水资源决策辅助分析软体系统之研究.doc

中文視窗化水文分析軟體之設計（一） 陳 莉 中華大學土木工程學系 副教授 壹、摘要 本研究主要是希望發展出一套適合臺灣地區使用的「水文分析系統」，能提供交談式的輸入程序，包括水利工程常用之流量歷時分析、頻率分析、降雨逕流模式、洪水演算等單元，可針對全國的降雨、流量做更精確的計算﹐使珍貴的水資源更合理有效的運用。本研究已完成軟體系統整體功能之規劃﹐並製作21條主要河川代表站之流量歷時曲線，依此數據評估流域河川的水資源可開發潛能，亦可初步規劃興建水庫的合理容量大小。希望水利界的先進不吝指教，敬請多多提供寶貴的意見，E-Mail為lichen@chu.edu.tw，期使本系統更臻理想。 貳、研究背景 臺灣地區雨量雖然豐沛, 約為世界平均值的2.6倍, 乍看之下水資源相當豐富, 但由於降雨在時間分配方面非常不均勻，多集中在5月至10月半年內的梅雨及颱風期，且由於山高河短、坡陡流急，所以大部分的逕流迅速入海，以致無法充分利用﹐每人每年能分配到的總雨量僅為世界平均值的六分之一, 而暴雨洪水更可能造成嚴重之生命財產損失。再加上工商業的高度發展﹐天然河川中可供引用的可靠水源加上水庫調蓄量，仍常常無法有效供應目前的總需水量，若逢久旱不雨，則易發生乾旱情形，使水庫的蓄水降至嚴重下限甚至呆水位形成嚴重缺水。因應這種難題，除了增建水庫開發水源之外，宜設法研究如何建立一套決策支援系統以提高水資源利用效率﹐以預警極端水文災害使損失減輕。 參、研究目的 鑑於國外已發展出一些水資源模式的應用軟體，例如HEC-1可計算洪水歷線、HEC-2可作水理分析、HEC-5可規劃水庫操作問題﹑SWMM則是暴雨水流經理模式、STORM模擬都市逕流的量與質關係，但這些模式的輸入程序較煩雜，且某些參數有地域性差異。因而本研究針對上述缺點，欲研擬出一套水文分析應用軟體，除了可適用於臺灣地區各雨量及流量站，包括水利工程常用之各項單元，並可對全國的水資源作更精確的計算。本系統架構在中文版微軟視窗軟體上，不但可提供便利的輸入對話盒方式﹐更可展現美觀的圖表畫面與列印輸出，因而非常便於使用。此系統以C語言為發展程式，配合高效率的演算法，在計算大量水文資料的處理上，更能達到優越的執行效率與一貫性。 肆、本系統各項設計之討論 一、程式設計概論 （一）程式設計目標 在規劃一個軟體系統之前，應做好詳盡的評估，預定程式設計的目的與功能，本系統架構在廣泛使用的作業環境Microsoft Windows 98之上，以適合開發的C語言撰寫程式，即希望能達到下列目標： ●擴充性(Extensibility) ●可攜性(Portability) ●可靠性(Reliability)與健全性(Robustness) ●相容性(Compatibility) ●執行速度(Performance) （二）建立Windows之應用程式 發展Windows應用程式最好的程式語言就是C語言，因為許多Windows的程式設計特性，都是以C程式設計師的觀點來設計的。 建立Windows應用程式的步驟如下: 1.撰寫WinMain及視窗函式並置於C語言的原始檔案內。 2.撰寫功能表﹑對話盒以及其它的資源描述，並置於資源描述檔案(resource script file)內。 3.利用Icon編輯程式(icon editor)建立游標(cursor)，圖像(icon)以及位元圖(bitmap)。 4.利用Dialog編輯程式(dialog editor)建立對話盒。 5.撰寫模組定義並置於模組定義檔案(module-definition file)內。 6.編譯(compile)及鏈結(link)全部的C語言原始檔案。 7.編譯資源描述檔案，然後加諸於可執行檔案(executable file)內。 二、軟體系統設計 （一）系統主功能規劃 本研究將水文分析軟體架構在中文視窗作業系統上，首先設計本軟體的圖像(icon)，在主畫面的選單列中放置六項功能，從左至右依次是檔案、雨量分析、流量分析、頻率分析、降雨逕流和洪水演算，將此六項功能次選單項目整理如表一。 表一、水文分析系統之各選單項目 主選單 檔案 雨量分析 流量分析 選單項目 開啟舊檔 儲存檔案 另存新檔 列印 雨量統計 PMP推估 流量統計 PMF推估 流量歷時分析 洪水演算 降雨逕流 頻率分析 河川演算 水庫演算 單位歷線 極端值第一型 常態分佈 對數常態分佈 皮爾森第三型 對數皮爾森第三型 （二）電腦軟硬體 本研究之硬體主機採用個人電腦486以上、雷射印表機、滑鼠，作業環境為Microsoft Windows 98 中文版，設計水文分析系統的主畫面、輔助說明的功能、整體流程的控制等。將已完成的流量歷時分析單元，經讀取水文資料庫之日流量檔案、執行