基于時(shí)歷列表法的青山水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算軟件開發(fā)

摘要：綜合利用水庫是根據(jù)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，為實(shí)現(xiàn)水資源綜合利用而興建的水利工程。通過水庫蓄水、泄水，進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)，解決來水量及其時(shí)間分配過程與興利、防洪要求的矛盾。其中以興利為目的進(jìn)行的徑流調(diào)節(jié)稱為興利調(diào)節(jié)。具體來說，水庫興利調(diào)節(jié)是指以水庫的興利庫容V興，控制和改變河川徑流的時(shí)程分配，以滿足（或適應(yīng)）國民經(jīng)濟(jì)各用水部門的需要。本文通過水庫興利調(diào)節(jié)“時(shí)歷列表法”的基本原理，結(jié)合Visua Basic 6.0編程語言，根據(jù)水庫興利調(diào)節(jié)的計(jì)算過程，編寫適合興利調(diào)節(jié)的軟件。

關(guān)鍵詞：青山水庫;興利調(diào)節(jié);時(shí)歷列表法

湖北省崇陽縣青山水庫位于崇陽縣城西南10公里處的青山鎮(zhèn)，陸水支流青山河上。水庫于1967年底動(dòng)工興建，1973年基本建成。水庫工程等級(jí)為Ⅱ等，永久性主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)，主要有主壩、東副壩、西副壩、第一和第二溢洪道、引水放空隧洞、東、西輸水隧洞以及電站等建筑物組成，主副壩均為粘土心墻代料壩。青山水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、城鎮(zhèn)供水、航運(yùn)、旅游、養(yǎng)殖等綜合利用的年調(diào)節(jié)水庫。本文主要采用的是興利調(diào)節(jié)計(jì)算的時(shí)歷列表法，根據(jù)來水和用水過程確定水庫興利庫容。由于用水要求已知，根據(jù)天然徑流資料（入庫水量）可定出水庫補(bǔ)充放水的起止時(shí)間。逐時(shí)段進(jìn)行水量平衡求出不足水量，累加水庫供水期各時(shí)段的不足水量，并扣除其中局部時(shí)段的回蓄水量，就可求出該入庫徑流情況下為滿足給定用水要求所需的興利庫容。再根據(jù)庫容水位關(guān)系曲線即可求出正常蓄水位。

一、青山水庫水文資料整理與分析

根據(jù)已知青山水庫資料，將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析如下;

1.青山水庫控制流域面積441平方公里。由于崇陽灌溉面積分布在105m高程以下，為滿足自流灌溉要求，確定死水位為107m，相應(yīng)死庫容為1.39億。流域植被良好，泥沙極少，此高程完全能滿足淤積要求。計(jì)算時(shí)選取90%保證率的設(shè)計(jì)年徑流量和灌溉用水過程。庫區(qū)多年平均降水量X=1530mm，多年平均徑流深Y=800mm。

2.年徑流量和用水過程線，根據(jù)不同頻率的天然來水曲線與用水曲線，根據(jù)已知數(shù)據(jù)作圖，分析來水與用水的大致過程與趨勢。

3.庫區(qū)多年平均降水量X=1530mm，多年平均徑流深Y=800mm。測量的水面蒸發(fā)資料為已知，庫區(qū)月滲漏量按當(dāng)月平均蓄水量的1%計(jì)，水庫水面蒸發(fā)經(jīng)驗(yàn)性折減系數(shù)按0.8計(jì)。

4.面積庫容、水位庫容特征曲線如下;

將面積庫容、水位庫容特征曲線讀成分散點(diǎn)，為提高精度讀取了26組數(shù)據(jù)，運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線的擬合，將擬合所得的曲線與已知數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出擬合誤差，驗(yàn)證擬合結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)果如下;

面積庫容特征曲線;S=-0.1718v2+4.7766v+3.6188R2=0.9995（面積單位為km2，庫容單位為m3）

水位庫容特征曲線;Z=-0.9018v2+11.69v+92.505R2=0.9997（水位單位為m，庫容單位為億m3）

二、基本原理及基本概念

1.基本原理

水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算的基本原理是水量平衡，其基本表達(dá)式是：

W末=W初+W入-W出

W末、W初——分別為時(shí)段末、時(shí)段初水量

W入、W出——分別為流入、流出水量

2.基本概念

（1）興利調(diào)節(jié);以興利為目的進(jìn)行的徑流調(diào)節(jié)稱為興利調(diào)節(jié)。

（2）特征水位;水庫工程為完成不同的任務(wù)，在不同時(shí)期和各種水文情況下，需控制達(dá)到或容許消落的各種庫水位，稱為特征庫水位。

（3）特征庫容;相應(yīng)于特征庫水位以下或兩種特征水位之間的水庫容積，稱為特征庫容。

（4）死水位;在正常運(yùn)用情況下，允許水庫消落的最低水位稱為死水位。

（5）死庫容;死水位以下的水庫容積稱為死庫容。

（6）正常蓄水位;水庫在正常運(yùn)用情況下，為滿足設(shè)計(jì)興利要求而在開始供水時(shí)應(yīng)蓄到的高水位，稱為正常蓄水位。

（7）興利庫容;正常蓄水位與死水位之間的庫容，稱為興利庫容。

三、基本思路及計(jì)算步驟

在時(shí)歷列表法的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程與計(jì)算，計(jì)算步驟如下;

（1）、先不記水量損失，根據(jù)天然來水量和各月用水量計(jì)算時(shí)段末水庫蓄水量，再求出時(shí)段平均蓄水量，并根據(jù)時(shí)段平均蓄水量，查庫容面積特征曲線，確定平均水面面積，查水位庫容特性曲線得出平均蓄水位。

（2）、時(shí)段平均蓄水量乘以1%得滲漏量，蒸發(fā)損失深度乘以折減系數(shù)乘以相應(yīng)的平均水面面積再加上滲漏量即為水量損失（計(jì)算時(shí)注意單位的統(tǒng)一）。

（3）、根據(jù)來水、用水、水量損失，再采用列表計(jì)算方法，求出所需興利庫容（不足水量之和即為興利庫容），根據(jù)興利庫容查水位庫容特性曲線得出正常蓄水位。

四、分析整理

擬合面積庫容曲線與水位庫容曲線的方法，優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算段擬合精度較高，并且關(guān)系明確，根據(jù)條件很容易找到較為精確的特征面積和特征水位。

計(jì)算結(jié)果有近似性，這是由于計(jì)算水量損失時(shí)采用了不計(jì)水量損失時(shí)的水面面積值，為提高計(jì)算精度，可在第一次計(jì)算的基礎(chǔ)上，按上述方法再算一次。

五、結(jié)束語

根據(jù)用水過程確定水庫興利庫容是水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，根據(jù)天然徑流資料可定出水庫補(bǔ)充放水的起止時(shí)間，逐時(shí)段進(jìn)行水量平衡求出不足水量，累加水庫供水期各時(shí)段的不足水量，并扣除其中局部時(shí)段的回蓄水量，就可求出該入庫徑流情況下為滿足給定用水要求所需的興利庫容。本文具體介紹了青山水庫的興利庫容軟件的編寫原理與思路，以青山水庫已有的基本水文資料為依據(jù)，應(yīng)用水資源規(guī)劃及利用的基本理論和方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)水庫進(jìn)行興利調(diào)節(jié)并計(jì)算正常蓄水位。

參考文獻(xiàn)

[1]顧圣平 田富強(qiáng) 徐得淺.水資源規(guī)劃及利用[M].中國水利水電出版社.2009年第一版

[2]王賀明.Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程[M].高等教育出版社.2009年第一版.

作者簡介：高富豪（1997.09-），男，職稱：學(xué)生，河南省開封市杞縣人，單位：鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，專業(yè)：水利水電工程，研究方向：水利水電工程。