博斯腾湖洪水调节的VB计算程序开发及思考

许新

摘 要：水库调洪是防洪工作的关键，洪水调节软件通用化、简洁化和自动化是未来发展方向。本文主要介绍基于列表试算法的通用化洪水调节软件的性能和计算方法。该程序基于列表试算法，根据水库的水文特点，通用化计算出在不同入库洪水过程线条件下各水文要素之间的关系。本文以新疆博斯腾湖为例进行分析，基于Teechart控件实时作图，定量绘出在水库调蓄洪水的过程中入库洪水、下泄洪水、水库水位随时间的变化关系，为水库防洪调度提供数据支持。

关键词：洪水调节；列表试算法；Teechart绘图；新疆博斯腾湖

1 引言

科技迅速发展的今天，电脑程序帮助我们解决了很多繁琐，复杂的问题，它的高精度性，便捷性为我们提供了更加优质的生活方式和生产条件。

水利水电工程行业在目前的水利水电工程设计行业被逐步推向竞争激烈的设计市场，设计单位要想拓展市场，就必须能及时准确地提出高质量的设计成果，提高自己的信誉。水资源的调度通常是一项量惯性强，抄录计算量大且十分繁琐的工作，目前多用Excel进行编制计算，在这样的条件下，编制人员不得不在大量的定额数据以及各种计算表之间反复计算核对，极大的浪费了时间和精力，在低效率的情况下经常容易出错。随着计算机软件知识的普及，许多应用程序应运而生，将工作人员从繁琐的工作中解脱出来，开发软件已经是许多人共同的心愿。

2 调洪计算计算方法

2.1 水量平衡方程

洪水在水库中运行时，水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随着时间而变化，起流态是属于明渠非均匀流。

连续性方程 （2-1）

动力平衡方程 （2-2）

这两个方程难以求出精确解。采用静态库容的方法仅考虑坝前水位水平面以下的库容对洪水调节，连续性方程可写成有限差形式的水量平衡方程为

（2-3）

其中Q系列表示计算时段初，末的入库流量；q系列表示计算时段初末的下泄流量。

在已知了水库入库洪水过程线使，式（2-3）中的未知数有V2两个和q2，需要增加一个方程才能求解。对于同一个水工建筑物，其水库容积与水位的关系曲线是一定的，下泄流量与堰上水头的关系也是一定的，堰上水头和下泄流量的关系也可以用函数表示，所以，最终我们可以得到，下泄流量q与库容V之间的关系

（2-4）

结合式（2-3）与式（2-4），便可求出来两个未知数。

2.2 列表试算法

关于调洪计算的具体方法有很多种，目前我国应用较多的是列表试算法和半图解法，我组设计的软件采用的是列表试算法。列表试算法的一个循环步骤如图：

3 通用化调洪计算软件软件开发

为了选择湖泊合理的调度方案，把博斯腾湖看做一个水库来研究。另外，太湖区是湖泊的主体部分，也是该湖泊作为水库调节的主要湖区；小湖区面积较小，且水浅，是调节的次要湖区，常被视为大湖区的泄洪区，因此确定的特征水位和特征库容仅针对大湖区。1

调洪计算软件是根据洪水过程计算相应时段的水库库容、水位、下泄流量等参数，并将计算结果以图表形式呈现出来，方便进行洪水趋势、特征水位、特征库容等的数据分析。

调洪计算软件基于Microsoft公司推出的Visual Basic 6.0软件进行开发，运行于Windows操作系统环境下，对系统硬件资源要求小，灵活快捷兼容。计算所需洪水过程、大湖下泄流量与库容水位关系，时段初水位，时段初库容量等数据由软件根目录下的TXT形式的文件提供，计算时直接从文件中读取，简化操作步骤。计算结果在软件界面上实时呈现并写入软件根目录下的文件，并可以做成图表形式，方便调用分析。

这个程序设计通过代码实现了洪水调度过程通过Teechart实时完成了图形。通过MUTULAB拟合了下泄流量与库容，水位之间的关系，然后将关系式写入代码中，通过水量平衡公式进行计算，这便确定了针对博斯腾湖洪水调节计算程序的基础。

通过拟合，我们已知了水库水位容积关系曲线V=f（Z）和下泄流量和库容的关系曲线q=f（V），也知道不同频率的入库洪水过程线，本文选择24小时作为计算时段，由于已知博斯腾湖的防洪限制水位，用静态库容法仅考虑坝前水位水平面以下的库容对洪水进行调节，根据水量平衡方程可求出水库容积变化量，根据计算原理，可试算出每个时段的水库和库容，计算特征水位和特征库容。

4 结束语

本文以博斯腾湖的洪水调节过程来作为主要内容，以VB为主要载体，Teechart插件为辅助工具，通过拟合下泄流量与水位过程线，下泄流量与库容过程线，根据不同的洪水流量过程先，实时计算不同时段内的下泄流量，并通过Teechart软件进行实时的曲线流量过程线曲线绘制。但是程序运用时候，对于不同流域需要拟合不同的水位流量关系曲线，且在设计过程中，对于水的流态，大坝的溢水情况等情况均作了理想化处理，具有一定局限性。

參考文献：

[1]顾胜平，田富强，徐得潜.水资源规划及利用.中国水利水电出版社，2009：156-163.

[2]夏军，左其亭，邵民诚.博斯腾湖水资源可持续利用—理论？方法？实践.北京科学出版社，2003：206-266.

[3]王贺明. Visual Basic程序设计教程.北京高等教育出版社，2009：103-115.

[4]J.左其亭.博斯腾湖水资源可持续利用调度资源，水利水电技术，2003：2期，2.

[5]陈佳琦，王浩，杨小柳.水资源学[M].2000.50～52.北京：科学出版社

注：

1 J.左其亭.博斯腾湖水资源可持续利用调度资源，水利水电技术，2003：2期，2