水庫常規(guī)調(diào)度教學(xué)演示軟件開發(fā)

艾學(xué)山 高志云 支悅 董祚

摘要：水電站水庫運(yùn)行與調(diào)度是水文與水資源工程的重要課程，水庫調(diào)度是該課程的主要研究對象。文章開發(fā)了基于常規(guī)調(diào)度圖的水庫常規(guī)調(diào)度教學(xué)演示軟件，該軟件可實(shí)現(xiàn)水庫可選、水庫特征水位顯示、初始值設(shè)定、調(diào)度年份可選、計算結(jié)果圖表顯示和調(diào)度結(jié)果統(tǒng)計等功能。該軟件可以在課堂演示，使學(xué)生了解常規(guī)調(diào)度的基本程序、調(diào)度軟件的基本結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，為水庫調(diào)度實(shí)踐奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水庫常規(guī)調(diào)度；教學(xué)演示；軟件開發(fā)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）35-0065-02

一、前言

水庫調(diào)度是水文水資源專業(yè)學(xué)生需要掌握的重要內(nèi)容，也是水庫主管部門日常工作中的重要關(guān)注對象之一。發(fā)電水庫的常規(guī)調(diào)度是水庫調(diào)度中的重要基礎(chǔ)工作，通常是按照水庫常規(guī)調(diào)度圖進(jìn)行，根據(jù)面臨時段初水庫實(shí)際水位或蓄水量在該圖中所處的位置進(jìn)行的調(diào)度決策。在實(shí)際運(yùn)行過程中，即使在缺乏入庫徑流預(yù)報的條件下，按照常規(guī)調(diào)度圖決定水庫的運(yùn)行方式也能使各種矛盾得到比較合理的解決，獲得較大的綜合利用效益。

二、水庫常規(guī)調(diào)度理論方法

水電站水庫的運(yùn)行，必須合理利用流量和水頭，以獲得最大的發(fā)電效益。為了使調(diào)度決策能很好地符合調(diào)度原則，避免水庫運(yùn)用調(diào)度上出現(xiàn)人為的差錯，解決在中長期徑流不能準(zhǔn)確預(yù)報的情況下水電站工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性的矛盾及防洪與發(fā)電興利之間的矛盾，滿足各部門各時段對水庫提出的要求。因此，在水庫規(guī)劃設(shè)計時就統(tǒng)計出水庫蓄放水規(guī)律，根據(jù)已有的實(shí)測歷史水文資料選擇與設(shè)計枯水年相應(yīng)的若干年份，在水電站設(shè)計參數(shù)和滿足各項(xiàng)約束條件的前提下，得出以水庫水位（或蓄水量）為縱坐標(biāo)，以時間t為橫坐標(biāo)的調(diào)度線組成的調(diào)度圖，它規(guī)定了水庫蓄水處于不同狀態(tài)時的水庫調(diào)度規(guī)則，即水庫常規(guī)調(diào)度圖。

三、水庫常規(guī)調(diào)度教學(xué)演示軟件設(shè)計

1.設(shè)計目的。為了使水庫調(diào)度工作人員能夠快速方便地進(jìn)行水庫常規(guī)發(fā)電調(diào)度計算，并方便地進(jìn)行入庫流量、水位和下泄流量的交互計算，方便水庫發(fā)電調(diào)度計劃的制訂和水能特性分析，也方便在課堂上給學(xué)生演示水庫常規(guī)調(diào)度的基本工作流程及調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用方法。

2.軟件功能。本軟件主要功能包括：（1）水庫可選；（2）計算年份可選；（3）計算結(jié)果在調(diào)度圖上顯示功能；（4）計算結(jié)果的表格顯示功能；（5）詳細(xì)計算結(jié)果的Excel顯示；（6）調(diào)度結(jié)果特征值統(tǒng)計功能。

3.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。根據(jù)常規(guī)調(diào)度圖進(jìn)行水庫常規(guī)調(diào)度需要水庫和水電站的基礎(chǔ)資料，如水庫特征水位、庫容曲線、水電站裝機(jī)容量、出力系數(shù)等。初始條件包括計算期初水位，然后可以按照常規(guī)調(diào)度圖規(guī)則進(jìn)行逐時段調(diào)度。

四、水庫常規(guī)調(diào)度教學(xué)演示軟件使用

1.軟件主界面。整個界面由左中右三部分組成，如圖1所示，左側(cè)為參數(shù)選擇區(qū)，包括水庫選擇、參數(shù)參考和設(shè)置、調(diào)度年份選擇和計算按鈕；中間是圖表顯示區(qū)，分上下兩部分，上部分顯示調(diào)度圖，下部分將顯示調(diào)度結(jié)果圖形；右側(cè)是結(jié)果選擇和結(jié)果統(tǒng)計區(qū)，可以選擇查看結(jié)果表、調(diào)度圖和Excel詳細(xì)計算結(jié)果。

2.常規(guī)調(diào)度計算。在“水庫選擇”處選擇一個需要進(jìn)行發(fā)電調(diào)度的水庫，如圖2所示。所選水庫對應(yīng)的特征信息將自動顯示在下方相應(yīng)的位置。其中，保證出力、初始水位和出力系數(shù)數(shù)值可在界面進(jìn)行調(diào)整。在“調(diào)度年份選擇”下方的下拉框中選擇想要計算的年份，如圖3所示。單擊“計算”按鈕即可進(jìn)行計算。計算結(jié)果顯示在結(jié)果顯示區(qū)，如圖4所示。

3.發(fā)電調(diào)度結(jié)果顯示和統(tǒng)計。點(diǎn)擊“顯示結(jié)果表”將在調(diào)度圖所在位置顯示主要計算結(jié)果，如圖5所示。點(diǎn)擊“打開Excel結(jié)果表”按鈕可直接打開保存在Excel表格中的詳細(xì)計算結(jié)果，如圖6所示。調(diào)度結(jié)果統(tǒng)計值自動顯示在“發(fā)電調(diào)度結(jié)果統(tǒng)計”區(qū)，包括平均入流、平均發(fā)電流量、平均水位、平均水頭、平均出力、總發(fā)電量、發(fā)電保證率、棄水量等。