水资源开发利用保护实验指导书.doc

实 验 指 导 书水资源开发利用与保护实验一、降水量的分析与计算一、实验名称：降水量的分析与计算二、实验地点：实验楼机房三、实验课时：2课时四、实验目的：认识区域平均降水量的计算原则，了解降水量表征方式，掌握区域降水量的统计分析与计算方法；五、实验上机内容与工作步骤：1、熟悉区域降水量的必要性与计算原则； 降水是从云中降落到地面上的雨、雪、雹等的总称，就数量而言，除了寒带地域，降水绝大部分是雨的形式。降水是地表和地下水资源的收入项，降水作为水资源的总补给来源，在水资源评价中占有重要地位，是开发、利用水资源的重要依据。2、熟悉降水量的表征方式；降水量过程线（直方图）、等雨量线图；降水要素包括：（1）降水量：是指某时段内降落在某面积上总的水体积，一般用降水深度来表示，即降水总体积除以对应的面积，以mm为单位。；（2）降水历时和降水时间：前者指一场降水自始至终所经历的时间；后者指对应于某一降水量人为划定的时间，期间不一定连续降水（3）降水强度：指单位时间的降雨量，以mm/h计；（4）降水面积。降水特征表示方法: 降水量过程线 降水量过程线以时段降水量为纵轴，时段次序为横轴绘制而成。 降水量累积曲线 此曲线横坐标表示时间，纵坐标代表自降水开始以各该时刻降水量累积值。 等降水量线或等雨量线 为了表示某一地区或流域的次、日、月、年降水量的分布情况，可用等雨量线图。 降水特性综合曲线 降雨强度与历时关系曲线;平均深度与面积关系曲线; 平均深度、面积与历时关系曲线3、进行年际和典型年（50%保证率）降水量统计特征值的计算；最大值、最小值、均值、均方差、变差系数、偏态系数。（1）均值表示系列中变量的平均情况。设某水文变量的观测系列（样本）为x1，x2， ,xn ， 则其均值为:（2）均方差是反映系列中各变量集中或离散的程度。研究系列集中或离散程度，常采用方差Dx或均方差s，计算公式为: （3）变差系数。 水文计算中用均方差与均值之比作为衡量系列的相对离散程度的一个参数，称为变差系数，或称离差系数、离势系数，用Cv表示，其计算式为: 上式说明，Cv是变量 换算成模比系数k以后的均方差。 （4）偏态系数：在数理统计中采用偏态系数CS作为衡量系列不对称程度的参数，其计算式为: 当系列对于 对称时，CS0；当系列对于 不对称时，CS10，若CS0，称为正偏；若CS0，称为负偏。（5）年际降水量排频找到丰（25%）、中（50%）、枯典型年（75%）。以上计算可以使用Excel的函数（Average，Stdevp,Skew）帮助计算。4、利用Excel电子表格，绘制年际、典型年（50%）月降水量过程线（直方图）和降雨累计曲线；以表1的模拟月降雨量过程线为例:表1 模拟月降雨量 单位：mm1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月10202040556210010050502010 步骤： A、在“插入”菜单中选择“工作表”，在弹出的对话框中选择“柱形图”B、进行“下一步”，点击“数据产生区域”右边的图形按钮。用鼠标选定降雨数据。选定后继续点击“数据产生区域”右边的图形按钮，进入下面的页面后，点击“下一步”。在对话框中，输入图题、纵轴分类名称和横轴分类名称，点击“完成”。5、依据统计量计算结果和绘制的图形，观察分析降水年内变化与年际变化规律；6、编写上机试验报告。30实验二、区域地下水的动态观测与资料分析一、实验名称：区域地下水的动态观测与资料分析二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：认识区域地下水动态观测的必要性，了解地下水动态观测所需的设备，掌握区域地下水动态观测的方法与数据整理分析的工作步骤五、实验上机内容与工作步骤：1、熟悉区域地下水动态观测的必要性、目的和任务； （1）查明不同地下水系统、不同含水层地下水位、水量、水温和水质的变化规律及发展趋势； （2）查明地下水动态变化的影响因素，确定地下水动态类型； （3）研究地下水均衡状态，预测地下水水量、水质、水位及地下水有关的环境地质作用的变化； （4）解决某些专门问题，如推求水文地质参数、进行地下水资源评价等。2、了解地下水动态观测所需的现代化设备（传感设备、传输设备的演示）；“WS-1040地下水动态自动监测仪”能对地下水的水位和水温的动态变化进行长期自动监测。仪器的主体全部装入一个不锈钢圆筒中，通过电缆配接传感器。仪器本身可以投入井中，克服了气候及天气的影响，特别适合在露天的观测孔中使用。“WS-1040地下水动态自动监测仪”的探头部分采用压力传感器和PN温度传感器。以上两种信号均由电缆送至测量电路，通过模数转换为数字信号。主机内部的自控系统在每次定时时间达到时，将启动主机内的信号处理单元，通过液位并将探头内传感器中的水位压力值和水温值转变为电信号，由电缆送入仪器主机内的信号处理单元，经处理单元处理并转换为数字信号后送入数据存储单元保存。自控系统内的定时间隔及其他参数可通过通讯接口进行设置、调整。 3、熟悉区域地下水动态观测点的布设、观测方法；数据整理分析 （1）地下水长期观测网的布置 补给区-径流区-排泄区都要观测以了解地下水运动特征；漏斗中心观测点密以了解开采情况及其影响；近河区域观测点密以了解地下、地表水的补给；垂直、水平分别布置以观测污染情况。 （2）观测孔结构 专门观测孔的深度一般应达到所要观测的含水层内，对于潜水含水层应达到最低水位以下510mm，观测孔的口径一般不小于89mm。 地下水位、水量观测，按照有关规范一般5-10天观测一次，汛期加密，降雨前后加测；地下水温观测普通水温计和热敏电阻测温仪放入水中应不少于35min，缓变温度计放置时间不得少于1015min；地下水质观测变化较为缓慢，一般每年丰、枯期各进行一次。四、根据威海市环翠区实测的地下水位动态观测资料，在计算机上利用进行地下水动态观测资料的整理。选择反映平均地下水水位的测井进行分析，包括：水位过程线、平均值、方差、变差系数、偏态系数，总结其变化规律。 水位过程线、平均值、方差、变差系数、偏态系数等见实验一的内容。五、编写实验上机报告。实验三、河流水量分析与计算一、实验名称：河流水量分析与计算二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：掌握地表径流及其表示方法，掌握流量过程线的分割方法及基流的计算方法五、实验上机内容及工作步骤：1、地表径流的表征参数：流量、径流总量、径流深度、径流模数、径流系数 在河槽里运动的水流叫做河川径流，简称径流。在一定时段内，通过河流某一断面的累积水量称为径流量，记作W (m3)；也可以用时段平均流量 (m3s)、流域径流深R (mm)或流域径流模数M（mm /skm2）来表示。某一时段内径流总量平均分布在全流域面积上所得的水层厚度，为径流深度，单位以mm计。单位面积上的平均流量，称为径流模数，单位以(m3/s/ km2)计。某一时段内的径流深（mm）与同一时段内降水量（mm）之比，称径流系数，以分数或百分比计。2、河水流量过程线的分割方法（水平直线分割法、斜线分割法、退水曲线法） （1）水平直线分割法从一次洪水的流量过程线上（流量随时间变化的曲线）找出涨水段的最低点引一条水平线和退水曲线相交。线以下的水量作为基流量，以上的为地面径流量。QtAB地面径流基流（2）斜线分割法考虑当次降雨对潜水的补给，故在产生汇流期间，地下径流会比雨前有所增加，则水平直线分割法中的B点应略高于A点，即地面径流应终止B点。 B点可根据洪峰后天数N，在退水曲线上定出，也可以根据地面径流和地下径流退水的特点来确定。A、B线以上为地表径流，以下为基流。N制可以查表求得。QtAB地面径流基流N N值表 流域面积（km2）N1000-500035000-10000410000-250005（3）退水曲线法是根据标准退水曲线从洪水流量过程线两端向内展延地下退水曲线而得。即由起涨点A向后延伸到C点，AC段为前此洪水退水过程的延续，并从B点向前延伸到D点，用直线CD把两根退水曲线相连，ACDB线段以下即为地下水补给的基流。3、河流多年平均径流量的分析与计算 河流年径流量的多年平均值，称为多年平均年径流量。表征在天然条件下，河流水资源可利用的稳定水量。（1）有长期实测资料情况下多年平均径流量的计算。实际观测年20a以上，利用多年期间年径流量的算术平均值，代表多年平均径流量。（2）短期实测资料的多年平均径流量的计算。当实测径流资料不足20a，一般应进行插补延长。4、径流资料的插补延长 径流资料的插补延长的方法是利用已有数据，建立研究站径流数据与参照站径流数据（或降雨）间的回归关系，然后利用回归曲线预测研究站的径流数据。 5、根据数据在计算机上进行绘图演示与计算； （1）根据数据，做出河流流量过程线，并用水平直线分割法和斜线分割法分割基流。 （2）根据参照站的资料，利用回归分析延长研究站的水文系列，回归公式为： 在Excel上绘制拟合曲线（制成点状图后，选中点，单击右键选择“添加趋势线”），并求出其多年平均流量。五、编写上机实验报告。实验四、区域地表水资源量的分析与评价一、实验名称：区域地表水资源量的分析与评价二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：认识区域地表水资源量计算的必要性和计算原则，掌握区域地表水可利用量的计算方法五、实验上机内容及工作步骤：1、熟悉区域地表水资源量、可利用量计算的内容与计算原则； 地表水资源量评价是在实地调查地表水系和相应流域条件积累一定资料的基础上进行的。评价区内应由足够的水文和气象站网，并积累一定时间长度的观测资料，相关水文地质、地形地貌、耕地、植被、土壤等文字报告于可利用的相关图纸。评价前要根据已有的资料进行地表水系统的划分，地表水系统的划分通常以大河流域作为一级分区，然后再结合气候、水文地质条件和水资源开发利用的需要，按流域的层次性进行一级或更次一级的分区。为保证资源量计算的准确性，应注意水文资料的时序性和周期性。根据我国的具体情况，资料系列长度以20a或30a为宜。地表水资源量评价的内容：（1）查清评价区地表水的形成、分布规律，计算降水、冰雪消融水、泉水和地下水泄流对地表河流、湖泊的补给量，调查各水文要素在空间和时间上的分布状况及均匀程度；（2）在查清地表水化学成分和水质类型的前提下，计算评价区地表水资源的多年平均值，丰水、平水、枯水年出现的频率及相应的水量，初步确定适合不同用途的地表水资源量；（3）初步提出地表水资源开发利用的工程措施和备选方案；（4）对开发利用后发生的变化和可能出现的问题，作出预测分析；（5）根据自然条件和人为活动情况，提出防止水源污染保护环境的相关建议。所谓水资源的可利用量是指在社会经济技术条件下可以开发利用的水资源量。关于水资源的可利用量概念，应以以下几方面理解：(1)水资源可利用量是一个因变量，它随社会经济技术水平等因变量变化而变化。(2)人类对水资源的可开采利用量不能超过水资源的补给量，在一定的时空范围内，对水资源的开采速率应小于或等于其恢复或再生的速率，并且确保对环境不产生不良影响。(3)水资源可利用量的大小，一方面取决于自然因素，包括地理位置、气象、水文、地形、地貌、水文地质、土壤、植被等，另一方面取决于人为因素，包括由社会发展阶段的经济、技术所决定的筑坎蓄水、跨流域调水、循环重复用水、减少水分无效蒸发措施，咸水淡化及水处理技术等。(4)水资源可利用量既具有自然属性，又具有社会属性。2、熟悉分析计算方法（水均衡法、基流量分割、径流典型年法等）；地表水可利用量的分析计算是在水资源总量和质量评价的基础上进行的，是按照水资源本身的特点和人类对水资源的控制能力，分析各种自然因素和人为因素对水资源开发的制约，扣除目前还无法被人们开发利用的那部分水量和不允许开发的水量，得出与社会经济条件相符合的、适应可持续发展的水资源开发利用量。(1)水均衡分析法采用水均衡法分析地表水资源的可利用量时，均衡区一般按流域划分。均衡期选一年或多年。均衡区地表水的收入项主要有入境水量和自产水量。地表水的支出项主要有自然条件下流出均衡区的水量（包括转化成地下水流出）和无效蒸发损失水量，人工控制下有计划地调出均衡区的水量等。入境水量是指从区外流入均衡区的地表水量，它包括天然条件下流入均衡区境内的地表水和人工修筑的水库有计划地引入境内的水两部分。自产水量是指区内因降水或地下水溢出而产生的地表径流。对一个地区来讲，入境水量减去计划出境水量，大体可作为境内地表水的可利用量。可利用量的计算，并绘制水均衡计算流程框图。（2）基流量分割法根据河流水情和水量补给来源分析，可从河流流量过程线上把各种形式的补给水量分割开来，最重要的是分割出河流的基流量。河流的基流量主要来源于地下水的补给，不管是枯水年、平水年，还是丰水年，都是河网水稳定的径流部分。因此，一般情况下，河流的基流量可作为整个流域的地表水资源的可利用量。（3）径流典型年法在不具备对地表径流控制或调蓄的情况下，评价地表水资源可利用量，可以将自然条件下地表水的产生量作为地表水可利用量的极限量，进行逐年地表水可利用量的统计分析，并采用典型年法进行评价。当前常用的典型年法有丰水年（频率P=25%）、平水年（P=50%）、枯水年（P=75%）。可通过河流年均流量频率统计计算来确定典型年的径流量，选用枯水典型年地表水径流量为基础去确定地表水可利用量。这种方法仅适应于对地表径流无调蓄控制能力的地区。3、计算机上以威海市环翠区为例利用基流分割、多年平均和典型年法进行区域地表可用水资源量的计算，对比结果，对总体情况进行分析。四、编写上机报告，并附图、计算结果。实验五、地下水水源地供水能力的定量分析一、实验名称：地下水水源地供水能力的定量分析二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：认识地下水水源地供水能力分析的必要性与计算原则，掌握地下水水源地供水能力的定量分析法（解析法）五、实验上机内容及工作步骤：1、熟悉地下水水源地供水能力分析的必要性与计算原则；地下水补给资源量和储存资源量是描述地下水系统水资源拥有量的宏观指标。当论及地下水资源开发利用的具体方案时，取水地点，开采层位，抽水时间都必须严格地选择。因此，水源地的选择和供水能力的评价既包含空间概念又包含时间概念，相当于分布参数系统问题。无论是单井还是井群，如果拟定的开采方案仅仅是针对一个水源地或地下水系统的某一局部地段，涌水量（抽水量）的计算结果只反映水源地开采能力，不能作为永续开采利用的最终依据。在这种情况下，可采用以下两种办法来论证水源地的补给保证：（1）根据已做出的地下水系统水资源规划，确定该水源地的水量分配限额，若设计的采水量等于或小于分配限额，则该水源地的补给是有保证的；（2）在无地下水资源规划的地区，应将系统内所有水源地的开采量总和与补给资源量比较，余额的部分可作为新建水源地可开采量的设计依据。2、熟悉地下水水源地供水能力的定量分析法（解析法）； 解析法是根据地下水动力学原理通过数学解析推导的各种井流公式，计算井（井群）涌水量的一种方法。这种方法主要用于井孔出水能力的定量分析，在某些情况下，亦可用于开采井布设方案可行性的论证。解析法中的井流公式都是在一定的假设条件下经严密推导得出的。由于实际情况要复杂的多，例如，介质结构要求均质，边界条件假定是无限或直线或简单的几何形状，而自然界常是不规则的边界；在开采条件下，补给条件会随时间变化，而解析法的公式则难以反映，只能简化为均匀、连续的补给等等。因此，当实际情况不能完全符合公式的假定条件时，解析法求得的结果为近似值。解析法的计算过程，一般分三步进行：第一步，利用勘察试验资料确定计算所需的水文地质参数，如渗透系数K（或导水系数T）、导压系数a、释水系数（贮水系数）e、重力给水度d等。第二步，根据水文地质条件进行边界概化，同时依所需水量拟定开采方案选择公式。计算公式的选择应考虑以下几个问题：采用稳定井流公式还是非稳定井流公式，应结合水文地质条件。#根据地下水类型、含水介质性质和边界条件选择承压水井或潜水井的公式，均质还是非均质，无限边界还是有限边界，有无渗入补给和越流补给等不同的公式。按拟定的开采方案选用相应的公式。考虑取水构筑物的类型、结构、布局、井距等。第三步，按设计的单井开采量、开采时间计算各井点特别是井群中心的水位降落值。如果各井的水位降深均符合设计要求，则说明开采方案满足设计要求，否则应重新调整各井的抽水量。解析法又分为：井群干扰法、开采强度法。（1）井群干扰法井群干扰法适用于井数不多，抽水井比较集中的取水方式，如城乡供水，工矿企业供水等集中供水源地。由于这类水源地往往数个井同时开采，各井之间会相互干扰，在各井降深保持不变的情况下，每口井的出水量比单井抽水时要小，若欲使涌水量不变，则要增大各井的降深。因此在评价开采量时，要充分考虑多井的干扰问题。（2）开采强度法在井数很多、井位分散、开采面积很大的地区，采用开采强度法计算开采量是一种简便的方法。首先，把井位分布较均匀、各井开采量彼此相近的地区，概化为规则的开采区，如矩形或圆形区，再把井群的总开采量换算成单位面积上的开采强度（即单位面积上的开采量），然后，通过建立开采强度与水位的关系式，推算符合设计降深的开采量，最后，进行补给保证程度的评价。如果计算的开采量能够得到补给保证时，该量就是可开采量。由于开采区中心部位降深最大，最容易超过设计降深，实际计算时只对中心点（x=0，y=0）的水位降深进行检验。3、学生在微机上按照解析法的计算步骤，依据事例数据对水源地的不同布局方案绘图分析并计算；4、每个编写实验上机报告，并给出相应的计算结果。实验六、水资源优化配置的规划求解方法一、实验名称：水资源优化配置的规划求解方法二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：掌握利用线性规划、整数规划的方法建模并求解水资源配置问题的方法。五、实验内容与步骤： 1、熟悉水资源规划配置管理模型的内容和目标 水资源规划配置管理模型是为使水资源规划管理达到某既定目标，应用系统分析原理所建立的一组数学模型。它往往由水资源系统的状态模拟模型（如水流模拟模型、溶质运移模拟模型）和优化模型（运筹学模型）耦合构成。也就是说，水资源管理模型是这样一个复合模型，它既要考虑所研究的水资源系统自身的特性，又考虑管理决策人员给定的管理目标与限定条件（包括社会的、经济的和环境的）。这样的规划管理模型，可以在寻求最优决策的运转过程中严格服从水资源系统的实际变化规律。从而保证了最优决策的可行性。 水资源优化配置模型是运用系统分析原理，综合考虑社会、经济、环境、法律等因素，建立起一个在满足一定约束条件下使规划管理目标最优的优化模型。 2、熟悉水资源优化配置模型的数学建模方法一般地，水资源优化配置模型的数学表达式由目标函数和约束条件两部分组成：目标函数: max(min)Z1(X),Z2(X),Zk(X) （1）约束条件: AX=B （2）式中：X=（x1，x2，xn）T决策变量向量； B=（b1，b2，bm）T约束条件右端项； Amn阶系数矩阵。式（1）即为目标函数，它可取极大或极小值。其中，当k=1时，为单目标模型；当k1时，为多目标模型。（1）表示在满足（2）式约束条件下，求得目标函数每个决策变量xj（j=1，2，n）的值，并使目标函数达到极大（或极小）值。线性规划是系统分析方法的一个基本内容。特别是随着电子计算机的发展和应用，它的适用领域更广泛，目前已成为解决水资源规划管理问题的重要基础和手段之一。线性规划研究的对象是具有线性关系的多变量函数，在变量满足一定线性约束条件下，如何求函数的极值问题。线性规划模型是由一个线性的目标函数和一组线性的约束条件组成的线性代数不等式或等式。目标函数： max（min）Z=cjXj 约束条件: aijxj(或=)bi Xj0 i=1，2，m；j=1，2，n如果模型中的变量是整数，那么线性规划模型就成为整数规划模型。3、熟悉Excel软件求解简单线性规划和整数规划模型的方法。 （1） 在Excel的“工具”菜单中，加载“规划求解”工具。 （2） 将问题按格式输入到Excel中，例如： Max Z=0.45x1+0.6x2+0.55x3 x1+x2+x3=1000 x1+2x2+1.5x3=0,i=1,2,3 输入到Excel中就如图6-1所示： 图6-1（3）目标函数的值所在的单元格，输入计算公式，如图6-2图6-2 =SUMPRODUCT($C$5:$E$5,C6:E6)表示单元格c5-e5的三个变量（所以前面加有$）与单元格c6-e6三个系数的内积，也就是0.45x1+0.6x2+0.55x3。同样，约束条件的左端单元格（图上红圈标注）也要输入相应的公式：分别为：=SUMPRODUCT($C$5:$E$5,C8:E8)；=SUMPRODUCT($C$5:$E$5,C8:E8)表示：x1+x2+x3 ； x1+2x2+1.5x3=1200（4）单击“工具”中”规划求解”，在参数对话框，各个单元中输入相应内容。如图6-3所示：图6-3(5)点击“选型”，在对话框中选择“采用线性模型求解（M）”，其他参数根据需要选择，如图9-4所示：图6-4（6）点击“求解”，得到计算结果如图6-5：图6-54、学生建模并计算实例问题 某工程计划抽取 、 两地地下水，已知所需的设备台时和消耗的材料及资源限制如表，在地抽取一方获利2元，地获利3元。如何安排计划使获利最多。水源水源限制设备128台时原材料A4016kg原材料B0412kg5、学生撰写实验报告实验七、水资源信息管理系统的构筑与演示一、实验名称：水资源信息管理系统的构筑与演示二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：认识水资源信息管理系统建立的必要性，了解信息管理系统的内容，掌握建立信息管理系统的工作步骤五、实验上机内容及工作步骤：1、熟悉水资源信息管理系统建立的必要性与构筑原则； 水资源管理信息系统将信息管理的有关方法引入水资源规划、管理、决策中，是一个为水资源管理服务的动态管理系统。具体讲，就是根据水资源管理的特点，以水资源合理配置为目标，以数据库为核心，在计算机硬件软件环境支撑下，实现对相关信息的输入、存储、输出、更新（修改、增加、删除和插入）、传输、保密、检索和计算等各种数据库技术的基本操作，并结合统计数学、管理分析、制图输出、预测评价模式和规划决策模型等各种应用软件构成一个复杂而有序的、具有完整功能的、研究水资源系统信息的技术系统工程。2、演示水资源信息管理系统，了解信息管理系统的构筑内容和综合组成； (1) 人机交互功能。系统应包括图形用户界面和其它输入输出，对用户的每一个操作都有相应的反应，并提供错误提示和帮助，同时采用多级菜单驱动方式，实现对系统各部分的控制和调用。(2) 信息支持功能。系统应提供日常事务处理功能，如具备数据的输入、编辑、信息查询、统计分析、空间分析、输出、制作报表及专题地图制作等功能，同时提高模型运行所需的信息。(3) 决策功能。系统应具备一定的定量分析能力，通过模型提供的预测功能，进行区域水资源配置，以及模拟、策略选择等方面的辅助决策功能。(4) 系统说明和帮助功能。对系统的使用方法进行必要的说明，对涉及的模型方法进行必要的解释，使用户能更好地使用系统。(5) 保密和使用权限规定功能。不同的用户对数据库的使用享有不同的权限，避免随意更改记录的行为。3、水资源管理信息系统的构建步骤 一般信息系统的建设需要经过以下几个阶段：系统分析、需求分析、系统设计、系统开发、系统运行和维护几个阶段。（1）系统分析 就是运用系统的观点和方法，详尽调查有关组织、部门及具体处理对象，对现行系统进行目标分析、环境分析和数据分析，从而得出系统的目标和功能模型。系统分析需要解决的问题有：确定问题和环境;确定系统的目标;明确系统边界;初步数据分析；评价系统可行性。（2）需求分析需求分析是管理信息系统开发不可替代的一个重要开发环节，决定了系统开发的成败。需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象(组织、部门、人员等)：充分了解原系统(手工系统或计算机系统)工作概况，明确用户的各种数据需求，然后在此基础上确定新系统所需处理的数据内容。新系统必须充分考虑今后习能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库，而没留扩展空间。需求分析阶段需要完成的主要工作有：绘制业务流程图。业务流程图是一种描述系统内各单位、人员之间业务关系、作业顺序和管理信息流向的图表，利用它可以帮助分析人员找出业务流程中的不合流理向。用数据流图、数据字典等方法，分析和表达用户的需求，以便为系统开发提供可用的逻辑模型。（3）系统设计系统设计是软件工程的技术核心，设计结果的优劣决定着系统的质量。常用的设计方法有生命周期法和快速原型法。生命周期法是严格按顺序进行，开发方法是自顶向下，逐步进行详细设计，每个阶段都要确定其基本目标任务，后一阶段对前一阶段进行评估。快速原型法是经过简单分析和设计，快速实现软件系统的一个原型，用户和开发者对原型反复试用、评价和修改，不断完善，得到最终用户满意的产品。原型法又分为渐进式和抛弃式。系统设计的主要内容有：功能设计。功能设计应采用结构化的方法，其基本思想就是模块化，模块是单独命名的、可以组织、分解、更换的基本单位。模块的分界和设计应注意提高模块的独立性，不免模块之间过多地耦合，提高系统的可扩展性。功能设计完成后要绘制功能模块结构图。数据库设计 数据库是信息系统的核心组成部分。数据库设计的质量将影响信息系统的运行效率及用户对数据使用的满意度。数据库设计是指在一个给定的应用环境下，确定最优数据模型和处理模式。数据库的设计过程从需求分析阶段就已经开始，在这一阶段确定存储哪些数据，建立哪些应用，常用的操作及对象有哪些等。然后才要经过概念设计、逻辑设计和物理设计三个阶段。界面设计 系统用户界面是用户惟一可以直接见到的系统组成部分，构造一个简洁、友好、易学易用且符合使用者工作习惯和心理特点的用户界面，是提高系统的可操作性、实现系统设计目标的关键。用户界面设计应注意减少用户的记忆负担并保持界面的一致性（4）系统开发 系统开发是建设系统的具体过程。开发应遵循“讲求实效、注重先进、持续发展”的原则。结构化方法与面向对象思想相结合，注意编程的规划和程序风格的统一。采用分步实施策略，严格按照软件工程进行项目管理与控制。4、每个学生在计算机上操作演示区域水资源信息管理系统；5、学生选择一个题目，按照步骤进行系统设计，要求完成系统功能概述、核心业务流程图和功能结构图。6、学生编写上机报告。实验八、饮用水水质安全评价一、实验名称：饮用水水质安全评价二、实验地点：实验楼612室三、实验课时：2课时四、实验目的：熟悉饮用水安全的内涵与指标，熟悉层次分析法的原理，掌握层次分析法在饮用水水质安全评价中的应用五、实验上机内容及工作步骤：1、饮水安全的内涵与指标饮水安全是指能够及时获得足量、清洁的饮用水。以农村饮用水为例，全国爱国卫生运动委员会和卫生部于1991年批准实施的农村实施生活饮用水卫生标准准则，对饮用水的基本要求是水量充足、水质良好。在水质方面的要求是：流行病学方面安全，要求饮用水中不含有病原体，以防止水性传染病的发生和传播；水中所含的化学物质对人体健康不产生急性或慢性不良影响；感官性状良好。由于我国幅员辽阔，水质情况复杂，广大农村经济发展极不平衡，根据具体情况，有关部门提出了农村供水水质分级的要求，农村生活饮用水共分为三级，一级水符合国家生活饮用水卫生标准（GB5749-85）规定的水质，属于安全饮用水；二级水是在某些情况下，由于某种原因水质暂时达不到一级，但尚属可饮用的水。属于基本安全；三级水是在特殊情况下，没有其他可供选择的水源，处理条件又受到限制的情况下，容许放宽的最大限值。超过三级，或者超过二级且不允许放宽到三级的为不安全饮用水，表8-1为部分指标。表8-1 农村饮水安全指标序号项 目安全基本安全1色度（度）15302异色003浑浊度（度）3204肉眼可见物005铁 （mg/L）0.31.06锰 （mg/L）0.10.57总大肠杆菌 （个/L）3278游离余氯（mg/L）（出厂不低于）0.30.32、权重判断准则 安全指标体系内的各指标受水文、地质、气象、人口、产业结构、生活方式的影响，不同的区域，各指标的存在状态和发展变化特点都不一样，它们对饮水系统整体安全水平的影响也有所不同。在评价一个区域的饮水系统安全程度是应考虑这些不同，按照它们影响程度的高低，确定它们在评价过程中所起的作用，即权重。根据饮水安全评价工作自身的特点和要求，指标权重的确定应按照以下准则进行：（1）危害性 不同的指标对人们正常生产生活的影响程度不同，危害大的指标应具有较大的权重。（2）脆弱性