计算：基于降雨过程的净雨计算
单位线法洪水计算：
- 单位线获取：基于流域特征的单位线计算
- 卷积计算：基于单位线的洪水过程计算
- 洪水过程线生成：洪水流量过程线的生成
经验公式法洪水计算：
- 洪峰流量计算：基于经验公式的洪峰流量估算
- 参数确定：基于水文分区的参数确定
- 适用性分析：经验公式适用性分析
HEC-RAS二维水动力学模型
淹没范围分析模型：
- 模型输入准备：地形、糙率等模型参数准备
- 模型计算：基于HEC-RAS的二维水动力学计算
- 结果处理：淹没范围和水深结果的提取和分析
不同重现期洪水分析：
- 50年一遇洪水：中等风险洪水淹没分析
- 100年一遇洪水：高风险洪水淹没分析
- 300年一遇洪水：极高风险洪水淹没分析
5.2.2 小流域分布式水文模型精细建模
小流域计算单元划分
计算单元属性提取：
- 单元划分：基于DEM数据的计算单元划分
- 属性提取：单元坡度、长度、面积等属性提取
- 几何特征：单元质心、边界等几何特征提取
小流域统一编码：
- 编码规则：基于行政区划和流域的编码规则
- 唯一性保证：编码的唯一性保证
- 层次关系：编码的层次关系体现
面雨量权重值计算
泰森多边形权重计算：
- 泰森多边形构建：基于站点位置的泰森多边形构建
- 权重计算：基于面积比的面雨量权重计算
- 空间分析：基于GIS的空间分析
反距离权重插值：
- 距离计算：网格点到站点的距离计算
- 权重计算：基于距离的权重计算
- 插值计算：基于权重的降雨量插值
蒸散发量计算
潜在蒸散发计算：
- Penman-Monteith方程：基于Penman-Monteith方程的潜在蒸散发计算
- 气象参数：温度、湿度、风速、辐射等气象参数
- 计算结果：潜在蒸散发量的计算结果
实际蒸散发计算：
- 土壤水分考虑：基于土壤水分的实际蒸散发计算
- 植被影响：植被对蒸散发的影响
- 季节变化：季节变化对蒸散发的影响
产流模型参数确定
SCS-CN产流模型：
- CN值确定：基于土地利用和土壤类型的CN值确定
- 初损计算：基于CN值的初损计算
- 净雨计算：基于SCS-CN模型的净雨计算
Green-Ampt渗透模型：
- 渗透率计算：基于Green-Ampt模型的渗透率计算
- 累积渗透量：累积渗透量的计算
- 时间步长渗透：单位时间渗透量的计算
单位线提取
瞬时单位线计算：
- Nash瞬时单位线：基于Nash瞬时单位线模型
- 参数确定：汇流时间、水库数等参数确定
- 单位线生成：瞬时单位线的生成
综合单位线：
- 历史资料分析：基于历史雨洪资料的分析
- 综合单位线：综合单位线的建立
- 适用性验证：单位线适用性的验证
河道演进模型参数确定
马斯京根法河道演进：
- 参数确定：K、X参数的确定
- 演进计算：基于马斯京根法的河道演进计算
- 结果验证：演进结果的验证
考虑洪水漫滩的流量修正：
- 漫滩计算：基于遥感影像的漫滩计算
- 流量修正：考虑漫滩的流量修正
- 精度提高：模型精度的提高
5.3 预警功能设计
5.3.1 动态预警指标设计
预警规则配置模型：
- 规则基本信息：包括规则名称、类型、状态等
- 阈值配置：多级阈值的配置和管理
- 逻辑关系：多个条件的逻辑关系配置
预警条件判断算法：
- 实时数据监测：实时监测数据的获取和处理
- 阈值比较：监测数据与阈值的比较
- 预警级别判断：基于比较结果的预警级别判断
5.3.2 预警发布系统设计
预警消息管理：
- 水位预警：超警戒水位、超设计水位、超汛限水位预警
- 渗压预警：渗流压力异常预警
- 预警发布：预警信息的发布和推送
用户推送机制：
- 用户角色：基于用户角色的预警推送
- 推送方式：多种推送方式的支持
- 推送状态：推送状态的跟踪和管理
5.3.3 预警统计分析
预警统计服务：
- 月度统计：月度预警数据的统计分析
- 趋势分析：预警趋势的分析和预测
- 类型统计：不同类型预警的统计分析
预警报表生成：
- 统计报表：各类统计报表的生成
- 图表展示：统计图表的展示
- 导出功能：报表的导出功能
5.4 县级用户功能设计
5.4.1 考核管理系统
考核任务工作流程：
- 任务创建：考核任务的创建和配置
- 任务启动：考核任务的启动和执行
- 任务管理：考核任务的状态管理和监控
考核对象管理：
- 对象配置：考核对象的配置和管理
- 关联关系：考核对象与任务的关联
- 结果管理：考核结果的管理和统计
5.4.2 权限管理系统
基于角色的权限控制：
- 角色管理：用户角色的管理
- 权限配置：角色权限的配置
- 权限验证：用户权限的验证
用户管理：
- 用户信息：用户基本信息的维护
- 用户状态：用户状态的管理
- 用户日志：用户操作日志的管理
5.5 系统改进功能
5.5.1 防治点管理
防治点树形结构管理：
- 树形结构：防治点的树形结构管理
- 层级关系：防治点的层级关系
- 信息展示：防治点信息的展示
防治点详细信息：
- 详细信息：防治点的详细信息管理
- 关联信息：相关信息的关联管理
- 状态管理：防治点状态的管理
5.5.2 维护管理功能
维护计划管理：
- 计划创建：维护计划的创建和配置
- 计划执行：维护计划的执行和监控
- 计划统计：维护计划的统计分析
维护记录管理：
- 记录录入：维护记录的录入和管理
- 记录查询：维护记录的查询和统计
- 记录分析：维护记录的分析和报告
这些功能设计完整地覆盖了黑石咀水库系统的核心业务需求，包括基础数据管理、算法模型建设、预警功能、县级用户管理和系统改进功能，为系统的开发和实施提供了详细的技术指导。