博斯騰湖洪水調(diào)節(jié)的VB計(jì)算程序開(kāi)發(fā)及思考

許新

摘 要：水庫(kù)調(diào)洪是防洪工作的關(guān)鍵，洪水調(diào)節(jié)軟件通用化、簡(jiǎn)潔化和自動(dòng)化是未來(lái)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(jì)算方法。該程序基于列表試算法，根據(jù)水庫(kù)的水文特點(diǎn)，通用化計(jì)算出在不同入庫(kù)洪水過(guò)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(shí)時(shí)作圖，定量繪出在水庫(kù)調(diào)蓄洪水的過(guò)程中入庫(kù)洪水、下泄洪水、水庫(kù)水位隨時(shí)間的變化關(guān)系，為水庫(kù)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(wèn)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(jì)行業(yè)被逐步推向競(jìng)爭(zhēng)激烈的設(shè)計(jì)市場(chǎng)，設(shè)計(jì)單位要想拓展市場(chǎng)，就必須能及時(shí)準(zhǔn)確地提出高質(zhì)量的設(shè)計(jì)成果，提高自己的信譽(yù)。水資源的調(diào)度通常是一項(xiàng)量慣性強(qiáng)，抄錄計(jì)算量大且十分繁瑣的工作，目前多用Excel進(jìn)行編制計(jì)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(jì)算表之間反復(fù)計(jì)算核對(duì)，極大的浪費(fèi)了時(shí)間和精力，在低效率的情況下經(jīng)常容易出錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)的普及，許多應(yīng)用程序應(yīng)運(yùn)而生，將工作人員從繁瑣的工作中解脫出來(lái)，開(kāi)發(fā)軟件已經(jīng)是許多人共同的心愿。

2 調(diào)洪計(jì)算計(jì)算方法

2.1 水量平衡方程

洪水在水庫(kù)中運(yùn)行時(shí)，水庫(kù)沿程的水位、流量、過(guò)水?dāng)嗝妗⒘魉俚染S著時(shí)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(dòng)力平衡方程 （2-2）

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

（2-3）

其中Q系列表示計(jì)算時(shí)段初，末的入庫(kù)流量；q系列表示計(jì)算時(shí)段初末的下泄流量。

在已知了水庫(kù)入庫(kù)洪水過(guò)程線使，式（2-3）中的未知數(shù)有V2兩個(gè)和q2，需要增加一個(gè)方程才能求解。對(duì)于同一個(gè)水工建筑物，其水庫(kù)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(kù)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(lái)兩個(gè)未知數(shù)。

2.2 列表試算法

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

3 通用化調(diào)洪計(jì)算軟件軟件開(kāi)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(gè)水庫(kù)來(lái)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(kù)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(kù)容僅針對(duì)大湖區(qū)。1

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

調(diào)洪計(jì)算軟件基于Microsoft公司推出的Visual Basic 6.0軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，對(duì)系統(tǒng)硬件資源要求小，靈活快捷兼容。計(jì)算所需洪水過(guò)程、大湖下泄流量與庫(kù)容水位關(guān)系，時(shí)段初水位，時(shí)段初庫(kù)容量等數(shù)據(jù)由軟件根目錄下的TXT形式的文件提供，計(jì)算時(shí)直接從文件中讀取，簡(jiǎn)化操作步驟。計(jì)算結(jié)果在軟件界面上實(shí)時(shí)呈現(xiàn)并寫(xiě)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(gè)程序設(shè)計(jì)通過(guò)代碼實(shí)現(xiàn)了洪水調(diào)度過(guò)程通過(guò)Teechart實(shí)時(shí)完成了圖形。通過(guò)MUTULAB擬合了下泄流量與庫(kù)容，水位之間的關(guān)系，然后將關(guān)系式寫(xiě)入代碼中，通過(guò)水量平衡公式進(jìn)行計(jì)算，這便確定了針對(duì)博斯騰湖洪水調(diào)節(jié)計(jì)算程序的基礎(chǔ)。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以博斯騰湖的洪水調(diào)節(jié)過(guò)程來(lái)作為主要內(nèi)容，以VB為主要載體，Teechart插件為輔助工具，通過(guò)擬合下泄流量與水位過(guò)程線，下泄流量與庫(kù)容過(guò)程線，根據(jù)不同的洪水流量過(guò)程先，實(shí)時(shí)計(jì)算不同時(shí)段內(nèi)的下泄流量，并通過(guò)Teechart軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的曲線流量過(guò)程線曲線繪制。但是程序運(yùn)用時(shí)候，對(duì)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(jì)過(guò)程中，對(duì)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。

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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