巧用EXCEL结合AUTOCAD推求水库入库流量过程

□张继勇 □王 遐

（罗山县石山口水库灌区管理局）

水库建成以后，入库流量包括入库断面流量和入库区间流量两部分。入库断面流量是水库回水末端附近的过流量，设有入库流量站的水库可以通过测流计算出来。入库区间流量是入库断面以下到坝址间的流量，包括陆面和库面流量两部分。其中陆面流量是入库断面以下至水库周边以上的陆面所产生的流量；库面流量是库面上降雨直接转化而成。

因为入库区间流量无法用水文观测直接取得，所以入库流量需根据水文资料通过计算求得。目前，一些大中型水库广泛地采用水量平衡方程式计算入库流量，用这种方法反推的入库流量，只是时段平均流量，要得到入库流量过程线，还需经徒手修匀。没有入库流量站的水库其入库流量更是难以计算。

入库流量过程线的徒手修匀，工作量大，精度不高。利用EXCEL的强大计算功能结合AUTOCAD的准确制图功能，可方便快捷地得出任意时刻的入库流量，杜绝人为因素。

理论依据：利用水库有的水位自记资料，取得水位过程线H～t（H为水位，t为时间），通过查库容曲线可以得到水库的蓄水过程线W～t（W为蓄水量），由于入库流量Q＝dW/dt，所以蓄水过程线某时刻的切线斜率，即是该时刻的入库流量。

一、绘制蓄水过程线

打开Excel，建立如下表格，以石山口水库建库以来最大洪水（2007年7月13日20时～14日8时部分时段）的资料为例来绘制入库流量过程线。首先，将对应的时间、水位及蓄水量填入表格。资料输入时应注意：在水位涨落变化大的时候可增加点据，抓住洪峰；在水位出现拐点、突变处及出库流量变化处也应增加点据；在退水段流量较小时，可适当减少点据，以减少出现锯齿现象，使推求的入库流量过程接近真实的情况。

表1 石山口水库入库流量推算表（2007年7月13日20时～14日8时部分时段）

将时间作为横坐标，以起始时间为0，并在F2栏中填入，在F3栏里填入“=(B3-$B$2)×0.36”，并下拉填充，在14日0时对应的F4栏里填入“=(B4-$B$2+24)×0.36”，向下拉填充，得出各时间坐标（万秒）。

在“绘图坐标”栏G2里填入“=F2&”,“&0.001×D2”，（为方便作图，可对坐标进行缩放，尽量使纵横坐标处于同一数量级，以使曲线图呈30°～40°左右为最佳。本表对蓄水量缩小1000倍）。向下拉填充后，选中并复制“G2～G10”栏，打开AUTOCAD后，点击样条曲线按钮“～”，或在命令行里输入“spline”命令，鼠标放在命令行里，右击，出现菜单后选“粘贴”，按下回车键，可以看到，绘图区内水库蓄水过程线已经画好。

二、推求入库流量过程线

在蓄水过程线上的时间对应点作出切线，利用EXCEL求出切线的斜率即可得出相应的流量。下面以求14日1时和8时的入库流量为例进行说明。

（一）作相应的法线

由于CAD中，样条曲线的切线不能直接绘出，故先要画出通过该点的法线。进入AUTOCAD（最好采用2006以上版本，可连续作出法线，保证作图速度）后，在对象捕捉中设置为“交点、垂足”捕捉，过0，0点作一垂直线，然后分别偏移表中对应的时间1.8、4.32，使之与蓄水量过程线相交。在命令栏输入“xl”作构造线，回车，输入“per”，选中蓄水量过程线，出现“递延垂足”后按下鼠标左键，然后分别在两个交点处单击鼠标，这样通过蓄水量过程线的两条法线就绘好了。

（二）作切线，标注倾角

画出任意一条水平线，分别向这两条构造线作一小段垂线，利用标注中角度标注标出它们与水平线的夹角分别为67.049°、31.489°。注意，在标注前一定要设置一下标注样式，确保角度标注的精度（AUTOCAD默认角度为个位），打开“标注样式管理器”，点“修改”，进入“主单位”选“角度标注”中“精度”，可设置为“0.000”或更高，然后将角度分别填入EXCEL表格中H列中。

（三）求斜率及流量

在I2栏中填入“=tan（H2×PI（）/180）”可求出过此点直线的斜率，下拉填完此栏。可以看出上述两个角度对应的斜率分别为2.36147和0.61254。由于作图时蓄水量缩小了1000倍，所以需在对应流量J栏中扩大1000倍，在J2栏中填入“=round（I2× 1000，1）”得出对应流量并保留一位小数，下拉填充表格。

（四）求瞬时入库流量

将所求的对应流量加上出库流量即可得出入库流量，在K2栏输入“=J2+E2”，并逐行向下填充，则1时和8时对应的入库流量为2361.5和830.5。

依上述方法，求出其它时刻的入库流量，这样一次入库流量过程很快就完成了。

三、结语

MicrosoftExcel软件具有强大的制表、表格计算等功能，AutoCAD软件制图精确，工程上应用广泛。用这两种软件结合推求入库流量过程，方法简便快捷，易于掌握，并可减少工作量，从而提高工作效率。