基于時歷列表法的青山水庫興利調節計算軟件開發

摘要：綜合利用水庫是根據國家社會經濟發展要求，為實現水資源綜合利用而興建的水利工程。通過水庫蓄水、泄水，進行徑流調節，解決來水量及其時間分配過程與興利、防洪要求的矛盾。其中以興利為目的進行的徑流調節稱為興利調節。具體來說，水庫興利調節是指以水庫的興利庫容V興，控制和改變河川徑流的時程分配，以滿足（或適應）國民經濟各用水部門的需要。本文通過水庫興利調節“時歷列表法”的基本原理，結合Visua Basic 6.0編程語言，根據水庫興利調節的計算過程，編寫適合興利調節的軟件。

關鍵詞：青山水庫;興利調節;時歷列表法

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，陸水支流青山河上。水庫于1967年底動工興建，1973年基本建成。水庫工程等級為Ⅱ等，永久性主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，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，兼顧發電、城鎮供水、航運、旅游、養殖等綜合利用的年調節水庫。本文主要采用的是興利調節計算的時歷列表法，根據來水和用水過程確定水庫興利庫容。由于用水要求已知，根據天然徑流資料（入庫水量）可定出水庫補充放水的起止時間。逐時段進行水量平衡求出不足水量，累加水庫供水期各時段的不足水量，并扣除其中局部時段的回蓄水量，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。再根據庫容水位關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

根據已知青山水庫資料，將數據進行整理分析如下;

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。計算時選取90%保證率的設計年徑流量和灌溉用水過程。庫區多年平均降水量X=1530mm，多年平均徑流深Y=800mm。

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

3.庫區多年平均降水量X=1530mm，多年平均徑流深Y=800mm。測量的水面蒸發資料為已知，庫區月滲漏量按當月平均蓄水量的1%計，水庫水面蒸發經驗性折減系數按0.8計。

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，為提高精度讀取了26組數據，運用Excel軟件進行數據處理，并對數據進行曲線的擬合，將擬合所得的曲線與已知數據進行對比，得出擬合誤差，驗證擬合結果的準確性。結果如下;

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

水庫興利調節計算的基本原理是水量平衡，其基本表達式是：

W末=W初+W入-W出

W末、W初——分別為時段末、時段初水量

W入、W出——分別為流入、流出水量

2.基本概念

（1）興利調節;以興利為目的進行的徑流調節稱為興利調節。

（2）特征水位;水庫工程為完成不同的任務，在不同時期和各種水文情況下，需控制達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;水庫在正常運用情況下，為滿足設計興利要求而在開始供水時應蓄到的高水位，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、基本思路及計算步驟

在時歷列表法的基礎上進行編程與計算，計算步驟如下;

（1）、先不記水量損失，根據天然來水量和各月用水量計算時段末水庫蓄水量，再求出時段平均蓄水量，并根據時段平均蓄水量，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）、時段平均蓄水量乘以1%得滲漏量，蒸發損失深度乘以折減系數乘以相應的平均水面面積再加上滲漏量即為水量損失（計算時注意單位的統一）。

（3）、根據來水、用水、水量損失，再采用列表計算方法，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，優點在于計算段擬合精度較高，并且關系明確，根據條件很容易找到較為精確的特征面積和特征水位。

計算結果有近似性，這是由于計算水量損失時采用了不計水量損失時的水面面積值，為提高計算精度，可在第一次計算的基礎上，按上述方法再算一次。

五、結束語

根據用水過程確定水庫興利庫容是水庫規劃設計的重要內容，根據天然徑流資料可定出水庫補充放水的起止時間，逐時段進行水量平衡求出不足水量，累加水庫供水期各時段的不足水量，并扣除其中局部時段的回蓄水量，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，應用水資源規劃及利用的基本理論和方法，運用計算機軟件，對水庫進行興利調節并計算正常蓄水位。

參考文獻

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

[2]王賀明.Visual Basic程序設計教程[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：學生，河南省開封市杞縣人，單位：鄭州大學水利與環境學院，專業：水利水電工程，研究方向：水利水電工程。