天津市中小河流水文监测系统建设项目.docx
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天津市中小河流水文监测系统建设项目
项目需求书
一、项目背景
天津市中小河流水文水情预警预报系统是在全国中小河流监测系统建设的大背景下提出的。
“十二五”期间，我国将完善大江大河干流和主要支流水文站网功能；基本建成覆盖我国中小河流的水文监测体系，这将显著增强我国中小河流的水文监测力量，为提高中小河流防汛应对能力奠定基础。
天津市中小河流水文水情预警预报系统以历史和实时水情数据库为依托，采用传统的降雨径流、河道演算等预报方法或模型，建立天津境内10条中小河流预报预警服务平台，为中小河流防治和防洪减灾洪提供及时快速准确的预警预报信息，并对预报预警结果进行有效查询与发布，实现了数据计算与数据展示的科学管理，提高了系统执行效率与运行可靠性。
系统的建设可以为防汛决策部门提供及时、准确、全面的工作信息，帮助各级领导分析汛情发展变化趋势，制定科学、合理的防汛决策措施，从而提高中小河流对洪水灾害的防御能力。
二、商务需求
序号
需求条款
是否为实质性条款
原因说明（实质性条款需列明原因）
1
投标人具有独立法人资格；
是
投标人应具备的基本资格
2
投标人应具有软件企业认定证书；
是
投标人具有软件能力开发的资格证明
3
投标人应具有计算机信息系统集成三级（含三级）以上资质；
是
确保该系统集成能够顺利完成
4
投标人应具有水文、水资源调查评价乙级（含乙级）以上资质
是
该软件为水文专业软件，涉及水文测报、水情测报等多项专业知识，需具备水文专业资质的软件开发人员进行开发，以保证水文预警预报软件的专业性、实用性。
5
投标报价应包括投标人中标后为完成合同规定的全部工作需支付的一切费用和拟获得的利润，并考虑了应承担的风险。
是
确保投标价格的合理性
6
工期：
自本项目合同签订之日起三个月内完成
是
确保天津市中小河流项目的整体工期
7
系统试运行完成后，由发包人组织测评，测评合格后，发包人应按约定进行终期成果验收，测评费由承包人支付，测评费用已包含在投标报价中。
否
8
维护及培训服务，承包人应根据项目实施的计划、进度和需要与发包人的要求，及时安排对发包人的相关人员进行培训。
培训目标为使受训者能够独立、熟练地完成操作，实现依据本合同所规定的项目的目标和功能。
是
保证软件稳定可靠持续运行
9
承包人自本项目竣工验收合格之日起2年内向发包人提供免费的保修和维护服务，提供系统的全部源代码。
其模型和软件应根据项目的实际情况予以调整和优化，以满足工程的实际运行要求。
在此期间如发生系统运作故障，或出现瑕疵，承包人将按照本合同专用合同条款规定的方式响应保修和维护服务。
是
保证软件稳定可靠持续运行
三、技术需求
序号
采购项名称
数量
需求条款
是否为实质性条款
原因说明（实质性条款需列明原因）
一
数据库建设
1
中小河流站点数据库
1
按照相关标准，建设中小河流基础信息数据库，存放10条中小河流及其相关站点的基础信息资料；需收集中小河流预报所需的各类水文、气象及地形地貌资料，并整理入库。
否
2
GIS空间数据
1
①包括行政界线、流域界、河网水系、水文站点（雨量站、水位站、水文站）、水库、铁路、高速路、国道、行洪区、蓄洪区、断面等内容
②用于数字流域处理的电子地图数据（DEM）。
否
3
遥测数据库
1
包括站点名称、站点编码、站点所在地（包括所属地址、流域、水系、河名）、站点类型、站点坐标信息、观测项目、测站设施情况、特征信息、设计单位、所属的管理部门、测站及主要设施照片等数据。
按系统数据的格式特征分类，与站点相关的属性数据可以分成三类：
属性数据、地理信息数据、多媒体数据。
①属性数据
站点数据库中表示遥测站点特征值的数据（如站点名称、站号、经纬度、所在流域、站点所在地、测站类型、海拔、级别、所对中继、发射频率、接收频率、电源、设备厂家、电台型号、电台功率等）属于属性数据，这一类数据为结构化数据，使用关系型数据库进行组织。
在关系型数据库中属性数据按站点进行组织，每一个站点使用一个唯一的站点代码表示。
②地理信息数据
地理信息数据包括站点的地理位置及所处区域的地理环境要素数据。
地理信息数据通过电子地图组织，各类地理环境要素数据要分层组织。
本系统设计站点路线查询，电子地图使用高精度遥感图可以满足系统需求。
③多媒体数据
多媒体数据包括站点图纸、设备照片、周边影像资料等，以及其它类型的多媒体数据。
多媒体数据的特点是能全面、直观地表示站点情况。
在计算机中多媒体数据可以使用文件组织，也可以用二进制字段形式直接存放入关系型数据库中。
考虑到多媒体数据，特别是图像数据占用空间很多，直接入库将使数据库规模变得十分庞大，因此多媒体数据将使用文件方式组织，在关系型数据库中设置字段，用于存入文件路径，应用系统通过文件路径调用多媒体数据。
否
4
历史水文（情）数据库
1
现有实时水情数据库按照《实时雨水情数据库表结构与标识符》（SL323-2011）的要求，存储和管理水情信息，并与部、流域、友邻省市水文部门实现信息共享。
包括基本信息类、实时信息类、预报信息类、统计信息类、交换信息类和字典信息类等信息的存储结构，涉及降水、蒸发、河道、水库、闸坝、泵站、潮汐、沙情、冰清、墒情、地下水、洪水预报等雨水情数据表。
数据库管理系统（databasemanagementsystem）采用MSSQLServer操纵和管理数据库，用于建立、使用和维护数据库。
用户通过dbms访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。
它可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库，实现历史水情数据的管理维护。
否
二
预警预报系统建设
5
预报方案研制、参数调试
1
需针针对10条河流的流域特性，确定各中小河流控制区间的降雨径流系数，采用适用于中小河流洪水瞬时地貌单位线法、马斯京根法、水位（流量）经验相关法等进行产汇流、河道洪水演进的预测预报，根据历史资料调试率定有关参数，并建立各站的洪水预报方案。
本次建设，共10条中小河流，40个断面，见附表1。
预报方案有区域降雨产流、汇流预报，河道洪水演进，水位（流量）经验相关法等进行相关河道控制站点的洪峰水位、流量、洪量的预报。
否
6
中小河流洪水预报平台
1
针对天津中小河流的预报模型和方法、预报方案、模型率定、实时作业预报、人工交互、实用模块、系统管理等业务中的特殊要求，开发可以灵活适应天津地域特点的预报预警平台，针对复杂的下垫面情况，根据防洪调度实际需要，较为精确地模拟、预测在人为控制条件下，洪水的传播时间，洪峰流量、洪峰水位等要素，满足实时洪水预报调度决策支持的需求。
13.1预报模型和方法：
本系统主要考虑水文学方法，用于分析不同防洪调度方案的同时为洪水预报模型提供技术支持。
实现了预报模块与系统完全独立，规范化和标准化了预报模型的输入输出文件格式，可方便地增加新的预报模型和方法，可任意选择和组合模型构建预报方案。
另外为了便于方案的管理、方案的分析以及实时方案的模拟，在模型的基础上建立决策支持系统显得尤其重要。
决策支持系统将整合模型、数据库等利用计算机技术为用户提供方便操作的用户界面，为决策者提供基础的决策平台。
（1）中小河流区间降雨径流
针对各条中小河流控制区间下垫面情况的不同，根据历史降雨产流资料，确定各断面控制区间的降雨产流系数，作为产流预报方案的基础。
（2）瞬时地貌单位线法
瞬时地貌单位线原理瞬时地貌单位线是考虑了流域地貌特征间的相互依存，互相制约的关系，并将其引进水文模型中，直接参与水文计算，既有物理根据又简便易行的一种汇流模型。
（3）马斯京根法
对河道中洪水波的演进、洪峰水位、流量的预报预测采用马斯京根法。
由于北方地区洪水资料匮乏，为了提高预报精度，在洪水演进计算中，需要进行时变参数的调整，适应实际情况的变化。
（4）水位（流量）经验相关法
根据现有资料建立中小河流各断面的的水位（流量）经验相关线，结合产汇流、洪水波演进预报结果，预测各断面的洪峰水位、流量。
建立上下游相关站点的水位（流量）相关关系曲线、洪水传播时间等，预报下游断面的水位（流量）。
13.2系统功能：
运用先进的软件技术将实时水情数据、实测河道、闸坝、蓄滞洪区地形高程数据结合水动力学模型的预报模块，演算预报不同河段汇流后的的水位、洪峰流量过程。
河道沿途有闸坝、扬水站、泵站等有流量汇入、排出时，可以根据实时数据库或人工干预设置预报条件后，进行水力学演算。
系统主要由水情及地理信息查询子系统、模型率定子系统、实时作业预报子系统和系统管理四部分模块构成。
（1）水情查询及地理信息子系统
1）水情信息查询
系统可以提供较完备的水情信息查询功能，包括历史水情信息、实时水情信息，按照预报库中各站点的编号可显示单站或者多站的实时水情信息，及预报库中的历史水情信息。
包括流量、水位、雨量等基本水文要素的查询。
还可以根据站点类型查询不同的特征值。
目前系统中站点类型包括，水文站、水位站、雨量站、水库站、闸坝站和潮位站。
2）地理信息查询
系统具有强大的空间表现能力，以电子地图方式管理和显示水系、地形、流域边界、站点分布、行政区划等，具有基本的地理信息查询功能。
可以对地图执行放大、缩小、漫游、全图显示及三维图形显示等操作，而且可以对系统内集成的任意图层进行图层控制，进行点、线、面的操作。
（2）模型率定子系统
模型率定子系统包括预报方案构建、历史资料处理、模型参数率定等功能。
预报方案构建功能可通过人机界面构建相关图预报方案、水文模型预报方案，通过人机界面输入、定制预报方案的各要素值。
历史资料处理功能用于输入、转录、检查、修改用于制作洪水预报方案的历史水文资料。
模型参数率定功能可通过人工试错和自动优选相耦合的率定子系统，对任何预报模型单值参数进行参数率定，以完成系统建模工作。
1）历史资料处理
该功能主要用于录入、转存、检查、修改用于模型参数率定历史水文资料，可通过界面输入或数据转换完成历史水文资料入库，可处理六类数据：
洪水摘录、日均水位流量、降水摘录、日降水量、日蒸发量、水库摘录。
各类数据均为原始数据。
2）率定计算
对于采用可率定模型构建的洪水预报方案，可采用人工试错和自动优选相耦合方法对模型中单值参数进行参数率定，以最终建立洪水预报方案。
参数率定窗口需要设置以下内容：
输入直接参数，设定参数范围或参数值，设定率定期，选择优化方法，设定不收敛循环次数，选择目标函数，设定统计阈值等内容。
设置完成后可完成自动率定功能。
（3）实时作业预报子系统
实时作业预报是基于建立的洪水预报方案，根据最新实时雨水情，对未来一段时间内的洪水过程做出预测预报。
其主要功能包括：
选择预报站点、单站预报、河系预报、预报成果优选、等雨量线、区域管理、预报结构图等。
1）选择预报站点
当要对某站点进行作业预报时，需选择该预报方案为当前方案，可通过列表或区域两种方式选择用户名下任意一预报方案进行人工作业预报。
2）作业预报
进入系统人工作业预报界面，完成人工作业各项操作。
系统根据当前的预报方案的属性，自动完成预报方案中预报根据站的实时信息的查询、时段处理，预报模型和方法的获取、预报模型参数和状态值的获取等。
预报人员可根据实际情况，修改预热期、预见期和预报时间。
预报方案输入个数和计算时段长不可修改。
打开各预报方案输入的输入，则显示预报方案输入所采用的模型方法，窗口右上角为信息窗口，可通过点取有关内容按钮获取有关信息，此信息可以修改，人机表格交互，并重新计算，结果满意后，可点取保存结果入库。
右下角为预报断面的预报过程和实测过程的比较图，当点取重新计算后，其会即刻更新。
系统的作业预报模块具有实时校正功能和强大的人工交互功能。
（4）系统管理
系统管理模块主要包括用户管理、模型管理、方案管理、站点管理、图层管理、预报数据管理、数据库设置等功能，可以有效地辅助预报人员管理预报方案及预报成果。
否
三
水情服务系统建设
7
水情业务管理系统
1
水情业务管理系统包括水情信息查询、水情报告及专题图表制作、会商环境管理等功能。
14.1系统功能
系统能按一定的规则制作用户需要的报表,对用户指定的GIS区域内的水文要素进行分析评价,快速的形成图、表、分析评价成果报告。
主要功能包括：
（1）雨水情信息展现
雨水情展现的形式有表格、图形（过程线、直方图、柱状图、饼图）、GIS方式等。
展现的数据有历史数据、特征值数据、实时雨水情数据。
各项数据图表要切换灵活、快捷。
能快速方便地计算并显示实时数据、实时极值数据（如最大雨量、最大流量、最高水位）、历史数据过程回放、实时数据与典型历史数据对比、各项水文要素的重现期、超警戒水位流量、水量组成情况等。
（2）雨情统计
①统计功能
多年同期降水量均值计算（主要以月、年、汛期等为单位）、时段极值统计、场次降雨起迄时间统计、降水非降水天数统计、有效无效降水天数统计、降雨频率计算（排位）、雨量距平计算、各市各区域任意时段累计面平均雨量降水量统计表、大暴雨时面深关系统计表。
②成果图形化
降水量柱状过程图、降水量对比图、降水量量距平图、降水量分布图、区多年平均年（或汛期等）降水量等值线图、区年最大6h、24h、1d、3d、7d点雨量变差系数等值线图、区最大6h、24h、1d、3d、7d点雨量均值等值线图。
（3）水情统计
①统计功能
水位流量的频率计算、水量（径流量、蓄水量）统计、主要河湖库代表站水位统计、水位涨速涨幅排序、超警戒天数统计、超某一水位连续天数统计、超警超汛限水位一览表、水库蓄水能力分析（可拦蓄降水量）、主要潮位站实测高潮位统计及增水计算、引排水统计、水量平衡计算。
②过程图
水位、流量、水量等相关图，某时段内单站、多站水位流量过程线图，区域水量组成饼图等。
14.2框架结构
水情业务管理系统主要包括以下子系统：
水雨情信息展现子系统、雨情查询分析子系统、水情查询分析子系统、水雨情自动分析评价子系统。
框架结构如下图所示：
（1）水雨情信息展现子系统实现对实时和历史水雨情信息的查询，在电子地图中显示各个站点并通过图表的方式展示用户指定的数据。
（2）雨情查询分析子系统实现对雨情特征值的分析和输出展示。
（3）水情查询分析子系统实现对水情、流量、水库水情特征值的分析和输出展示。
（4）水雨情自动分析评价子系统实现对水雨情数据报表和PPT的自动生成。
系统根据已有模板和业务流程并结合用户的需求自动提取数据库中的水雨情数据并自动生成报表或PPT，方便在高清显示系统显示。
14.3子系统功能及技术实现
（1）水雨情信息展现
水雨情信息展现的形式有表格、图形（过程线、直方图、柱状图、饼图）、GIS方式等。
展现的数据有历史水雨情数据、实时水雨情数据。
各项数据图表之间切换灵活、快捷。
该子系统能按指定区域快速地计算并显示实时数据、实时极值数据（如最大雨量、最大流量、最高水位）、历史数据查询、超警戒水位流量等。
（2）雨情查询分析子系统
该子系统具有统计及图表输出功能。
1）雨情特征分析
系统实现对区域内选定时间范围的雨量值的特征数据查询，功能包括：
多年同期降水量均值计算（主要以月、年、汛期等为单位）、时段极值统计、场次降雨起止时间统计、降水和非降水天数统计、有效无效降水天数统计、降雨频率计算、各市各区域任意时段累计面平均雨量降水量统计表、雨量平均值、最大值、时段特征值等。
2）图表展示
提供降水量柱状过程图、降水量对比图、降水量分布图、多年平均年（或汛期等）降水量等值线图。
3）水情查询分析子系统
该模块提供水情信息的统计分析并在图表中显示，功能包括：
水量（径流量、蓄水量）统计、主要河湖库代表站水位统计、水位涨速涨幅排序、超警戒天数统计、超某一水位连续天数统计、超警超汛限水位一览表、水库蓄水能力分析（可拦蓄降水量）、引排水统计、水量平衡计算，河段时段来水量、洪量统计；时段入库水量、出库水量，区域水量平衡计算，各口门计算出入区域权重比。
能够实现水位、流量、水量等相关信息图形化展示并提供某时段内单站、多站水位流量过程线图、区域水量组成饼图等信息的统计输出。
（4）水文预报成果展现子系统
1）成果及方案的整理与展示
基于B/S模式设计用户界面，供用户进行成果及方案整理，并写入到相应数据库中，同时可基于Flash或电子地图，为成果及方案提供可视化展示界面。
展示界面以流域水系图为基础，可对流域分区显示。
水系图内容包括：
预报需要的雨量站、水文（水位）站、潮位站、河流、水库等。
针对预测预报断面的水库、测站，提供大比例尺并有数字高程的电子地图。
实时预报时可在电子地图上选择预报断面等。
2）方案与成果查询服务
预报成果入库后，可通过选择不同区间、水库、断面、预报时段、方案编号等，查询预报来水量等，以图表结合的方式进行显示；并可将预报结果与实测数据进行比对分析，评估测报精度。
否
8
遥测站管理系统
1
15.1功能
主要功能是记录各遥测站点定期的检定情况，并实现检定信息的查询、统计及报表生成。
系统提供水文遥测站点信息的查询、统计、维护、发布功能。
信息的主要内容包括：
站点名称、站点号、站点所在地、测站类型、状态信息、检定数据、站点设备信息、所属的管理部门、设备的检定时间、设备安装时间、在线数据整理、站务管理、数据上传等内容，并能以报表的形式提供展示。
遥测站管理系统的业务应用将依托GIS平台，采用图形的展示方式，使信息的表达方式更加直观，效率更高，为用户提供易于操作、易于使用、内容展现丰富的站网信息服务系统。
系统的响应及运行速度快，能够满足站网维护、站网查询、在线数据管理统计等日常工作要求。
15.2技术实现
设备运行监控系统对设备的运行情况进行监控，实时掌握设备的运行情况，保证遥测站有一个更快、更稳定的运行环境。
（1）设备运行情况监控
实现遥测站设备运行状况的监控功能。
依靠观测数据、数据质量控制结果和填报的维修数据，对遥测站点设备情况进行监视，提供给界面层每个站点状态，从而保证更快和更稳定的运行环境。
（2）设备故障即时报警
实现设备故障即时报警的功能。
工作人员可设置某一项设备及备品备件的最小数量或最大数量、某一站点检定超检时等临界值，当接近或达到临界值、设备出现故障、数据缺漏报等意外，系统以声音提醒、短信报警等方式主动向工作人员发出预警通知，使工作人员及时采取措施，做出调整，保障遥测站的快速工作、提高设备的利用率。
（3）设备运行维护数据查询
提供遥测站的设备维护查询功能。
可查看发生设备的故障、维修、维护、检定等情况，同时亦可按年、月、周进行故障统计，便于出具站点维护总结报告。
（4）设备运行维护数据分析
系统提供记录和保存设备维护、维修信息的功能，技术人员可根据这些维护记录进行汇总、统计分析，进行详尽的故障分析、总结，以便于针对不同的遥测站点和设备采取不同的预防维护措施，确保遥测站点长期稳定可靠的运行。
（5）监控数据报表
提供辖区内各遥测站点设备的运行情况，每月定期生成监控数据报表，统计各遥测站的故障、维修、维护、检定等情况。
支持按区域、设备等条件过滤遥测站点，并提供导出Excel或Word文档的功能。
（6）站务管理
主要包括测站信息（沿革、流域情况、水文特征值）、设施管理（断面、站房、水尺、缆道、降雨等）、设备管理、测验方案、报讯方案以及水文遥测站点的其他日常业务管理。
（7）在线数据整理
水文观测数据的在线录入整理。
否
9
水情短信服务系统
1
本系统的建设目标是完成对各个用户（部门或个人）的水情信息需求进行管理，实时发布水情信息，特殊水情实时预警、及时反馈用户查询水情信息，实现水情信息在各防汛部门领导及时接收。
16.1开发原则
手机短信平台的设计，遵循实时性、并行性、可扩展、安全性等原则。
（1）时效性。
短信平台信息发布对系统的实时性要求比较高，设计下行流量为1000条/秒，可以同时对100个用户进行群发；
（2）开放性。
具有高度的兼容性和可拓展性，采用符合国际国内行业标准的设备、应用层协议等，能够灵活地进一步开发升级。
（3）安全性。
本系统采取手机号码准入方式，只有在系统内注册的手机号码发送的信息才能正常进入数据接收中心，非注册号码的手机发送的信息都认为无效。
但是，系统仍接收信息，并保存到错误信息表中。
操作员可以设置和管理系统内准入的手机号码。
5.6.2系统结构
系统网络架构如下图所示：
无线通信部分利用移动运行商现有的无线网络即可，通过互联网即可接入到移动运营商的无线网络中。
16.2系统功能
系统主要完成实时水情数据库的水情变化监测、8时水情发布、反馈用户查询水情信息、重要水情信息自动广播等功能。
（1）系统功能要求
按照不同的用户（部门或个人）群体，给出不同的水情发布策略，保证不同群组的用户既能够得到自己需要的水情数据信息，又不会接收到无关的水情数据，这样保证了水情数据的准确性和安全性。
主要功能包括：
能自动根据水情信息群组的设定，给不同的用户和部门合适的水情数据；水情数据的发布要保证及时性和并发性；对重要的水情数据要进行系统广播；对移动管理级用户的现场紧急水情信息及时的广播给特定的用户群组；对整个系统的运行保留日志。
（2）系统主要模块
1）用户信息管理
2）测站信息管理
3）发布策略管理
4）数据发送
5）数据广播与查询
6）移动管理
否
四
系统集成
1
为了掌握天津市全境的水雨情信息，天津市中小河流水文水情预警预报系统需要全面整合天津市防汛水情会商系统，充分利用已建的实时水雨情数据库，使用数据采集工具，通过数据库直接读取的方式将数据纳入预警预报平台。
否
附表1天津市中小河流预警预报河流及站点统计表
河流序号
河流名称
测站序号
水文（位）站名称
河流长度
1
泃河
1
罗庄子
81.7
2
辛撞闸
3
黄崖关
4
下营（支流）
5
南周庄闸
6
三岔口闸
7
杨庄南
2
州河
8
于桥水库
48.5
9
五里桥（么河主沟）
10
大毛庄（东沙河）
11
姚辅桥（大川沟）
12
杨津庄闸
13
赵各庄闸
3
陈台子排水河
14
陈台子
17
15
中孚桥
4
北塘排水河
16
河口闸
37
17
博山道闸
18
黄港一库站
19
新地河站
5
鲍邱河
20
芮庄子闸
30.89
21
张司马闸
22
八门城泵站
23
西四庄低水闸
24
西河务闸
20.8
6
还乡新河
25
东丰台
31.5
26
裴庄闸
27
西未闸
7
洪泥河
28
万家码头
25.8
29
防洪闸
30
洪泥河首闸
8
南运河
31
九宣闸
44上段
32
十一堡闸
33.8下段
33
西钓台闸
34
小沙窝
35
爱民桥
36
港团河站
9
机场排水河
37
芦新河泵站
28.7
38
于庄水库
10
沧浪渠
39
沧浪渠挡潮闸
28.2
升级会员 