博斯腾湖洪水调节计算软件开发

温 馨 殷路路

(郑州大学 水利与环境学院，河南 郑州 450001)

博斯腾湖位于天山南麓，其水域辽阔，分为大、小两个湖区，大湖区是湖体的主要部分。本文以博斯腾湖1%的入库洪水过程线为例，结合博斯腾湖下泄流量与库容、水位的关系，运用调洪列表试算法，对洪水调洪计算进行分析并编程，得到可以计算出水库兴利库容的软件。

1 博斯腾湖的水文资料整理

根据博斯腾湖在频率为1%条件下的入库洪水，可以绘制出对应的洪水过程线，在整个博斯腾湖调洪计算的过程中，我们要用到博斯腾湖的下泄流量与对应库容、水位之间的关系，这里根据已知的资料绘制出博斯腾湖下泄流量与对应库容的关系：从图中可以看出，水库的下泄流量随着库容的增大而增加，但当库容增大到一定程度时，下泄流量达到最大值便不再增加。

2 博斯腾湖计算和特征水位特征库容确定

为了选择湖泊合理的调度方案，把博斯腾湖看成一个水库来研究。水库的调洪计算就是在入库洪水过程线和下游允许水库下泄的最大流量均已知的条件下，推求下泄洪水过程线、拦蓄洪水的库容和水位的变化，其方法主要有两种：列表试算法和半图解法。下面我们主要采用列表试算法进行计算。

对于博斯腾湖，我们知道它的水库水位容积关系曲线V=f(Z)和下泄流量与库容的关系曲线q=f(V)，也知道了在频率1%下的入库洪水过程线。于是我们选择24h作为计算时段，由于博斯腾湖的防洪限制水位是1047.5m，开始计算时刻的计算水位Z1=1047.5m，对应在水库水位容积关系和下泄流量与库容的关系曲线上可以查到此水位对应的水库容积V1=7.84257亿立方米以及水库的下泄流量q1=51m3/s，这些数据都作为初始时刻的计算值。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，连续方程可以写成有限差形式的水量平衡方程为V1，Q1、Q2分别为计算时段初、末的入库流量，m3/s;q1、q2分别为计算时段初、末的下泄流量，m3/s;V1、V2分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m3;Δt为计算时段，以秒为单位。

在列表计算法中，先假设一个水位值Z2，通过水库水位容积关系曲线和下泄量与库容关系曲线，可以查出对应于假设水位的库容V2和下泄流量q2。根据假设，可以利用ΔVΔt求出对于的水库容积变化量，于是由v'2=V1+ΔV计算出V'2，再由V'2查水库水位关系曲线和下泄流量关系曲线得到对应的q'2和Z'2。比较q2和q'2，V2和V'2的值，如果不合适则继续假设Z2的值，直到计算的q2和q'2，V2和V'2的值比较相近，则停止计算，并将计算得到的数值作为下次计算时段初的计算数值。这样计算就可以得到每个时段的水位和库容，为下边计算特征水位和特征库容做了准备。

按照水库调洪原理，当qmax出现时，一定是q=Q，此时Z、V均达到最大值。于是在上边计算得到的下泄流量可以查到与来水流量相近的时间段，在这个时间段中，取q=Q的特征水位和特征库容作为水库的特征水位和特征库容。

3 计算机编程中注意的问题

(1)在计算机编程的过程中，如果我们需要输入水库的水位这样一个比较大的变量时，可以运用Array这样的一个函数，在需要时运用For循环进行对应值的调用，这个函数的好处就是能够处理大量的现有数据。

(2)在计算时，我们需要运用循环，在循环中有时候需要合理的设置对应的精度，否则会使循环进入死循环的状态，致使计算机无法输出结果。

4 结果分析

我们通过计算机计算得出水库不同时段水库入库洪水与下泄流量的关系，得到的数据可以绘制出图形并分析如下。

如博斯腾湖洪水期p=1%调洪计算综合对比曲线图，是博斯腾湖在洪水期p=1%的设计入湖水量、下泄水量及对应的洪水位变化曲线图。从图中可以看出，湖泊水位最大达到1048.81m，其对应库容为93.96×108m3。按照频率p=1%，即100年一遇，来确定非常洪水位，即得到博斯腾湖非常洪水位Z非常=1048.81m，调洪库容V调洪=93.96×108m3。

［1］顾圣平，田富强.水资源规划利用［M］.中国水利水电出版社.2009

［2］王贺明.Visual Basic程序设计教程［M］.高等教育出版社.2009