Delphi在堤頂超高計算中的應用

吳立明

(遷安市水利局，河北 遷安 064400)

0 引言

Delphi是一種優秀的軟件開發工具，它具有可視化、簡潔明快、組件可擴展等特點。“聰明的程序員用Delphi”是業界廣為人知的名言。使用Delphi開發軟件能大大提高軟件的開發效率。

1 Delphi的特點

1.1 可視化的集成開發環境

Delphi的可視化開發環境IDE提供了大量的組件，這使得用戶無需在編寫界面時編寫大量代碼，只需將相應的控件添加到界面窗體上，調整其大小、位置即可。同時，程序的各種屬性設置、代碼編寫、調試、運行及生成可執行文件等都可以在一個開發環境中進行，軟件開發效率非常高效。

1.2 真正的面向對象

面向對象OOP是Delphi誕生的基礎，它支持封裝，且具有繼承性和多態性。這使得Delphi具有了真正的面向對象的特點。

2 Delphi在堤頂超高計算中的應用

2.1 計算公式

Y=R+e+A

(1)

式(1)中：Y—堤頂超高(m)；R—設計波浪爬高(m)；e—設計風壅增水高度(m)；A—安全加高(m)。

堤防工程的安全加高值根據規范確定。1級堤防工程的安全加高，經過論證可適當加大但≤1.50 m。山區河流洪水歷時較短時，可適當降低安全加高。

2.2 風浪要素的確定

計算設計波浪爬高，需先按下式計算相關波浪要素：

(2)

(3)

(4)

2.3 設計波浪爬高計算

(5)

(6)

③當斜坡坡率1.00

2.4 風壅水面高度計算

風壅水面高度按下式計算：

(7)

式(7)中：e—計算點的風壅水面高度(m)，K—綜合摩阻系數，采用《碾壓式土石壩設計規范》的K值，即K=3.6×10-6，β—風向與垂直于堤軸線的法線的夾角(度)。

2.5 Delphi界面設計

通過在設計窗口中添加Edit、Button、ComboBox、Label、GroupBox等控件，設計出軟件界面。

2.6 Delphi函數設計

2.6.1 計算平均波高函數

function CalcT(V,g,H:Extended):Extended;

begin

Result:=13.9*power(g*H/(V*V),0.5)*V/g;

end;

2.6.2 計算波長函數

function CalcL(g,T,d:real):real;

var

L:real;

begin

L:=g*T*T/(2*pi)*TANH(2*pi*d/L);

Result:=L;

end;

2.6.3 計算經驗系數Kv函數

function CalcKv(V,g,dq,Kv:real):real;

var

Dlessquty:real;

begin

Dlessquty:=V/sqrt(g*dq);

if Dlessquty<=1 then Kv:=1

else if Dlessquty>=5 then Kv:=1.30

else if Dlessquty=1.5 then Kv:=1.02

else if Dlessquty=2 then Kv:=1.08

else if Dlessquty=2.5 then Kv:=1.16

else if Dlessquty=3 then Kv:=1.22

else if Dlessquty=3.5 then Kv:=1.25

else if Dlessquty=4 then Kv:=1.28

else

begin

if(Dlessquty>1.5) and (Dlessquty<2) then

Kv:=(1.08-1.02)*(Dlessquty-1.5)/(2-1.5)+1.02;

if(Dlessquty>2) and (Dlessquty<2.5) then

Kv:=(1.16-1.08)*(Dlessquty-2)/(2.5-2)+1.08;

if(Dlessquty>2.5) and (Dlessquty<3) then

Kv:=(1.22-1.16)*(Dlessquty-2.5)/(3-2.5)+1.16;

if(Dlessquty>3) and (Dlessquty<3.5) then

Kv:=(1.25-1.22)*(Dlessquty-3)/(3.5-3)+1.22;

if(Dlessquty>3.5) and (Dlessquty<4) then

Kv:=(1.28-1.25)*(Dlessquty-3.5)/(4-3.5)+1.25;

if(Dlessquty>4) and (Dlessquty<5) then

Kv:=(1.30-1.28)*(Dlessquty-4)/(5-4)+1.28;

end;

Result:=Kv;

end;

2.6.4 計算波浪爬高函數

function CalcR(H,d,L,P,Rp,KΔ,Kv,m:real):real;

var

Dlessquty:real;

Kp,R0,y1,y2:real;

begin

Dlessquty:=H/d;

if Dlessquty<0.1 then

begin

if p=0.1 then Kp:=2.66

else if p=1 then Kp:=2.23

else if p=2 then Kp:=2.07

else if p=3 then Kp:=1.97

else if p=4 then Kp:=1.90

else if p=5 then Kp:=1.84

else if p=10 then Kp:=1.64

else if p=13 then Kp:=1.54

else if p=20 then Kp:=1.39

else if p=50 then Kp:=0.96;

end

else if(Dlessquty>=0.1) and (Dlessquty<=0.3) then

begin

if p=0.1 then Kp:=2.44

else if p=1 then Kp:=2.08

else if p=2 then Kp:=1.94

else if p=3 then Kp:=1.86

else if p=4 then Kp:=1.80

else if p=5 then Kp:=1.75

else if p=10 then Kp:=1.57

else if p=13 then Kp:=1.48

else if p=20 then Kp:=1.36

else if p=50 then Kp:=0.97;

end

else if Dlessquty>0.3 then

begin

if p=0.1 then Kp:=2.13

else if p=1 then Kp:=1.86

else if p=2 then Kp:=1.76

else if p=3 then Kp:=1.70

else if p=4 then Kp:=1.65

else if p=5 then Kp:=1.61

else if p=10 then Kp:=1.48

else if p=13 then Kp:=1.40

else if p=20 then Kp:=1.31

else if p=50 then Kp:=0.99;

end;

if (m>=1.5) and (m<=5.0) then

Rp:=KΔ*Kv*Kp/sqrt(1+m*m)*sqrt(H*L)

else if m<=1.0 then

begin

if m=0 then

R0:=1.24

else if m=0.5 then

R0:=1.45

else if m=1.0 then

R0:=2.20;

Rp:=KΔ*Kv*Kp*R0*H;

end

else if (m>1.0) and (m<1.5) then

begin

y1:=KΔ*Kv*Kp/sqrt(1+1*1)*sqrt(H*L);

y2:=KΔ*Kv*Kp/sqrt(2+1.5*1.5)*sqrt(H*L);

Rp:=(y2-y1)*(m-1)/(1.5-1)+y1;

end;

Result:=Rp;

end;

2.6.5 計算風壅水面高度函數

function Calce(K,V,F,g,d,β:Extended):Extended;

var

Ang:Double;

//角度轉弧度 π/180×角度

//弧度變角度 180/π×弧度

begin

Ang:=β*pi/180;

Result:=K*V*V*F*Cos(Ang)/(2*g*d);

end;

2.7 函數調用

在計算按鈕的OnClick事件中編寫代碼

procedure TForm1.Button1Click(Sender:TObject);

var

i:integer;

isEditempty:Boolean;

K,V,F,g,d,β,

m,KΔ,dq,p,Kv,Rp,

H,T,L,e,y,A:Extended;

begin

for i:=0 to ComponentCount-1 do

begin

if (Components[i] is TEdit) then

begin

if (Components[i] as TEdit).Text='' then

begin

isEditempty:=True;

break;

end

else

isEditempty:=False;

end;

end;

if ComboBox2.ItemIndex=-1 then

showmessage('請先選擇堤防等級后再計算！')

else if isEditempty=true then

showmessage('請填寫全部信息后再計算！')

else

begin

K:=StrToFloat(Edit9.Text);

V:=StrToFloat(Edit4.Text);

F:=StrToFloat(Edit5.Text);

g:=StrToFloat(Edit8.Text);

d:=StrToFloat(Edit6.Text);

β:=StrToFloat(Edit10.Text);

m:=StrToFloat(Edit2.Text);

dq:=StrToFloat(Edit3.Text);

KΔ:=StrToFloat(Edit11.Text);

P:=StrToFloat(Edit7.Text);

A:=StrToFloat(Edit1.Text);

H:=RoundFloat(CalcH(g,d,V,F),5);

T:=RoundFloat(CalcT(V,g,H),5);

L:=RoundFloat(CalcL(g,T,d),5);

Kv:=RoundFloat(CalcKv(V,g,dq,Kv),5);

Rp:=RoundFloat(CalcR(H,d,L,P,Rp,KΔ,Kv,m),5);

e:=RoundFloat(Calce(K,V,F,g,d,β),5);

Y:=Rp+e+A;

Label19.Caption:=FloatToStr(H);

Label21.Caption:=FloatToStr(T);

Label26.Caption:=FloatToStr(L);

Label3.Caption:=FloatToStr(Rp);

Label5.Caption:=FloatToStr(e);

Label7.Caption:=FloatToStr(Y);

end;

end;

3 結語

壩頂超高計算在堤身設計中意義重大，是關系到堤身安全、工程投資的重要環節。通過Delphi編寫程序，只需輸入具體數值，就能自動計算出結果，大大減少了繁瑣的計算，節省了工作時間，提高了工作效率。在工作中，可以運用Delphi編寫其他程序，應用到水利相關的工作中，解決傳統手工計算效率低、容易出錯等問題，提高計算效率和精確度。