基于微信小程序的水庫管理計算程序設計與實現

摘要：目前，大部分中小型水庫在管理信息化程度和新興技術應用方面仍顯不足，這導致水庫管理效率不高。在當今水資源管理日益重要的背景下，文章針對以上問題，基于微信小程序的開發技術，設計并實現了一款水庫管理計算小程序，旨在為中小型水庫管理單位提供便捷、高效的管理工具，以提高水庫的運行效率和管理水平。小程序通過使用JavaScript等編程語言，以水利行業標準、水庫調度規程、水庫防洪應急預案、水庫初步設計等數據為依據，實現了水庫庫容面積的計算、溢洪道下泄流量計算、水庫上游來水量輔助計算的功能，同時，小程序采用了友好的界面設計，以便于水庫管理人員快速上手，能夠有效提升水庫管理工作的效率，為水庫管理提供數據支持。

關鍵詞：微信小程序；水庫管理；庫容曲線；水利信息化；庫容計算。

中圖分類號：TP39文獻標志碼：A

0引言

近年來，隨著移動信息技術的快速發展，手機應用（App）已覆蓋人們生活的各個方面。特別是騰訊公司于2017年推出的微信小程序，經過快速發展已成為連接用戶與服務的重要橋梁。在信息技術高度發達、社交軟件普及的背景下，微信小程序為廣大用戶提供了便捷的服務，同時，微信開發者工具的推出大大提高了小程序的開發效率，使開發人員能夠在較短時間內創建功能完善、界面美觀的小程序并快速上線。相較于微信小程序在生活服務、電商購物、教育和娛樂等眾多領域的廣泛應用，其在水利行業的應用仍顯得相對薄弱。水利行業作為基礎設施的重要組成部分，信息化進程相對滯后，特別是在水利工程運行管理的信息化水平上仍存在明顯差距。因此，微信小程序在信息化與傳統水利工程管理之間，實現有效聯動的潛力巨大。

在水庫運行管理的過程中，水庫的庫容、溢洪道下泄流量以及汛期水庫上游來水量等數據是水庫管理單位進行調度的重要參考指標，尤其是在汛期，掌握不同水位下的庫容變化和溢洪道閘門在不同開度下的下泄流量顯得尤為關鍵。目前，絕大多數中小型水庫管理單位在查詢這些數據時，仍主要依賴于人工比對調度規程中的數據，這種方法不僅效率較低，而且由于調度規程中數據的離散性，不同操作人員在讀取數據時可能會產生主觀誤差，從而導致在相同水位和閘門開度下得到的庫容值和下泄流量值存在差異。

為了解決這些問題，提高數據查詢的準確性和工作效率，可以通過開發微信小程序來實現實時觀測數據的快速計算。微信小程序能夠將水庫的關鍵數據進行系統整合，利用數據計算功能，管理人員可以快速獲取不同水位與閘門開度下的庫容和下泄流量等數據，這將有效減少人工操作帶來的誤差，從而提高決策的科學性和合理性。通過這樣的方式，不僅能夠提升水庫管理的工作效率，還能為汛期的安全管理提供有力的數據支持，促進水庫管理的信息化。

1程序設計思路

在小程序的設計過程中，為了確保程序的高效性和易用性，遵循系統化與模塊化的原則。首先，明確程序的主要功能需求，包括水庫基本信息、庫容計算、溢洪道下泄流量計算以及上游來水量計算等。這些功能模塊相互獨立，但又有密切聯系，能夠協同工作以滿足用戶需求；其次，為了實現高效的數據計算，采用科學的計算模型，根據水庫水位變化、溢洪道閘門開啟高度等參數，通過算法準確計算庫容和流量，從而避免了人工比對所帶來的誤差；最后，為了進一步提升程序的易用性，設計出用戶友好的界面，確保水庫管理人員能夠方便快捷地進行操作和數據查詢。通過這種系統化的程序設計思路，為水庫管理單位提供了一種高效、實用的解決方案。

2水庫管理計算模型的確定

21水庫庫容、面積的計算

插值與擬合都屬于建模方法，根據已知數據確定函數的具體表達式［1］，水庫庫容和面積的計算模型是基于水庫調度規程、水庫防洪應急預案及水庫初步設計等資料中水庫水位與對應庫容、面積的實際數據，通過插值與擬合的方法來確定的。

為了提高擬合效率，可以采用3種方法來進行擬合：Excel軟件擬合庫容曲線［2］、MATLAB軟件直接擬合庫容曲線和MATLAB軟件分段擬合庫容曲線。其中，Excel軟件和MATLAB軟件的直接擬合方法操作簡便、擬合過程快捷，具有較高的效率。然而，這2種方法在精度上存在一定的限制，特別是在低水位情況下，可能導致庫容和面積值出現負值的異常現象。相較之下，使用MATLAB軟件進行分段擬合的方法盡管操作較為復雜且耗時，但能更準確地反映原始數據的特征，從而顯著提高計算結果的精確性。3種擬合方法各有優缺點，研究人員應根據具體需求和應用場景選擇最合適的擬合方法，本文所使用的方法是使用MATLAB軟件進行分段擬合。

22水庫閘門下泄流量的計算

水庫閘門下泄流量的計算主要是通過水庫水位、閘門開啟扇數、閘門開啟高度、閘門寬度、溢洪道堰頂高程等數據進行計算，相關基礎數據可以查詢水庫調度規程、水庫防洪應急預案及水庫初步設計等。閘門下泄流量的計算過程中還要判斷水量下泄方式是堰流還是孔流，這2種出流方式所使用的計算方法存在差異。其中，堰流的流量計算通用公式為：Q=Kε′Cnb2gH3/2。孔流（自由孔流）的流量計算通用公式為：Q=μnbe2gH［3］。具體的計算方法、適用范圍以及式中字母的定義可以參考水利部發布的《水工建筑物與堰槽測流規范》等行業標準，這些標準為水庫的下泄流量計算提供了理論依據和指導。同時，一些水庫的調度規程及防洪應急預案中也列出了下泄流量的計算公式，通過以上方式就可以明確水庫閘門下泄流量的計算方式。

23水庫上游來水量的計算

水庫上游來水量的計算是在21小節中明確水庫庫容計算公式的基礎上進行的。在汛期，水庫的調度周期主要是涉及水位的變化，在一個調度周期內，通過記錄水庫的起始水位和結束水位分別計算出對應的庫容，然后計算兩者的差值。這一差值反映了在調度周期內水庫水量的變化，為了進一步得到水庫的來水量，可以將庫容差值除以水位變化的時間差。這樣，就可以得到單位時間內水庫的來水量。

在實際應用中，還須考慮其他因素，如降雨量、蒸發量、水庫滲漏、水庫生態流量及水庫管道供水的變化等，這些因素都會對水庫的來水量產生影響。因此，在進行來水量計算時，綜合考慮各種影響因素，將有助于提高計算的準確性和可靠性。

3程序設計及主要功能實現

31程序邏輯設計

本程序的主要業務邏輯設計是：用戶通過輸入用戶名、密碼和驗證碼登錄小程序，登錄后進入主頁，主頁展示小程序的簡介及功能導航，用戶通過主頁可以選擇庫容計算、泄流量計算、來水量計算等功能進入到具體的計算界面，在各計算界面通過輸入對應的數據得到計算結果，具體如圖1所示。

32程序功能設計及實現

微信小程序每個頁面的編碼采用WXML+WXSS+JS。其中WXML是用來描述當前頁面的組成結構，WXSS用來描述頁面的顯示樣式，JS通常是用來處理該頁面的邏輯關系和功能實現，它控制當前頁面的用戶操作交互，監聽并響應用戶的操作，獲取用戶的信息等［4］。

321用戶登錄模塊設計及實現

為保證系統的安全性，用戶在使用小程序時須先登錄，賬號和密碼由管理員設置并分配給工作人員，在登錄模塊，如圖2所示，用戶在輸入賬號和密碼之后點擊獲取驗證碼，再輸入正確的驗證碼后可以登錄到小程序的首頁，使用小程序的各種功能。

為實現以上功能，首先在wxml文件中編寫UI，綁定事件函數［5］，然后在wxss文件中實現樣式設計，確保界面視覺效果的統一和用戶體驗。同時，所有與事件處理相關的邏輯在js文件中完成，確保代碼結構的清晰和功能分離。

當用戶成功登錄并進入首頁界面后，如圖3所示，可以通過導航欄快速訪問小程序的其他功能和頁面。導航欄的設置主要在app.json文件中進行配置，須在該文件中指定每個導航項對應的頁面路徑，從而實現頁面之間的切換。

322庫容計算模塊設計及實現

在小程序首頁，點擊底部導航欄中的“庫容計算”進入到庫容計算界面，在這個界面中，用戶首先須點擊“選擇”按鈕選擇要進行計算的水庫，然后在水位輸入框中輸入水庫水位即可計算出水庫的庫容和面積，點擊“清除”按鈕可以刪除當前輸入的水位數據，點擊“重置”按鈕可以對水位、水庫庫容、水面面積進行重置。在計算結果下方對輸入的水位數據和計算結果進行了記錄，用戶可以根據實際情況進行復制和刪除，數據最多顯示20條。

為實現以上功能，主要通過使用input、text、button、image等小組件實現。首先在wxml文件中編寫頁面結構并綁定事件函數。樣式設計主要是在wxss文件中實現，通過對各個小組件相關屬性的完善以確保視覺效果的統一，如圖4所示。同時，所有與事件處理相關的邏輯集中在js文件中完成，在編寫的過程中確保代碼結構清晰并實現功能分離。

323泄流計算模塊設計及實現

在首頁通過點擊底部導航欄中的“泄流計算”進入到計算界面，在這個界面中，用戶首先須點擊“選擇”按鈕選擇要進行計算的水庫，然后輸入水庫水位數據，再選擇開啟的閘門，在開啟的閘門下輸入開啟高度，最后點擊計算就可以顯示計算結果。當閘門啟閉按鈕關閉時默認下泄流量為0，點擊“清除”按鈕可以對其所在行的數據進行刪除，點擊“重置”可以對水位、開啟高度、下泄流量、下泄總流量進行重置。

為實現以上功能，須選擇input、text、button、switch等小組件。在wxml文件中設計出界面框架和結構，綁定事件處理函數。接著在wxss文件中實現樣式設計，確保界面的視覺效果一致，如圖6所示。為了確保代碼結構條理清晰且功能劃分明確，所有與事件響應相關的邏輯都將被整合在js文件中。利用事件處理函數，輔以輔助函數、條件邏輯以及對象操作等手段，實現水庫選擇、輸入數據的處理、計算任務的執行等功能，關于計算結果的呈現方式，如圖7所示。

324來水量計算模塊設計及實現

在小程序首頁，點擊底部導航欄中的“來水量計算”進入來水量計算界面，在這個界面中，用戶首先須點擊“選擇”按鈕選擇要進行計算的水庫，然后輸入起始水位并選擇起始水位的日期和時間，然后輸入結束水位并選擇結束水位的日期和時間，再點擊計算按鈕即可在計算結果中展示起始水位庫容、結束水位庫容、時間差、來水量。

在來水量計算界面中，功能實現依賴于picker、input、text和button等小組件。首先，在WXML文件中編寫用戶界面并綁定事件函數；然后，在WXSS文件中進行樣式設計，確保界面效果統一，如圖8所示。事件處理邏輯在js文件中完成，保持代碼結構清晰和功能分離。通過綁定事件處理函數，結合輔助函數、條件判斷和對象處理等技術，實現水庫選擇、日期和時間選擇、水位輸入及計算等功能，為用戶提供了完整的操作體驗。計算結果如圖9所示。

4程序測試及應用

通過以上步驟，基于微信小程序的水庫管理計算程序已成功開發。在程序測試階段，共邀請了15名水庫管理人員對體驗版小程序進行了全面測試，涵蓋用戶登錄、庫容計算、泄流計算和來水量計算模塊，包括數據輸入、計算過程和結果展示等，確保各模塊正常運行。

測試期間，用戶反饋的問題主要包括：部分數據計算結果不準確、小程序在某些機型上顯示不全、部分UI設計不合理以及數據輸入時無法輸入小數點等。針對這些問題，開發團隊進行了修復，目前已全部解決。經過水庫管理人員的實際使用，該程序提供了流暢的用戶界面和便捷的操作流程，用戶可以在移動設備上快速查詢程序中不同水庫的各項數據，極大提升了用戶體驗。

自2024年5月以來，開發人員根據體驗人員的反饋對小程序進行了多次修改和完善。完善后的小程序經過整個汛期的檢驗，于2024年12月9日發布了100版本（包含遵義市9個水庫的數據），正式上線供水庫管理人員使用。目前，已有31名用戶在使用該程序，包括南水北調遵義水網有限公司、貴州水投水庫運營管理遵義公司等水庫管理單位。用戶反饋的主要問題是在來水量計算中建議列出水庫供水量、生態流量等已知出庫水量的數據，以達到提高計算精度的目的。針對這一問題，開發人員將在后續版本中進行改進。

5結語

信息化和可持續發展是新世紀水利建設的發展方向，水庫信息化建設是水利信息化建設的重要內容，也是整個國民經濟和社會信息化建設的重要組成部分［6］。隨著科技的進步，尤其是云計算、人工智能及大模型等技術的發展，數字化技術正在深刻改變傳統行業的運作模式。在數字化轉型的大背景下，水利行業也受到了顯著影響，水庫管理的信息化和數據化的重要性愈發凸顯。

微信作為目前廣泛流行的社交平臺，憑借其龐大的用戶基礎、高度集成的數字功能以及便捷的操作體驗，為水利工作者提供了豐富的信息化應用空間。筆者基于自身的工作經驗以及對工作所在地區部分水庫的調研，結合實際需求，通過微信小程序平臺開發了水庫管理計算程序，其目的在于有效提升水庫管理的便捷性和智能化水平，隨著信息技術的不斷進步和應用場景的擴展，該程序有望進一步升級，集成更多的智能化功能，從而提高水庫管理的整體效率。

綜上所述，本研究不僅為水庫管理提供了一種新的技術手段，也為相關領域的后續研究提供了參考，筆者希望通過這一努力，可以為水資源的科學管理和可持續利用貢獻一份力量。

參考文獻

［1］王小才，姜紅燕.數學建模［M］.南京：南京大學出版社，2023.

［2］陳昌杰，姜和平.應用Excel軟件擬合庫容曲線［J］.小水電，2002（6）：19-20.

［3］中華人民共和國水利部.水工建筑物與堰槽測流規范：SL 537—2011［S］.北京：中國水利水電出版社，2011.

［4］巫港，魏小琴.基于微信平臺的會務管理系統小程序開發［J］.電腦知識與技術，2019（13）：104-105.

［5］劉剛.微信小程序開發圖解案例教程［M］.北京：人民郵電出版社，2021.

［6］賀新春，邵東國.水庫信息化建設面臨的挑戰及對策［J］.水力發電，2005（3）：13-16.

（編輯沈強）