熊 將， 孔 彩 粉， 敬 書 珍

(中國電建北京勘測設計研究院有限公司，北京 100024)

0 引 言

溢洪道水力學設計包括堰面曲線計算、泄流能力計算、側槽段水力計算、泄槽水力計算和消能計算等，具有計算工程量大、數據多和計算繁瑣等特點，而且前期設計中方案會有多次的方案調整和優(yōu)化，這就需要重新計算，大大增加了設計人員的工作量。針對這些問題，本團隊以VB6.0為開發(fā)工具編制了溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)，較為方便地解決這些問題。該系統(tǒng)依據國家現行的規(guī)范和手冊，針對正槽式、側槽式兩大溢洪道型式和開敞式WES實用堰、寬頂堰、駝峰堰、帶胸墻孔口式實用堰、帶胸墻孔口式平底閘五大堰型，實現了溢洪道水力學設計中的堰面曲線計算、泄流能力計算、側槽段水力計算、泄槽水力計算和消能計算等功能；可適用于不同規(guī)模的溢洪道水力學設計。

1 總體設計

1.1 編制原則

溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)的編制原則為：(1)符合國家現行的規(guī)范及有關規(guī)程；(2)適應行業(yè)特點，滿足行業(yè)規(guī)范要求；(3)程序的輸入、輸出界面清晰、直觀，操作使用方便，利于推廣。

1.2 編制依據

溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)主要依據國家相關的規(guī)范，行業(yè)部門出版的設計手冊等。具體為：(1)《溢洪道設計規(guī)范(DL5166-2002)》；(2)《溢洪道設計規(guī)范(SL253-2000)》；(3)《水力計算手冊(第二版)》(武漢大學水利水電學院水力學流體力學教研室 李煒 主編)。

1.3 系統(tǒng)流程

程序的系統(tǒng)流程圖見圖1。

1.4 總體結構

本系統(tǒng)采用vb語言編制，由文件、型式、堰型、側槽、泄流能力、堰面曲線、泄槽水力計算、消能和幫助等模塊組成，各功能模塊之間互有聯系，由系統(tǒng)自動控制，由主菜單(下拉式中文菜單)對各子功能模塊進行集中控制調用，以實現數據錄入、計算、成果輸出等功能。程序的總體結構圖見圖2。

2 適用范圍

本程序適用于正槽式、側槽式兩大溢洪道型式和開敞式WES實用堰、寬頂堰、駝峰堰、帶胸墻孔口式實用堰、帶胸墻孔口式平底閘五大堰型的水力學設計，包括堰面曲線計算、泄流能力計算、側槽段水力計算、泄槽水力計算和消能計算等。

3 程序特點

3.1 適用面廣、內容全

本程序根據相應的規(guī)范和手冊進行編制，分設計和校核兩種工況進行水力學計算。正槽式和側槽式兩大溢洪道型式均能計算；開敞式WES實用堰、寬頂堰、駝峰堰、帶胸墻孔口式實用堰和帶胸墻孔口式平底閘五大堰型均包括在程序里面。

3.2 界面友好、操作方便

本程序的主窗體采用中文下拉式菜單方式，通過鼠標就可以操作各菜單項的全部內容，操作方便快捷。

3.3 計算速度快，省時省力

圖1 系統(tǒng)流程圖

圖2 系統(tǒng)的總體結構圖

在實際設計中一個溢洪道水力學計算的的工作量需要3～4天的時間，而使用本程序只需要半個小時即可。節(jié)省時間98%以上，大大提高了工作效率。

3.4 便于管理，隨時調用

設計計算的主要成果在程序界面上顯示，計算過程及數據可以以Excel保存為電子表格，便于顯示、閱讀和編輯。

4 主要功能模塊

4.1 型式、堰型

本部分功能為選擇溢洪道型式和堰型。溢洪道型式有正槽式溢洪道和側槽式溢洪道兩種；溢洪道堰型有：開敞式WES實用堰、寬頂堰、駝峰堰、帶胸墻孔口式實用堰和帶胸墻孔口式平底閘五種。

4.2 側槽

側槽模塊的功能是計算側槽式溢洪道溢流堰前沿長度和側槽段水面線，該模塊能夠完成基本數據的輸入、計算和計算結果的保存等任務。其子菜單有：控制堰參數輸入、溢流堰前沿長度、溢流堰前沿長度計算表格、側堰段和調整段體形參數、側槽段水面線和側槽段水面線計算表格。

在選擇溢洪道型式為側槽式時，本模塊才可以操作。

4.3 泄流能力

泄流能力計算的主要功能是實現溢洪道泄流能力的自動計算，該模塊能夠完成基本數據的輸入、計算和計算結果的保存等任務。其子菜單有：控制堰參數輸入、泄流能力計算和泄流能力計算表格。用戶只需按照控制堰參數輸入所列項目完成基本數據的輸入即可進行計算，并且保存泄流能力計算表格。

4.4 堰面曲線

堰面曲線模塊的功能是實現堰面曲線的自動計算，能夠完成計算和計算結果的保存等任務。其子菜單有：下游堰面WES冪曲線、上游堰面曲線、駝峰堰堰面曲線、下游堰面拋物線和堰面曲線計算表格。其中上游堰面曲線又包括二級子菜單：單圓曲線、雙圓弧曲線、三圓弧曲線和橢圓曲線。該模塊能夠根據用戶選擇的堰型來自動顯示供用戶可以選擇的堰面曲線。

4.5 泄槽

泄槽模塊的功能是實現泄槽部分水力學的計算，同樣能夠完成計算和計算結果的保存等任務。其子菜單有：縱坡選擇、起始斷面水深、收縮段、急流彎道段、底坡連接曲線、水面線、摻氣水深、泄槽計算表格。

4.6 消能

消能模塊的功能是計算溢洪道的消能，同樣能夠完成基本數據的輸入、計算和計算結果的保存等任務。其子菜單有：挑流消能、底流水躍消能和消能計算表格。其中挑流消能又包括二級子菜單：等寬連續(xù)挑坎、窄縫挑坎；底流水躍消能也包括二級子菜單：等寬矩形斷面、等寬矩形斷面下挖式、漸擴式矩形斷面。

5 成果形式及運行環(huán)境

5.1 成果形式

溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)是以VB6.0為開發(fā)工具開發(fā)的，采用綠色免安裝版本，無需安裝，使用方便。執(zhí)行程序文件HDSS.exe即可使用。

5.2 運行環(huán)境

溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)對硬件的要求不高，目前一般的電腦均可使用。本程序可脫離VB編程環(huán)境直接運行，推薦在中文Windows XP下運行。由于可以保存電子表格，需要安裝Office2003/2007(Excel)。

6 結 語

在程序的開發(fā)和應用過程中，一直結合實例來測試和調試程序，來檢驗運行的合理性、正確性，并從用戶角度出發(fā)，測試程序操作的方便性和實用性。溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)現已應用于五郎河流域南瓜坪水電站、勐野江水電站、去學水電站和柬埔寨額勒賽水電站等多個實際工程項目的溢洪道水力學設計，計算成果合理、準確。溢洪道水力學設計系統(tǒng)(HDSS)歷經計劃、總體設計、建模、編程、實施和測試等階段，歷時2年多，通過應用和測試表明，該程序能在規(guī)定的范圍內應用于不同規(guī)模溢洪道的水力學設計，目前已在我院內推廣使用，收到了良好的效果。

參考文獻：

[1] DL5166-2002，溢洪道設計規(guī)范[S]。

[2] SL263-2000，溢洪道設計規(guī)范[S]。

[3] 李煒. 水力計算手冊(第二版) [M].北京: 中國水利水電出版社：2006。