解子藤 陳曉青 潘爽 徐亞林

摘 要：以博斯騰湖為實(shí)例，結(jié)合水保思想，按照水庫(kù)進(jìn)行計(jì)算，在了解博斯騰湖湖區(qū)背景資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合水資源規(guī)劃與利用課程內(nèi)容，制訂了一個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)劃，編制了計(jì)算機(jī)軟件，針對(duì)不同工況情況進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算，確定水庫(kù)防洪參數(shù)，并進(jìn)一步熟練掌握了水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的列表試算法。

關(guān)鍵詞：博斯騰湖 水保護(hù) 算法

一、博斯騰湖區(qū)域概況

自古至今，博斯騰湖在水資源十分珍貴的新疆南部地區(qū)，有著十分重要的意義。對(duì)博斯騰湖水資源實(shí)施科學(xué)調(diào)度、實(shí)施全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合治理、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護(hù)就顯得尤為重要。這對(duì)實(shí)現(xiàn)博斯騰湖水資源的可持續(xù)利用，支撐和保障區(qū)域內(nèi)的人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展，造福各族人民，意義非凡。

博斯騰湖流域包括焉耆盆地的焉耆縣，和靜縣，和碩縣，博湖縣及孔雀河流域的庫(kù)爾勒市，尉犁縣共五縣一市。境內(nèi)駐有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)二師所屬團(tuán)場(chǎng)以及中國(guó)石油塔里木油田公司、塔里木石化工程指揮部、塔里木河南油田勘探公司、中國(guó)石化新疆公司、南疆鐵路臨管處等中央、自治區(qū)單位。

二、水文資料整理與分析

在博斯騰湖流域，由于其特殊的地形、地貌及水文氣象條件，形成了其獨(dú)特的水文系統(tǒng)。為了闡明流域水文氣候特征，分析影響水文氣象變化的主要因素，尋找該區(qū)水資源及其他資源合理開(kāi)發(fā)途徑，自從建國(guó)初期開(kāi)始設(shè)立水文站和氣象站以來(lái)，該區(qū)先后設(shè)立了5個(gè)水文站和10多個(gè)氣象站，觀測(cè)系列超過(guò)44年（截至2000年）的臺(tái)詹多處?；旧夏芊从巢┧跪v湖流域的水文循環(huán)特征，也為科學(xué)分析博斯騰湖流域水文過(guò)程、水循環(huán)過(guò)程機(jī)理提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。

（一）水資源基本信息的組成

在水資源開(kāi)發(fā)、利用和管理工程中，需要大量的水文及相關(guān)數(shù)據(jù)資料，如果這些數(shù)據(jù)全部靠人工和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式，不僅浪費(fèi)人力、物力，而且也難以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性和準(zhǔn)確性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)科學(xué)日漸成熟，其強(qiáng)大的功能已被人們深刻認(rèn)識(shí)，它已進(jìn)入人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

一般情況下，一個(gè)水文系統(tǒng)或一個(gè)流域內(nèi)，它的水資源基本信息主要包括：降水量、蒸發(fā)量、徑流量、生物狀況、灌溉面積、引水量統(tǒng)計(jì)及其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。可以把它們分為五大類：

（1）水文氣象觀測(cè)值。包括降雨量、蒸發(fā)量、徑流量、流量、流速、水位、水溫等；

（2）水資源量計(jì)算。水資源總量、地表水資源量、地下水資源量、水資源可利用量、徑流系數(shù)；

（3）水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境。包括各種水質(zhì)指標(biāo)、污水排放量、各種類型植被面積、森林覆蓋率、鹽漬化面積、沙化面積、水土流失面積、水生物（如魚(yú)量、蘆葦面積等）；

（4）社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。包括人口數(shù)量（城鎮(zhèn)人口、農(nóng)村人口）、工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、國(guó)民生產(chǎn)總值、耕地面積、糧食產(chǎn)量、載畜量；

（5）用水指標(biāo)。包括工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生活用水、各種用水定額、工業(yè)用水重復(fù)率、渠系水利用系數(shù)、水有效利用系數(shù)、可供水量、水資源利用率。

這些基本信息的種類及詳細(xì)程度要根據(jù)研究地區(qū)實(shí)際情況和研究問(wèn)題的深度而定。以上所列的基本信息可能對(duì)某些問(wèn)題還需要增加一些新信息，可能有些信息不重要而被舍棄。針對(duì)博斯騰湖流域水資源可持續(xù)利用研究，我們選擇主要信息及其指標(biāo)。

1.降水量

在該區(qū)降水量較少，但隨著空間位置的不同而有較大的差異。我們這里列舉了7個(gè)降水量觀測(cè)站資料，分別為：巴音布魯克、巴侖臺(tái)、大山口、和碩、焉耆、博湖、塔什店。7個(gè)觀測(cè)站1998～2000年的月降水量及其多年平平均降水量。

可以名顯看出：在該流域，大山口及其以上集水面積、降水量明顯增加，是流域里主要降水集中區(qū)；而在大山口以下，降水量明顯變?。ㄅc大山口以上降水集中區(qū)相比），從大山口到下游的塔什店，降水量有遞減的趨勢(shì)，但變化不大基本接近。和碩、焉耆、博湖、塔什店四個(gè)觀測(cè)站1998～2000年的月降水量曲線。

2.蒸發(fā)量

博斯騰湖流域水文氣象部門設(shè)立水面蒸發(fā)觀測(cè)站點(diǎn)多處，但是時(shí)間序列較長(zhǎng)的觀測(cè)站不多。受收集資料的限制，下面僅列出大山口、塔什店、博湖三個(gè)臺(tái)站的部分觀測(cè)資料（20cm口徑蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量觀測(cè)資料）進(jìn)行分析。

三、博斯騰湖洪水調(diào)節(jié)計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)及使用說(shuō)明

（一）概述

水庫(kù)調(diào)洪演算原理雖然比較簡(jiǎn)單，但是計(jì)算過(guò)程卻十分繁瑣復(fù)雜。首先，設(shè)計(jì)洪水過(guò)程的每一時(shí)段的調(diào)洪演算都需經(jīng)過(guò)反復(fù)的假定、試算，計(jì)算工作量很大，而且要求設(shè)計(jì)人員具有豐富的水利計(jì)算和水力學(xué)計(jì)算方面的專業(yè)知識(shí)。耗時(shí)耗力，且計(jì)算結(jié)果具有較大的誤差。相關(guān)問(wèn)題亟待解決。

有鑒于此，我們?cè)谥笇?dǎo)老師的幫助下，設(shè)計(jì)了此調(diào)洪計(jì)算軟件。本軟件由visual basic 6.0編寫而成，可有效解決計(jì)算量巨大的問(wèn)題，有針對(duì)性地解決博斯騰湖在已知設(shè)計(jì)頻率來(lái)水流量情況下的調(diào)洪演算過(guò)程計(jì)算。通過(guò)計(jì)算機(jī)的不斷試算，將下泄流量過(guò)程和其對(duì)應(yīng)的庫(kù)容、水位變化導(dǎo)出在txt文件中，便于使用excel進(jìn)行繪制下泄流量曲線和水位變化曲線，求出相應(yīng)的特征水位和特征庫(kù)容，輸出在軟件中。軟件的開(kāi)發(fā)原理、運(yùn)行步驟和使用說(shuō)明分述如下。

（二）開(kāi)發(fā)原理

調(diào)洪演算的核心是水量平衡方程。其基本含義是：在某一時(shí)段Δt內(nèi)，入庫(kù)水量減去庫(kù)水量，應(yīng)等于該時(shí)段內(nèi)水庫(kù)增加或減少的蓄水量。用方程來(lái)表示就是

式中：Q1、Q2為時(shí)段初、末入庫(kù)流量，m3/s；q1、q2為時(shí)段初、末出庫(kù)流量，m3/s；V1、V2為時(shí)段初、末水庫(kù)蓄水量，m3；Δt為計(jì)算時(shí)段，s。 ①式即水量平衡方程，②式是水庫(kù)下泄能力曲線。

入庫(kù)流量過(guò)程Q～T是已知的，出庫(kù)流量q～T曲線未知，但是可以先假設(shè)一個(gè)q作為初始流量進(jìn)行計(jì)算。水庫(kù)的正常水位對(duì)應(yīng)的蓄水量也是已知的，計(jì)算時(shí)通過(guò)假設(shè)的q，算出V2，然后用水庫(kù)的Z～V曲線（庫(kù)水位～庫(kù)容曲線）及泄水工程的泄水能力綜合得出的庫(kù)容泄水曲線來(lái)插值，得到Q，再代回計(jì)算V2。這樣不斷試算，直到兩個(gè)量滿足精度要求。這樣再將該時(shí)段末的量做為下一時(shí)段初的對(duì)應(yīng)的量，進(jìn)行同樣計(jì)算，就可以得到每一時(shí)段對(duì)應(yīng)的泄量，從而得到出庫(kù)流量曲線。將不同時(shí)段的出庫(kù)流量和入庫(kù)流量對(duì)應(yīng)畫(huà)在圖上，在兩線交點(diǎn)之后，泄水流量大于來(lái)水，所以交點(diǎn)處的庫(kù)容最大。由該點(diǎn)求出所需的最終結(jié)果：水庫(kù)最大下泄量及對(duì)應(yīng)的防洪庫(kù)容、水庫(kù)最高水位。

參考文獻(xiàn)：

[1] 夏軍，左其亭，邵民誠(chéng)《博斯騰湖水資源可持續(xù)利用：理論？方法？實(shí)踐》著

[2] 王水獻(xiàn)，董新光，吳彬《博斯騰湖流域水土資源開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展》著

[3] 龔沛曾《Visual basic程序設(shè)計(jì)教程》（第三版）等著

作者簡(jiǎn)介：

解子藤（1999.07-），男，漢族，籍貫：山西臨汾吉縣，身份證號(hào)： 142630199907161035，本科生，研究方向：給排水科學(xué)與工程；

陳曉青（1996.03-），女，漢族，籍貫：山東省德州市樂(lè)陵市，身份證號(hào)： 37148119960329004X，本科生，研究方向：水利水電工程；

潘爽（1996.06.-）女，漢族，安徽省滁州市，身份證號(hào)3411261996060802444，本科生，研究方向：水利水電工程

徐亞林（1995.11.-）男，漢族，河南省商丘市，身份證號(hào)4114403199511275719，本科生，研究方向：水利水電工程；