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1、岸堤水库雨洪资源解析使用说明书二O五年六月一日作者:李文华电话:135*邮箱:目录第一章概述(3第二章功能简介(5第一节功能特点(5第二节软件画面(6第三节运算功能(7第四节气象云图及气象雷达(13第三章数学模型(14第一节洪水模型(141、瞬时单位线(142、CAMMADIST函数语法(153、CAMMADIST函数应用(164、流域洪水错时叠加(17第二节洪水传播(18第三节泄量模型(191、闸门出流(192、推求水面线(213、闸门泄量(22第四节调洪演算(22第五节控运方案(23第四章扩展性设计(23第五章调洪实例(29第六章课目攻关概况(30第七章使用说明书(31第一节洪水预报(31
2、第二节调洪演算(33第三节其他计算(33附件课题研发小组成员名单错误!未定义书签。第一章概述控制和预见洪水,让洪水变为一种资源,实现科学预见、动态管理、合理利用,是本课题的研究对象。科学控制洪水,真正能够对洪水运用自如,其首要问题是准确解析、及时预报,掌握洪水动态。但目前实际应用中,对水库防洪兴利控制运用,还仅限于依靠库水位的变化,结合下游河道的承受能力,试探性的调节洪水,这种洪水调整模式,具有较大的盲目性,理论方面的支撑相对不足。当前,各水库防汛主体单位,均制定了相应的水库控制运用方案。如岸堤水库防洪调度图（图1,但这些方案的编制和批复仅表现为粗线条和原则性的界定,是在进行大量假定的基础上进
3、行编制的,应用中的可操作性相对欠缺,在实践中仅具有指导意义。（图1洪水调度控制方案的编制,偏离实际应用,存在的突出问题,主要表现在以下几个方面:1、假定了降雨的空间分配是均匀的,即整个流域降雨分布是均等的。但实际降雨,特别是流域面积稍大的水库,降雨的空间分布几乎不可能是均等。2、事先拟定了24小时降雨在1日内各时段上的雨量分配。但实际降雨在时段上的分配,是个随机的不确定因素。3、控制运用方案的编制,起调水位为汛中限制水位,但实际降雨前的库水位,却几乎不可能恰巧是汛中限制水位。4、所有闸门同开度启用,与实际控制运用也不相符。5、控运方案的编制基础是净雨量,但实际操作中我们所能掌握的是降雨量。把降
4、雨量合理的转换为净雨量,也成了水库实际控制运用要解决的问题。岸堤水库雨洪资源动态解析预报平台,较为圆满的解决了以上五方面的问题。第二章功能简介第一节功能特点1、采用dl1数据调用模式，获取水库基本数据。软件具有非常理想的可扩展性,支持任何某水库的洪水资源解析。2、流域洪水模型参数,支持外部修订（需慎重修订;上游中小型水库、塘坝等的拦蓄作用,可通过修订流域权重参数,简化上游拦蓄效果的修正计算。3、数据支持电子表格输出和图形输出。可导出对应某次降雨的洪水过程线文件、对应某泄洪方案的库水位动态变化过程线文件、调洪演算成果文件及其他数据的导出文件等。4、支持具有指导意义的控制运用方案的编制计算。v2.
5、0及以后版本,还支持演算过程数据文件（*.xls的导出。5、支持库水位库容水面积对应关系转换（附:溢流堰泄量;支持库水位闸门开度溢洪道泄量对应关系转换;支持降雨信息、降雨重现期等其他数据转换,支持逆推进库流量等计算功能。6、界面米用GDI+函数绘制;强化鼠标移动算法,瞬间获得流域、计算钮等虚拟按键操作指令;频繁调用的关键代码，特别是V2.20及以后版本,大量的嵌入了汇编语言代码，直接操作计算机CPU和内存等硬件设备，数据处理快速、高效。7、全面支持包括调洪规则等大量的信息自定义。第二节软件画面1、启动画面系透明.png文件（图2,其背景系洪水创意手绘图。（图22、主画面背景系岸堤水库流域布局图
6、（图3（图3第三节运算功能1、前期降雨情况数据输入功能（图4前期降雨影响输入模式下，还可通过右键菜单，调用软件内置的，前期降雨影响量。计算器，进行前期降雨影响计算;支持快速自动录入Pa值。（图42、流域降雨数据，按真实时程分配输入（图5（图53、洪水过程线屏幕输出（图6,支持数据文件导出（*.xls和*.png。（图64、调洪库水位过程线屏幕输出（图7，支持数据文件导出;支持任意起调水位和任意闸门操作形式下的洪水控制运用计算。（图74、控制运用方案编制计算模块（图8。支持任意起调水位（默认为限制水位设置;支持外置调洪规则设置。软件作者配置的调洪规则意义为:起调水位以下不泄洪，防洪高水位以下，按
7、下游河道安全泄量调洪（保下游，库水位超过防洪高水位后，敞闸泄洪（保工程;并依据综合利用水库调度通则（水利部水管199361号对防洪调度图的编制要求，对降雨做如下假定:假定1:流域均匀净雨量;假定2:流域净雨的时段分配,恒定匹配于水库所在地域;假定3:所有闸门同高度启用。软件V2.0及以后版本的调洪演算模块，可导入自定义洪水;可导出调洪数据文件,演算过程清晰直观。（图85、库水位库容水面积,对应关系表（图9。（图96、闸门泄量计算功能区（图10（图107、进库流量逆推功能（图11（图118、降雨量重现期（图12（图129、软件的v2.0及以后版本，还设计了，脚本调试器。调试器直接运行脚本文件Vb
8、Thguize.txt,并输出计算结果，软件使用者可验证自己编写的脚本文件是否正确。10、软件v2.0及以后版本,前期降雨影响的计算，是以陆地蒸发系数的模式予以外部设置,文件名是在配置文件中予以指定YueyinxiangPa.txt的形式外置，允许用户根据当地的气候条件，参照已有资料随时予以调整和更新。11、外置调洪规则脚本（VbThguize.txt，功能强大，对于调洪演算和洪水预报，可轻松的实现闸门的动态操作（详见:第四章扩展性设计。12、v2.20及以后版本,支持洪水时段长自定义。13、v2.24版本还支持小流域洪水数据导出。14、v3.00版本的洪水河道传播，采用了被国内外广泛应用的马
9、斯京根算法。第四节气象云图及气象雷达1、，风云二号气象卫星实况数据调用（图132、，当地、当前气象雷达数据调用（图14（图13（图14第三章数学模型第一节洪水模型1、瞬时单位线为确保软件解析功能在各水库之间的通用性和可拓展性,洪水单位线采用传统的瞬时单位线。瞬时单位线的理论依据就是把洪水过程看作是流域n个相同的线性水库串联调节后的汇流结果,是个已经过理论论证和推导,并被大家所接受的成熟结论。其数学表达式:1u(t=(ntkknk-其中:n=线性水库数量，反应流域调节能力;(nr=n的伽玛函数;K=线性水库的调节系数。e=常数(自然对数的底数瞬时单位线S曲线数学表达式:01S(t=ntktkte
10、dtknk-(Irl丿J常规利于瞬时单位线推求洪水过程线时,我们就是通过S曲线，计算无因次时段单位线,最后转换为有因次时段单位线。这种汇流计算,不仅是工作量大,而且通过S(t/k,n推求参数的时段单位线时，一方面因使用中间参数(t/k增加了舍入误差，另一方面(t/k和n的双向内插，增加了方法误差。计算结果的精度受到了很大影响。微软Excel办公组件,为我们提供了CAMMADIST函数，是洪水计算较为便捷理想的计算方案。2、CAMMADIST函数语法CAMMADIST(x，alpha，beta，cumulative式中:x是自变量，用来计算伽玛分布函数的值;Alpha和beta均为相关参数。Cu
11、mulative是个逻辑参数:Cumulative=false时，返回概率密度函数:11fxxeapaappa-=rCumulative=true时,返回累积分布函数:11F(,(xxxxedxapaappa-=口0.330.270.20.171C2C1212MMFJRT0.196FkmJmmRmmThM3MM3M.5aa-一山东省瞬时单位线参数经验公式:=山丘区=流域面积(河道干流平均坡度(/净雨量(净雨历时(若:则3若:则312Mnk1MnkMn单位线参数与、的关系:3、CAMMADIST函数应用洪预报解析平台,就是调用微软为我们提供的CAMMADIST函数，把,xa参数,分别用瞬时单位线
12、的,tnk代替，当Cumulative=false时得到u(t函数；当Cumulative=true时得到S(t函数。因此，洪预报解析平台要求用户必须安装有微软的Excel办公组件,这是个大多数计算机用户都可满足的一般条件。(1(,CAMMADIST(,1CAMMADIST(,110q(,(,3.610Q(CAMMADIST(1,1CAMMADIST(,13.6miiutttnkttnkFttutttFthtinktitnkt-A=-A-A=-AA=-+-A-A无因次时段单位线：有因次时段单位线:流域汇流计算公式:4、流域洪水错时叠加CAMMADIST函数本身并不能解决降雨在空间上的不均匀分布
13、问题。透过微分观点,我们可以把全流域进行细分,分割成若干个微小流域,我们完全可以认为微小流域内的降雨是均布的。鉴于目前技术条件和设备配置,我们还无法得到无限微小流域的降雨量,因此,流域的细分,不能真正的进行无限分割,必须结合雨量观测设备在全流域内的真实布局情况予以分割。利于微软的CAMMADIST函数计算洪水过程,流域划分越细,计算结果越合理。按照水库全流域雨量检测设备的分布,进行了二次分割,把整个水库流域,细分成了多个小流域,依次计算洪水并经过河道传播和叠加计算,最终得到流域坝前洪水过程线。岸堤水库上游在水库整个流域内,分布着4个水文站和5个雨量观测点,按照这些雨量观测设备的布局,把整个流域
14、又分割成了9个小流域。这些小流域的洪水,通过调用微软的CAMMADIST函数得到相应过程线，各个小流域洪水过程线经主河道传播后,错时段叠加得到洪水演算所需要的坝前洪水动态数据。第二节洪水传播流域洪水在河道中的传播，采用马斯京根算法。马斯京根法假定，对某特定河道段，其河道槽蓄量S与流量Q之间，存在着一种固有关系，即槽蓄曲线。槽蓄曲线反映河段的水力学特性。(SQK1QIKxKQQxQxQxQxfQ-+-+-fff下上下上下上=,=(式中:=(示储流量=流量比重因子河段汇流时间(物理意义建立如下的河道水量平衡方程式:(2111SS2211S22QQtQQtQQtQQt*+a_+a_+a_+aa下1下2上1上2下1下2上1上2=联立槽蓄曲线求解:1111222111222tkxtkxkkxtQQQQkkxtkkxtkkxt*A-A+-A+-+A-+A-+A下2下上2上1=0101220.50.50.51.00.50.50.5tkxCkkxttkxCCCCkkxtkkxtCkkxtA-(I-+AIA+I+I-AIAII-+AI=令:=注：=0121QCQCQCQ*+下2下上2上1则:=即:马斯京根法河道洪水演算方程。第三节泄量模型泄量与库水位、开度关系,在合理确定相关参数后,其推求过程的计算工作量异常庞大。泄量计算首先是假定已知闸前水头,然后计算闸门泄量,并利
