許新

摘 要：水庫調(diào)洪是防洪工作的關(guān)鍵，洪水調(diào)節(jié)軟件通用化、簡潔化和自動化是未來發(fā)展方向。本文主要介紹基于列表試算法的通用化洪水調(diào)節(jié)軟件的性能和計算方法。該程序基于列表試算法，根據(jù)水庫的水文特點，通用化計算出在不同入庫洪水過程線條件下各水文要素之間的關(guān)系。本文以新疆博斯騰湖為例進(jìn)行分析，基于Teechart控件實時作圖，定量繪出在水庫調(diào)蓄洪水的過程中入庫洪水、下泄洪水、水庫水位隨時間的變化關(guān)系，為水庫防洪調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：洪水調(diào)節(jié)；列表試算法；Teechart繪圖；新疆博斯騰湖

1 引言

科技迅速發(fā)展的今天，電腦程序幫助我們解決了很多繁瑣，復(fù)雜的問題，它的高精度性，便捷性為我們提供了更加優(yōu)質(zhì)的生活方式和生產(chǎn)條件。

水利水電工程行業(yè)在目前的水利水電工程設(shè)計行業(yè)被逐步推向競爭激烈的設(shè)計市場，設(shè)計單位要想拓展市場，就必須能及時準(zhǔn)確地提出高質(zhì)量的設(shè)計成果，提高自己的信譽。水資源的調(diào)度通常是一項量慣性強，抄錄計算量大且十分繁瑣的工作，目前多用Excel進(jìn)行編制計算，在這樣的條件下，編制人員不得不在大量的定額數(shù)據(jù)以及各種計算表之間反復(fù)計算核對，極大的浪費了時間和精力，在低效率的情況下經(jīng)常容易出錯。隨著計算機(jī)軟件知識的普及，許多應(yīng)用程序應(yīng)運而生，將工作人員從繁瑣的工作中解脫出來，開發(fā)軟件已經(jīng)是許多人共同的心愿。

2 調(diào)洪計算計算方法

2.1 水量平衡方程

洪水在水庫中運行時，水庫沿程的水位、流量、過水?dāng)嗝?、流速等均隨著時間而變化，起流態(tài)是屬于明渠非均勻流。

連續(xù)性方程 （2-1）

動力平衡方程 （2-2）

這兩個方程難以求出精確解。采用靜態(tài)庫容的方法僅考慮壩前水位水平面以下的庫容對洪水調(diào)節(jié)，連續(xù)性方程可寫成有限差形式的水量平衡方程為

（2-3）

其中Q系列表示計算時段初，末的入庫流量；q系列表示計算時段初末的下泄流量。

在已知了水庫入庫洪水過程線使，式（2-3）中的未知數(shù)有V2兩個和q2，需要增加一個方程才能求解。對于同一個水工建筑物，其水庫容積與水位的關(guān)系曲線是一定的，下泄流量與堰上水頭的關(guān)系也是一定的，堰上水頭和下泄流量的關(guān)系也可以用函數(shù)表示，所以，最終我們可以得到，下泄流量q與庫容V之間的關(guān)系

（2-4）

結(jié)合式（2-3）與式（2-4），便可求出來兩個未知數(shù)。

2.2 列表試算法

關(guān)于調(diào)洪計算的具體方法有很多種，目前我國應(yīng)用較多的是列表試算法和半圖解法，我組設(shè)計的軟件采用的是列表試算法。列表試算法的一個循環(huán)步驟如圖：

3 通用化調(diào)洪計算軟件軟件開發(fā)

為了選擇湖泊合理的調(diào)度方案，把博斯騰湖看做一個水庫來研究。另外，太湖區(qū)是湖泊的主體部分，也是該湖泊作為水庫調(diào)節(jié)的主要湖區(qū)；小湖區(qū)面積較小，且水淺，是調(diào)節(jié)的次要湖區(qū)，常被視為大湖區(qū)的泄洪區(qū)，因此確定的特征水位和特征庫容僅針對大湖區(qū)。1

調(diào)洪計算軟件是根據(jù)洪水過程計算相應(yīng)時段的水庫庫容、水位、下泄流量等參數(shù)，并將計算結(jié)果以圖表形式呈現(xiàn)出來，方便進(jìn)行洪水趨勢、特征水位、特征庫容等的數(shù)據(jù)分析。

調(diào)洪計算軟件基于Microsoft公司推出的Visual Basic 6.0軟件進(jìn)行開發(fā)，運行于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，對系統(tǒng)硬件資源要求小，靈活快捷兼容。計算所需洪水過程、大湖下泄流量與庫容水位關(guān)系，時段初水位，時段初庫容量等數(shù)據(jù)由軟件根目錄下的TXT形式的文件提供，計算時直接從文件中讀取，簡化操作步驟。計算結(jié)果在軟件界面上實時呈現(xiàn)并寫入軟件根目錄下的文件，并可以做成圖表形式，方便調(diào)用分析。

這個程序設(shè)計通過代碼實現(xiàn)了洪水調(diào)度過程通過Teechart實時完成了圖形。通過MUTULAB擬合了下泄流量與庫容，水位之間的關(guān)系，然后將關(guān)系式寫入代碼中，通過水量平衡公式進(jìn)行計算，這便確定了針對博斯騰湖洪水調(diào)節(jié)計算程序的基礎(chǔ)。

通過擬合，我們已知了水庫水位容積關(guān)系曲線V=f（Z）和下泄流量和庫容的關(guān)系曲線q=f（V），也知道不同頻率的入庫洪水過程線，本文選擇24小時作為計算時段，由于已知博斯騰湖的防洪限制水位，用靜態(tài)庫容法僅考慮壩前水位水平面以下的庫容對洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)水量平衡方程可求出水庫容積變化量，根據(jù)計算原理，可試算出每個時段的水庫和庫容，計算特征水位和特征庫容。

4 結(jié)束語

本文以博斯騰湖的洪水調(diào)節(jié)過程來作為主要內(nèi)容，以VB為主要載體，Teechart插件為輔助工具，通過擬合下泄流量與水位過程線，下泄流量與庫容過程線，根據(jù)不同的洪水流量過程先，實時計算不同時段內(nèi)的下泄流量，并通過Teechart軟件進(jìn)行實時的曲線流量過程線曲線繪制。但是程序運用時候，對于不同流域需要擬合不同的水位流量關(guān)系曲線，且在設(shè)計過程中，對于水的流態(tài)，大壩的溢水情況等情況均作了理想化處理，具有一定局限性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王賀明. Visual Basic程序設(shè)計教程.北京高等教育出版社，2009：103-115.

[4]J.左其亭.博斯騰湖水資源可持續(xù)利用調(diào)度資源，水利水電技術(shù)，2003：2期，2.

[5]陳佳琦，王浩，楊小柳.水資源學(xué)[M].2000.50～52.北京：科學(xué)出版社

注：

1 J.左其亭.博斯騰湖水資源可持續(xù)利用調(diào)度資源，水利水電技術(shù)，2003：2期，2