巧用EXCEL結(jié)合AUTOCAD推求水庫(kù)入庫(kù)流量過(guò)程

□張繼勇 □王 遐

（羅山縣石山口水庫(kù)灌區(qū)管理局）

水庫(kù)建成以后，入庫(kù)流量包括入庫(kù)斷面流量和入庫(kù)區(qū)間流量?jī)刹糠帧Ｈ霂?kù)斷面流量是水庫(kù)回水末端附近的過(guò)流量，設(shè)有入庫(kù)流量站的水庫(kù)可以通過(guò)測(cè)流計(jì)算出來(lái)。入庫(kù)區(qū)間流量是入庫(kù)斷面以下到壩址間的流量，包括陸面和庫(kù)面流量?jī)刹糠?。其中陸面流量是入?kù)斷面以下至水庫(kù)周邊以上的陸面所產(chǎn)生的流量；庫(kù)面流量是庫(kù)面上降雨直接轉(zhuǎn)化而成。

因?yàn)槿霂?kù)區(qū)間流量無(wú)法用水文觀測(cè)直接取得，所以入庫(kù)流量需根據(jù)水文資料通過(guò)計(jì)算求得。目前，一些大中型水庫(kù)廣泛地采用水量平衡方程式計(jì)算入庫(kù)流量，用這種方法反推的入庫(kù)流量，只是時(shí)段平均流量，要得到入庫(kù)流量過(guò)程線，還需經(jīng)徒手修勻。沒(méi)有入庫(kù)流量站的水庫(kù)其入庫(kù)流量更是難以計(jì)算。

入庫(kù)流量過(guò)程線的徒手修勻，工作量大，精度不高。利用EXCEL的強(qiáng)大計(jì)算功能結(jié)合AUTOCAD的準(zhǔn)確制圖功能，可方便快捷地得出任意時(shí)刻的入庫(kù)流量，杜絕人為因素。

理論依據(jù)：利用水庫(kù)有的水位自記資料，取得水位過(guò)程線H～t（H為水位，t為時(shí)間），通過(guò)查庫(kù)容曲線可以得到水庫(kù)的蓄水過(guò)程線W～t（W為蓄水量），由于入庫(kù)流量Q＝dW/dt，所以蓄水過(guò)程線某時(shí)刻的切線斜率，即是該時(shí)刻的入庫(kù)流量。

一、繪制蓄水過(guò)程線

打開(kāi)Excel，建立如下表格，以石山口水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)最大洪水（2007年7月13日20時(shí)～14日8時(shí)部分時(shí)段）的資料為例來(lái)繪制入庫(kù)流量過(guò)程線。首先，將對(duì)應(yīng)的時(shí)間、水位及蓄水量填入表格。資料輸入時(shí)應(yīng)注意：在水位漲落變化大的時(shí)候可增加點(diǎn)據(jù)，抓住洪峰；在水位出現(xiàn)拐點(diǎn)、突變處及出庫(kù)流量變化處也應(yīng)增加點(diǎn)據(jù)；在退水段流量較小時(shí)，可適當(dāng)減少點(diǎn)據(jù)，以減少出現(xiàn)鋸齒現(xiàn)象，使推求的入庫(kù)流量過(guò)程接近真實(shí)的情況。

表1 石山口水庫(kù)入庫(kù)流量推算表（2007年7月13日20時(shí)～14日8時(shí)部分時(shí)段）

將時(shí)間作為橫坐標(biāo)，以起始時(shí)間為0，并在F2欄中填入，在F3欄里填入“=(B3-$B$2)×0.36”，并下拉填充，在14日0時(shí)對(duì)應(yīng)的F4欄里填入“=(B4-$B$2+24)×0.36”，向下拉填充，得出各時(shí)間坐標(biāo)（萬(wàn)秒）。

在“繪圖坐標(biāo)”欄G2里填入“=F2&”,“&0.001×D2”，（為方便作圖，可對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行縮放，盡量使縱橫坐標(biāo)處于同一數(shù)量級(jí)，以使曲線圖呈30°～40°左右為最佳。本表對(duì)蓄水量縮小1000倍）。向下拉填充后，選中并復(fù)制“G2～G10”欄，打開(kāi)AUTOCAD后，點(diǎn)擊樣條曲線按鈕“～”，或在命令行里輸入“spline”命令，鼠標(biāo)放在命令行里，右擊，出現(xiàn)菜單后選“粘貼”，按下回車鍵，可以看到，繪圖區(qū)內(nèi)水庫(kù)蓄水過(guò)程線已經(jīng)畫好。

二、推求入庫(kù)流量過(guò)程線

在蓄水過(guò)程線上的時(shí)間對(duì)應(yīng)點(diǎn)作出切線，利用EXCEL求出切線的斜率即可得出相應(yīng)的流量。下面以求14日1時(shí)和8時(shí)的入庫(kù)流量為例進(jìn)行說(shuō)明。

（一）作相應(yīng)的法線

由于CAD中，樣條曲線的切線不能直接繪出，故先要畫出通過(guò)該點(diǎn)的法線。進(jìn)入AUTOCAD（最好采用2006以上版本，可連續(xù)作出法線，保證作圖速度）后，在對(duì)象捕捉中設(shè)置為“交點(diǎn)、垂足”捕捉，過(guò)0，0點(diǎn)作一垂直線，然后分別偏移表中對(duì)應(yīng)的時(shí)間1.8、4.32，使之與蓄水量過(guò)程線相交。在命令欄輸入“xl”作構(gòu)造線，回車，輸入“per”，選中蓄水量過(guò)程線，出現(xiàn)“遞延垂足”后按下鼠標(biāo)左鍵，然后分別在兩個(gè)交點(diǎn)處單擊鼠標(biāo)，這樣通過(guò)蓄水量過(guò)程線的兩條法線就繪好了。

（二）作切線，標(biāo)注傾角

畫出任意一條水平線，分別向這兩條構(gòu)造線作一小段垂線，利用標(biāo)注中角度標(biāo)注標(biāo)出它們與水平線的夾角分別為67.049°、31.489°。注意，在標(biāo)注前一定要設(shè)置一下標(biāo)注樣式，確保角度標(biāo)注的精度（AUTOCAD默認(rèn)角度為個(gè)位），打開(kāi)“標(biāo)注樣式管理器”，點(diǎn)“修改”，進(jìn)入“主單位”選“角度標(biāo)注”中“精度”，可設(shè)置為“0.000”或更高，然后將角度分別填入EXCEL表格中H列中。

（三）求斜率及流量

在I2欄中填入“=tan（H2×PI（）/180）”可求出過(guò)此點(diǎn)直線的斜率，下拉填完此欄?？梢钥闯錾鲜鰞蓚€(gè)角度對(duì)應(yīng)的斜率分別為2.36147和0.61254。由于作圖時(shí)蓄水量縮小了1000倍，所以需在對(duì)應(yīng)流量J欄中擴(kuò)大1000倍，在J2欄中填入“=round（I2× 1000，1）”得出對(duì)應(yīng)流量并保留一位小數(shù)，下拉填充表格。

（四）求瞬時(shí)入庫(kù)流量

將所求的對(duì)應(yīng)流量加上出庫(kù)流量即可得出入庫(kù)流量，在K2欄輸入“=J2+E2”，并逐行向下填充，則1時(shí)和8時(shí)對(duì)應(yīng)的入庫(kù)流量為2361.5和830.5。

依上述方法，求出其它時(shí)刻的入庫(kù)流量，這樣一次入庫(kù)流量過(guò)程很快就完成了。

三、結(jié)語(yǔ)

MicrosoftExcel軟件具有強(qiáng)大的制表、表格計(jì)算等功能，AutoCAD軟件制圖精確，工程上應(yīng)用廣泛。用這兩種軟件結(jié)合推求入庫(kù)流量過(guò)程，方法簡(jiǎn)便快捷，易于掌握，并可減少工作量，從而提高工作效率。