摘要：小型水库是我国非常重要的水利工程设施之一，在众多小流域中应用广泛，在调节水流，防洪抗旱等工作中发挥了重要作用。小型水库建设相对简单，建筑时间普遍较早，有些设计可能已经不满足现代水利的需求，在使用中容易出现种种问题。随着技术的不断发展，GIS技术已经相对成熟，在多个领域中得到了应用，在水库规划中使用GIS技术能够有效提高规划的精确度和速度。本文通过分析GIS的概念、功能，小型水库规划中GIS的应用方法，提出探讨了基于GIS技术提升小型水库规划水平的方法。
关键词：GIS；小型水库；规划
随着信息化技术的不断发展，目前GIS技术应用已经进入了一个全新的时代。辅助地理信息系统的相关技术不断成熟，具体到小型水库设计，一是对小型水库设计中涉及到的各个参数进行精确计算设计，为水库库容计算提供更可靠的制作方法；二是为水库规划提供良好的可视化条件，GIS系统能够将以往复杂难懂的数据以直观易懂的形式表现出来，有效提高水库规划的精确度，提高水库规划的水平。
一、GIS技术的简介
1.1 GIS技术概念
地理信息系统（Geographic Information System，GIS），借助于现在十分先进的计算机技术，结合了时下处于科技前沿的数据库系统，AI人工智能系统，同时使用了软件工程技术，互联网技术等科技技术。非常擅长对地图进行编辑处理，对空间的计算整理，可以通过图形模式直观展现结果，因其具有这些便捷的优点，已经在多种领域被广泛使用。并且随着多种新兴科技的不断发展，GIS系统已经进入了基于人工智能、大数据运算，一体化展示地图模型和空间模型的新时代。非常适合应用到小型水坝的规划工作中，小型水坝在规划中需要计算库容需水量和库容曲线，这两项数据计算要进行大量数据的收集存储，在规划工作中随时对相关数据进行调用计算，GIS系统中矢量模型可以快速准确的完成大量数据的调用计算。特别是计算库容体积时人工计算无法避免误差，而通过使用GIS系统改变算法就可以计算出精确的库容体积。
1.2 GIS功能介绍
数据处理功能，在计算机上建立地图数据模型，想要完全再现真实世界中的对象需要计算收集非常多的数据，比如说建立一个道路的数据模型，就要准确采集涉及到道路的长度，宽度，角度，道路的坡度等数据。具体来说首先需要收集这个对象的相关数据，然后把收集的数据使用计算机的语言表达出来，才能存储在电脑里。而使用GIS系统，可以将收集到的数据统一进行存储，将不同的信息要素按照不同的集合分门别类进行存储。在现实工作中，和地理有关的信息数据容量往往非常巨大，而且十分繁琐，查找起来十分不便。GIS系统这可以将多个不同类型，之间有明显关联的信息统一使用一个字段进行标记。当使用这个字段进行查询时，能够显示和这个字段有关的所有数据，这些数据都是按照要求分类排列好的，查询起来非常快捷方便。
空间查询与空间分析功能，指按照某一物体的空间使用要求，结合多种地理信息进行精确计算，从而得出能够满足这个空间使用要求的最佳位置，并且能够实时准确地查找到这个空间位置。在我们的日常生活当中应用很多，比如商店在繁华的商业街选址，要求通过数据计算找出商店能获取最大的利润的位置；比如在设立公交车站站点时，通过计算人口密度、道路距离等数据，使公交站点的设立位置在覆盖最多人群的同时满足公交车运行的距离最短的要求。GIS系统除了对收集到的各项地理信息进行处理和计算外，还具有非常强大的直观图形表达能力，在针对不同的设计任务时，调取设计任务涉及到的数据种类中的相关数据，形成图表或者报告直观展示。
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二、GIS技术在小型水库规划中的应用
2.1 水库库容水量分析计算
水库因为入库和出流的变化，引起水库水位库容和水位的变化，在同一时段内，如果输水量大于输出量水库就蓄水，反之，输出量大于输入量则水库泄水。水库来水量是在某时段，该汇水面积区域内的降雨量。出流量根据水库的功能主要有：防洪泄洪水量、灌溉用水量、人饮供水量、下游生态流量，以及蒸发损失水量和渗漏损失水量。根据水库的库容和不同功能，以及来水量的水量平衡计算，是一个非常复杂的动态计算过程。库容需水量的计算需要大量数据的收集以及进行准确的计算才能得到准确的结果，以往主要依靠人工进行计算，如果计算中出现一点错误，就要整个计算过程重新计算，工作量十分巨大。而使用GIS系统只需要将用水，降雨，河流水量周期性等数据输入到系统生成数据库，代入到矢量模型中。在矢量模型加入用水周期性作为数据约束条件，就可以生成库容全年总体需水量变化图。针对每一年的具体情况，及时调整降雨天数、人口变化等参数就可以实时生成体现每年具体需水情况的精确图表，让水库有针对性的蓄水和放水，更有效的防洪抗旱。
2.2 库容曲线制作
库容曲线是水库在规划过程和防洪计算中非常重要的一项内容。根据水库不一样的高程对应不一样的水库体积原理计算出来的曲线，曲线的横轴坐标分别代表高程和水库库容。制作库容曲线需要首先在所测绘水库的各个高度区域选出目标点，然后计算每个坐标点所对应的库容，然后将所得数据代入到坐标轴中，形成一条比较光滑的曲线。库容曲线需要非常高的精度，因为它对小型水库规划结果的精度有非常重要的影响。计算每个目标点对应的库容，对于制造库容曲线来说非常重要。一般情况下主要依靠人工计算不同高程对应的水面面积，然后通过立体梯形体积的计算公式计算库容体积。因为在小型水库并不是标准的立体梯形建筑，存在一定误差。所以按照标准立体梯形体积计算所取得的结果也存在着误差，这时候就需要GIS技术将水库所处的真实地形数据化出来，将水库分为一个个柱体，把每个柱体的体积计算出来再求和。
2.3 规划数据可视化
小型水库规划是一项十分复杂的工程，涉及到地形测绘，力学构造等多个领域。传统的设计方法是首先在水坝建筑位置进行调查勘探，然后在计算机上进行计算和绘图。这种设计方法对数据的利用率低，而且设计周期较长，精确度往往达不到要求，需要反复进行验证计算。通过使用GIS系统，可以提高数据利用率，准确计算出水库淹没边界和水库剖面图等重要数据，并且所有的计算过程和计算结果都可以让技术人员直观的观察到，技术人员可以在水库的地形数据模型上直接进行操作编辑，节省了水库规划所需时间，提升了工作效率，提高了规划工作准确度。
结束语
随着信息化技术的不断发展，GIS系统技术越来越先进，在小型水库规划中应用的时机已经成熟。可以对小型水库设计中涉及到各个参数进行快速准确计算，为水库库容计算提供更可靠的制作方法。通过精确可靠的库容变化图，可以更好的调节库容，为水库的灌溉、旅游、人饮、生态等功能提供充足保障；在旱季时候，水库可以预测干旱期提前增加水流量，为当地工业和农业运行提供用水，保障当地经济发展；在洪水期提前预报，从而制定完善的抢险方案，为库区影响范围内的群众财产和生命安全提供更好的保障。精准预测水库的需水量，水库就可以提前调节各个阶段设备的运行功率，降低运营成本。因此GIS技术应该在水库规划中广泛推广。
参考文献
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论文作者:程锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/9
标签：水库论文; 库容论文; 数据论文; 技术论文; 水量论文; 水利部论文; 曲线论文; 《基层建设》2019年第16期论文;