王 昕

（陜西省西安水文水資源勘測局，陜西 西安 710100）

fx—5800 P計算器在線路工程測量中有著廣泛應(yīng)用，引入水文行業(yè)，將發(fā)揮不可小覷的作用—借助編程計算器提高工作效率。本文以水準測量、土壤墑情監(jiān)測計算和擬合水位流量關(guān)系曲線為例，通過計算器基本功能和操作，實現(xiàn)fx—5800 P計算器在水文工作方面的應(yīng)用。

1 fx—5800 P計算器

fx—5800 P是卡西歐公司于2006年10月引入中國市場的fx-4850P的升級產(chǎn)品，其外形與普通的計算器差別不大，攜帶方便。用戶可以根據(jù)需要進行計算公式的編寫存儲。最大的優(yōu)點是具有類BASIC語言編程功能，簡單易學，存儲功能強大，程序調(diào)用方便，能夠快速準確的完成復雜的數(shù)據(jù)及程序運算，它已成功應(yīng)用于水文工作中。

1.1 主要功能

用類BASIC語言編程：If...then…else…ifend（條件判斷語句），Lbi n～Goton Goto n～Lbln（無條件轉(zhuǎn)移語句），Prog～Return（調(diào)子程序語句），F(xiàn)ix：（數(shù)值顯示格式設(shè)置語句），Cls、ClrStat、ClrMemory、ClrMat、ClrVar（清除語句），等等。

矩陣計算：Mat A～Mat F 六個矩陣，能進行矩陣的＋、－、×、行列式、求逆等計算，最多可以計算10行×10列的矩陣，能解決小型控制網(wǎng)的嚴密平差計算問題。

統(tǒng)計串列計算：List X，List Y，List Freq三個統(tǒng)計串列存儲器。統(tǒng)計計算方法是先將統(tǒng)計數(shù)據(jù)輸入統(tǒng)計串列存儲器，再進行統(tǒng)計計算，可以根據(jù)需要隨時修改統(tǒng)計串列中的數(shù)據(jù)。

1.2 程序菜單

按“MODE”鍵進人模式菜單，按“5：PROG”鍵，顯示狀態(tài)欄“Progrm Menu”菜單，按“1：NEW”鍵進入“File Name”程序文件名輸入狀態(tài)，用戶最多可以輸入12個字符作為程序文件名，完成響應(yīng)后按“EXE”鍵進入“File Mode”文件模式菜單，要求選擇程序文件的運行模式，有 1：COMP，2：BASE-N 與 3：Formula三種模式可供選擇。按“1：COMP”鍵選擇模式進入程序輸入與編輯狀態(tài)；按3鍵選擇Formula模式為進入用戶自定義公式輸入與編輯狀態(tài)，此時，狀態(tài)行顯示FMLA?！癙rogrm Menu”菜單,按“2：RUN”鍵運行程序，按“3：EDIT 鍵”進入程序編輯狀態(tài)，按“4：DELETE”鍵進入刪除文件命令狀態(tài)。

2 應(yīng)用實例

2.1 水準點測量

根據(jù)《水文測量規(guī)范》（SL-58 2014）之要求，每逢0、5年或10年對基本水準點、校核水準點等進行三等測量，每年對基本水尺等進行四等測量。水文三、四等水準測量在每站上水準儀照準雙面尺的順序為“后、前、前、后” 或者“后、后、前、前”。觀測過程中，光學水準儀須采用K1(4687)和K2(4787)配對尺進行施測。對測量人員來說，重復性測量及計算工作量比較大，尤其現(xiàn)場計算工作復雜、繁瑣，按照隨測、隨算、隨分析、隨整理的“四隨”工作制度，現(xiàn)場計算必然要耗費較長時間。鑒此，依據(jù)準測量計算原理公式，高差H=B(后視)-A(前視)，高差中數(shù)h={b(黑面高差)+a(紅面高差)+k(兩尺常數(shù)之差)}÷2以及水文三、四等水準測量記載表，利用fx—5800P計算器編程，錄入計算器后隨時算出結(jié)果，以滿足“四隨”工作制度。所編程序如下：

程序被錄入計算器后，便可在現(xiàn)場運行程序完成測量計算。執(zhí)行程序時，按“MODE”鍵，按“5：PROG”進入“program Menu”程序菜單，按“2：RUN”執(zhí)行菜單，進入“prog List” 程序列表，按“REPLAY”的上或下鈕查找要執(zhí)行的程序文件名“LEVEL34”，按"EXE"健運行。只要按程序提示要求順序輸入觀測數(shù)值，計算器即刻會顯示計算結(jié)果。數(shù)據(jù)輸出形式見表1。

表1 輸出數(shù)據(jù)示意圖表

2.2 土壤含水量計算

每年汛后，市級水文機構(gòu)便開始進行資料集中審查。原始資料的審查和核算是其中很重要的環(huán)節(jié)，涉及了大量的重復性水文計算和核對工作。在資料整編過程中，看到大家依然使用只具簡單功能的計算器埋頭計算，工作效率低下，且很容易出錯。如土壤墑情烘干法計算表中10 cm、20 cm、40 cm三層土壤深度共計32個數(shù)據(jù)需要多次計算等，這些簡單重復性的工作交給fx—5800P計算器來完成就變得非常容易。因此，根據(jù)《土壤墑情監(jiān)測規(guī)范》SL364-2015烘干法計算表及其計算土壤平均含水量公式：第一土層（0～10 cm）θ1=θ10，第二土層（10～20 cm）θ2=（θ10+θ20）/2，第三土層（20～40 cm）θ3=（θ20+θ40）/2，所編程序如下：

經(jīng)過對多家墑情站使用情況表明，計算快捷，顯示簡明，極大地減少了工作強度，提高了工效。執(zhí)行程序時，按“MODE”鍵，按“5：PROG”進入“program Menu”程序菜單，按“2：RUN”執(zhí)行菜單，進入“prog List”程序列表，按“REPLAY”的上或下鈕查找要執(zhí)行的程序文件名“TRSQ”按"EXE"健，只需按照程序提示要求輸入原始資料數(shù)據(jù)便可快速完成核算工作。數(shù)據(jù)輸出形式見表2。

表2 輸出數(shù)據(jù)示意圖表

2.3 擬合水位流量關(guān)系曲線

《水文資料整編規(guī)范（SL247-1999）》規(guī)定，用單一曲線法推流，應(yīng)結(jié)合測站特性，應(yīng)用插值法或通過選用適當?shù)臄?shù)學模型來擬合曲線，用水位推算流量。目前，水位流量關(guān)系曲線是根據(jù)實測點據(jù)采用曲線尺或曲線條手工畫線得來，存在著徒手繪制因人而異而帶來的任意性，讀數(shù)易出錯，而且不能滿足水文信息化、自動化的要求。隨著計算技術(shù)不斷發(fā)展，可以借助不同的計算方法和手段對人工率定水位流量關(guān)系曲線進行擬合或檢驗，以給出規(guī)范統(tǒng)一的函數(shù)。用一定的數(shù)學模型來擬合單一水位流量關(guān)系曲線的工作前人作過不少嘗試。例如，利用Excel中規(guī)劃求解的方法以及MathCAD軟件計算、繪圖和簡單編程的功能均可對水位流量關(guān)系曲線進行很好擬合，但二者必須在電腦上操作才能完成，使得應(yīng)用受到一定限制。而采用fx-5800計算器中統(tǒng)計串列計算功能亦可實現(xiàn)對水位流量數(shù)據(jù)的擬合，且更方便快捷，幾乎不受限制。

資料選擇西安水文局某站2017年水位流量成果資料（見表3）。河道水位是相對于某一基面而言（如黃?；妫?，根據(jù)某站資料情況，選擇的邊界條件—河干高程Z0為425.00m。所以，表列實時水位均為減去河干高程常數(shù)之值。

表3 某站2017年水位流量成果表

水位流量數(shù)據(jù)的擬合。按“MODE”鍵進入模式菜單，在11個選項中選擇“4：REG”雙變量回歸統(tǒng)計計算進入串列界面，在“X”列依照順序輸入水位Z，將水位放進List X存儲器。在“Y”列依照順序輸入流量Q，將流量放進List Y存儲器。點椐全部輸入完成后按“FUNCTION”鍵進入功能菜單，在6個選項中選擇“6：RESULT”顯示結(jié)果，再選擇“2：REG”雙變量菜單，在“1：Line”(線性回歸),“2：Quad”（二次回歸），“3:Log”（對數(shù)回歸）,“4：eExp”（e 指數(shù)回歸），“5：abExp”（ab 指數(shù)回歸），“6：Power”（乘方回歸），“7：inv”（逆回歸）這七個選項中經(jīng)過回歸比較，認為二次回歸最優(yōu)。故，選擇“2：Quad”得到某站水位流量擬合函數(shù)為Q=123.2Z2-229.02Z+118.68，R=0.9996′（R值為回歸系數(shù)，其值俞接近于1俞好)。通過對西安水文局某站水位流量資料的分析、擬合計算和檢驗，結(jié)果與利用Excel規(guī)劃求解擬合的函數(shù)完全一致。選擇三參數(shù)多項式函數(shù)（Q=aZ2+bZ+c）線型，具有良好的適應(yīng)性，能滿足現(xiàn)行水文資料整編規(guī)范要求。用fx-5800計算器擬合水位流量關(guān)系曲線函數(shù)，無疑多了一種更方便、快捷的方法，值得應(yīng)用。

3 結(jié)語

fx-5800P計算器在水文應(yīng)用中僅使用了部分功能，已極大簡化工作中重復、繁瑣的勞動，很多功能有待于不斷地去研究和應(yīng)用。如計算器內(nèi)置128個函數(shù)(公式)，基于串列的編程等。fx-5800P計算器必將成為水文工作不可或缺的工具。