Excel在水利工程闸孔尺寸计算中的应用

2015-12-21 09:32韩红亮,陈战利,王雪梅
杨凌职业技术学院学报 2015年3期

Excel在水利工程闸孔尺寸计算中的应用

韩红亮1, 陈战利2, 王雪梅1

(1.杨凌职业技术学院水利工程分院, 陕西 杨凌 712100; 2.河北天和咨询有限公司, 河北 石家庄 050000)

摘要:针对闸孔尺寸设计工作计算量大的问题,将Microsoft Excel软件应用于该项工作。主要利用软件的相对引用、绝对引用、IF( )函数等常规计算功能,可快速确定闸孔尺寸。通过计算机编程,实现了闸孔尺寸的快速运算。

关键词:Excel; 闸孔尺寸; 计算与应用

收稿日期:2015-04-07

作者简介:韩红亮(1986-),男,河北邢台人,硕士,助教,主要从事水利工程专业的教学与科研工作。

中图分类号:TP313

收稿日期:2015-03-05

基金项目:杨凌职业技术学院2012年人文社科类研究项目《电子技术》课程教学改革的探索与实践(GJ1220)

Application of Excel in the Calculation of Sluice Hole Size

HAN Hong-liang1, CHEN Zhan-li2, WANG Xue-mei1

(1.Branch College of Water Conservation Engineering, Yangling Vocational and Technical College,

Yangling, Shaanxi 712100,China; 2.Tianhe Consulting Ltd of Hebei, Shijiazhuang, Hebei 050000,China)

Abstract:According to the problem of large calculation in designing the sluice hole size, Microsoft Excel was applied in the work. The sluice hole size would be solved quickly by using the relative references, absolute reference and the IF () function mainly. Through computer programming, fast calculation of sluice hole size was achieved.

Key words: Excel; sluice hole size; calculation and application

0引言

水工建筑物设计内容中,闸孔尺寸计算是较为繁琐的工作,要求设计人员能根据闸孔出流的特点判断闸孔出流形态,并能应用闸孔出流的基本公式计算闸孔开度。其计算步骤较多,需要运用试算法才能完成,计算量较大。

Microsoft excel软件具有强大的计算功能,应用软件编制的计算程序,可较好地解决水闸尺寸计算量大的难题[1]。笔者结合高职水利水电建筑工程专业教学资源库建设项目,将Excel应用于闸孔尺寸的计算工作,节省了计算时间。

1闸孔尺寸计算中主要的Excel功能

1.1 基础计算

包括加(“+”)、减(“-”)、乘(“*”)、除(“/”)、幂函数(“ab”)、开方(“sqrt()”)等计算功能。

1.2 相对引用和绝对引用 [2]

采用相对引用,单元格的引用会随着公式所在单元格位置的改变而改变。采用绝对引用,只要在引用的单元格的行号和列号前加上“$”符号,即可保证被引用在公式单元格位置变化的情况下保持不变。

1.3 IF()函数

IF()函数是一个用来判断条件是否满足的逻辑函数,如果满足条件,则返回一个值,反之则返回另一个值。其函数结构为 IF(logical-test, value-if-true, value-if-false),其中,logical-test为判断条件,valuee-if-true、value-if-false分别为当判断条件为真和假时的返回值[3]。例如,在单元格中输入=IF(100>80,1,0),因为100大于80,则单元格中显示1,如果将函数改为=IF(100<80,1,0),则单元格中显示0。

2闸孔尺寸确定的传统解法[4-6]

工程任务:某一单孔平板闸门如图1所示,已知设计流Q0=5 m3/s,闸宽b=3 m,闸下游河道正常水深h0=1.5 m,闸底坎为平顶堰式,堰高P1=0.5 m,闸前水头H=1.32 m。试确定通过设计流量时的闸门开度e (忽略上游行近流速v0)。

图1闸孔布置图图2闸孔出流淹没系数

表1 平板闸门垂直收缩系数ε 2

0.4924=0.5133

先按照闸孔出流的自由出流状态计算单宽流量:

收缩断面的水深:hc=ε2e=0.6439×0.65=

0.419(m)

下游水深:ht=1.5-0.5=1(m)

查图2可得淹没系数σs=0.99。

则在闸门开度e=0.65时,过流能力:

此时Q1≈Q0,故闸门开启高度为e=0.65 m。

3用Excel进行闸孔尺寸的计算

编写excel程序的步骤如下:

3.1 罗列基本参数

基本参数包括设计流量Q0,堰上水头H,闸门孔数n,闸单孔净宽b,堰高P1,下游河道水深h0。

3.2 确定(计算)闸门的相关参数

根据题意,可计算得到闸后下游水深ht,闸孔总净宽B,行进流速v0,堰上总水头H0等。

3.3 编写试算程序

根据试算思路,依照水力计算公式,逐一编写各参数的计算程序,用试算方法求得结果。

编制excel计算过程如图3。

图3闸孔尺寸Excel计算表

将excel公式编制的程序列于表2。

表2 闸孔尺寸计算的excel公式汇总

4结语

闸孔尺寸计算程序编制过程中,除利用Excel软件常规的加、减、乘、除等功能外,还利用了相对引用、绝对引用、IF( )函数等计算功能。

将Excel软件引入闸孔尺寸的计算工作,不但可以保证计算精度,还大大提高了设计效率。计算机工具的使用,降低了闸孔尺寸设计的工作量。笔者建议,将Excel软件推广到更多的设计工作中,充分发挥该软件强大的计算功能,提高工作效率。

参考文献:

[1]颜 清,彭小平. 应用Excel处理实验数据[J].计算机

与现代化,2004,(6):12-13.

[2]张宇华.Microsoft Excel在水力计算中的应用[J].黄河水利职业技术学院学报,2009,(4):16-18.

[3]丛文龙.使用IF( )函数实现复杂判断[J].电脑编程技巧与维护,2015,(4):20-22.

[4]张春娟.工程水力计算[M].北京:中国水利水电出版社,2010:180-184.

[5]罗全胜,王勤香.水力分析与计算[M].郑州:黄河水利出版社,2011:175-183.

[6]李 炜.水力计算手册[M].北京:中国水利水电出版社,2006:160-164.

[7]吕宏兴.水力学[M]. 北京:中国农业出版社,2002:252-258.