利用MATLAB軟件對(duì)日照調(diào)水相關(guān)水庫(kù)庫(kù)容量擬合

李兆崔 孫珍珍

摘要：根據(jù)實(shí)測(cè)地形資料得到的水庫(kù)庫(kù)容曲線，用Matlab軟件polyfit函數(shù)擬合得出庫(kù)容計(jì)算函數(shù)表達(dá)式。通過(guò)日照調(diào)水工程相關(guān)水庫(kù)的擬合應(yīng)用，得出了利用該方法得到的曲線可很好的擬合水庫(kù)庫(kù)容曲線的結(jié)論。為此也提高了日照調(diào)水單位管理的數(shù)字化水平和計(jì)算機(jī)應(yīng)用分析處理。

關(guān)鍵詞：Matlab軟件；擬合；庫(kù)容曲線

中圖分類號(hào)：P337 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0073-02

1 概述

日照市是魯東南沿海新興的港口城市，屬山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)和魯南臨海經(jīng)濟(jì)帶，擁有深水碼頭、鐵路、高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施，區(qū)位優(yōu)勢(shì)顯著，水陸交通便捷。區(qū)內(nèi)已建有發(fā)電廠、漿紙制作、鋼鐵冶煉、機(jī)械制造等眾多工商企業(yè)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅速。

為滿足大批臨海工業(yè)項(xiàng)目的生產(chǎn)用水需要，山東水務(wù)日照公司（以下簡(jiǎn)稱日照公司）先后建成了市區(qū)蓄水池工程；日照水庫(kù)向市區(qū)供水一、二、三期工程；日照水庫(kù)向嵐山區(qū)供水一、二、三期工程。水源均采用日照水庫(kù)原水，設(shè)計(jì)日總調(diào)水能力已達(dá)55.0萬(wàn)m3。

日照水庫(kù)實(shí)際供水能力為22萬(wàn)m3/d左右，與現(xiàn)狀用水量不能持平，為此又建成的馬陵水庫(kù)并日照水庫(kù)工程、戶部嶺水庫(kù)并馬陵水庫(kù)工程。

至此形成了以日照水庫(kù)向市區(qū)、嵐山區(qū)供水工程為骨干水網(wǎng)，跨市區(qū)、東港、五蓮二區(qū)一縣的“三庫(kù)串聯(lián)”的格局。對(duì)各個(gè)水庫(kù)庫(kù)容的關(guān)注是調(diào)水管理的重要內(nèi)容。

庫(kù)容資料首先要進(jìn)行水位庫(kù)容關(guān)系定線，即根據(jù)實(shí)測(cè)庫(kù)容資料定出庫(kù)容與關(guān)系密切的水文要素之間的關(guān)系?，F(xiàn)存庫(kù)容資料是工作中利用實(shí)測(cè)地形資料，表格進(jìn)行填寫得到水位和庫(kù)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也可用Excel對(duì)于水位庫(kù)容關(guān)系曲線進(jìn)行擬合，但Excel使用起來(lái)不是很方便。而Matlab工程軟件具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力、數(shù)據(jù)可視化功能，對(duì)各領(lǐng)域均有相應(yīng)領(lǐng)域?qū)＜揖帉懙墓ぞ呦?，可以高效、可靠地解決各種各樣的問(wèn)題，Matlab統(tǒng)計(jì)工具箱（Statistics Toolbox）對(duì)于多元回歸問(wèn)題。并能給出了相應(yīng)的函數(shù)，可以方便調(diào)用。

2 擬合函數(shù)的選擇

對(duì)日照調(diào)水調(diào)蓄池水位庫(kù)容分析。調(diào)蓄池為規(guī)則體，四個(gè)角合成一個(gè)圓錐，中間是一個(gè)長(zhǎng)方體，四邊是四個(gè)三棱體。利用數(shù)學(xué)公式可列式，化簡(jiǎn)得到蓄水池水位與庫(kù)容的關(guān)系函數(shù)。如下：V=3.1416/3*（1.75*h）^2*h+82.1*65.9*h+65.9*1.75*h*h/2+82.1*1.75*h*h/2。

化簡(jiǎn)為V=3.207* h^3+129.5*h^2+5410.39*h。

式中h=H-5，H是水面高程，池底高程是5.2，最高水面為12.5，池底內(nèi)凈長(zhǎng)為L(zhǎng)=82.1，凈寬為B=65.9，四角為四分之一圓弧，半徑為12.775米。邊坡K=1.75計(jì)算過(guò)程結(jié)果見表1。

由以上的分析，對(duì)于其他三個(gè)水庫(kù)也采用水庫(kù)水面高程的一元三次多項(xiàng)式函數(shù)進(jìn)行擬合?，F(xiàn)利用Matlab的Polyfit函數(shù)對(duì)主要的三個(gè)供水水庫(kù)進(jìn)行擬合計(jì)算。

3 計(jì)算實(shí)例

（1）擬合得到日照水庫(kù)擬合公式是V（水庫(kù)庫(kù)容）=2.6755 *（H-26）^3+（H-26）^2*18.5238+（H-26）*109.402+283.9121。

H取值范圍28-44誤差與表格相差不足2%。在常用水位33.7-43之間誤差不足1%，共取1600個(gè)點(diǎn)，其中大于1%的點(diǎn)為266個(gè)，小于1%的點(diǎn)為83.375%，擬合效果較好，能滿足庫(kù)容速查和用于計(jì)算機(jī)處理。

如圖1黃紅線為庫(kù)容擬合情況，黃色為計(jì)算庫(kù)容。紅色為表格庫(kù)容。其中橫坐標(biāo)為H-26（單位米），縱坐標(biāo)為V（單位萬(wàn)立方米）。

（2） 馬陵水庫(kù)庫(kù)容與擬合庫(kù)容對(duì)比。

馬陵水庫(kù)擬合公式V=0.1908*（H-44）^3+3.1872（H-44）^2 +27.2344*（H-44）+25.2967

H取值45-60，誤差在3%之內(nèi)。49-60誤差均在1%之內(nèi)。其中誤差在1%之內(nèi)占75%。擬合效果較好，能滿足庫(kù)容速查和用于計(jì)算機(jī)處理。

如圖2黃紅線為庫(kù)容擬合情況，黃色為計(jì)算庫(kù)容。紅色為表格庫(kù)容。其中橫坐標(biāo)為H-44（單位米），縱坐標(biāo)為V（單位萬(wàn)立方米）。

（3）戶部嶺水庫(kù)庫(kù)容與擬合庫(kù)容對(duì)比。

戶部嶺水庫(kù)擬合公式V=0.209*（H-76）^3+ 3.7291 *（H-76）+92.603 *（H-76）+ 164.6593。

H為水面黃海高程取值在77-92.5得到的庫(kù)容與實(shí)測(cè)庫(kù)容誤差在4%之內(nèi)。其中在1%之內(nèi)占75.5%。擬合效果較好，能滿足庫(kù)容速查和用于計(jì)算機(jī)處理。

如圖3黃紅線為庫(kù)容擬合情況。黃色為計(jì)算庫(kù)容，紅色為表格庫(kù)容。其中橫坐標(biāo)為H-76（單位米），縱坐標(biāo)為V（單位萬(wàn)立方米）。

4 結(jié)語(yǔ)

為便于計(jì)算機(jī)處理和速查水庫(kù)庫(kù)容，將實(shí)測(cè)庫(kù)容數(shù)據(jù)歸納為連續(xù)的函數(shù)，以利于進(jìn)一步的分析和計(jì)算機(jī)應(yīng)用處理。在各種曲線擬合函數(shù)中，選擇適合的數(shù)學(xué)模型利用Matlab的Polyfit函數(shù)對(duì)各水庫(kù)進(jìn)行靜庫(kù)容曲線擬合。獲得了具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的曲線擬合函數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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