水文水利计算成果

水文水利计算成果（共4篇）

水文水利计算成果 篇1

铁岭市南城子水库位于辽河三级支流叶赫河下游, 属山区水库, 是以防洪为主, 兼灌溉、养鱼、发电等综合利用的大 (Ⅱ) 型水库, 距下游开原市36km。水库于1958年8月开工, 1965年12月基本竣工。水库控制流域面积625 km2, 占全流域总面积的98.7%, 总库容2.35亿立方米。水库防洪标准为百年设计、千年校核。大坝为黏土心墙粒石坝, 最大坝高30m, 全长1 134m。

1 问题的提出

南城子水库副坝坐落在古河道二级台地上, 坝基下有0.2~3.3m厚强透水砂卵石层, 筑坝时未封闭, 砂卵石层延伸与下游一级台地的砂卵石相通, 坝前铺盖在建库时遭到破坏。砂卵石层在坝前和坝后均有露头, 致使水库建成运行后出现渗漏, 并随着库水位的抬高, 渗流量逐渐加大, 坝下沼泽化。当库水位达到正常高水位时, 坝脚局部形成了管涌和流土。这一隐患虽经多次处理, 都没有根本解决, 迫使水库只能在低水位下运行, 不仅影响水库效益的正常发挥, 也给防汛工作带来很大压力, 威胁着下游25万人口和2万公顷耕地的安全。另外, 南城子水库是大 (Ⅱ) 型水利工程, 土坝、溢洪道属二等建筑物, 根据现行规范, 南城子水库防洪标准应为百年设计、五千年校核, 而目前标准仅为百年设计、千年校核, 未能达到现行防洪标准, 南城子水库除险加固势在必行。水库在除险加固设计中的水文水利计算上, 遇到了下列问题:一是多年平均径流量与原设计值相差较大;二是洪水资料代表性不强, 由此推求的设计成果的可靠性不足, 必须进行合理性分析。

2 多年平均径流量

南城子水库原设计采用的径流系列资料是1945~1964年 (其中1958~1964年为插补延长) 的资料, 多年平均径流量为1.37亿立方米。此次加固设计中径流系列资料为40年, 多年径流量为1.12亿立方米, 少了0.25亿立方米, 减少了18.2%还多, 这一问题的原因必须首先澄清。

按照实测径流系列资料绘制了累积均值曲线。曲线表明, 随着径流量系列的增加, 均值更趋于稳定。根据实测径流系列资料绘制的累积曲线, 得知该系列资料既有丰水段 (1967年以前) , 又有枯水段 (1967~1984年) 。对降雨量进行比较, 叶赫河流域无气象站, 仅南城子水文站有部分降雨资料, 而在水库附近的开原水文站却有59年降雨资料, 并且与叶赫河流域同属一个雨区。据开原水文站长系列 (59年) 的多年平均降雨量计算, 平均值为688.2mm, 而南城子相应年份 (1958~1988年) 的降雨量均值为693.9mm, 两者相差不到1%, 故降雨量基本一致。

从上述分析的2点可知, 此次除险加固设计径流系列资料具有代表性, 成果可靠;而原设计因系列短、顾代表性不强, 所以成果差距较大。

3 洪水分析

此次水库除险加固中, 洪水计算系列资料共计40年, 即1951~1990年。1844年和1951年为历史洪水年, 数据是通过洪水调查得知的。从经验频率曲线及理论频率曲线计算成果分析, 南城子水库虽然具有40年洪水资料, 但大洪水资料少, 百年洪水只有1年 (即1844年) 的资料, 而且是通过洪水调查所得, 因此推求的频率曲线有较大的随意性, 误差较大。为了证实该次计算成果的合理性, 根据水文气象要素具有地区上分布规律的特点, 对流域内的各种因素相互影响关系、特别是通过对暴雨特征及气象成因分析可知, 辽河、浑河、太子河流域, 尤其是辽河流域内清河、柴河、凡河水系, 地形地貌、天气系统基本相似, 各河之间又无高山阻隔, 暴雨特征基本一致, 水库又坐落在清河二级支流上, 故选择了地理性质基本相似的邻近河流———清河、柴河、凡河等有关站的设计洪峰、7d洪量资料进行综合分析, 点绘出lg Qp-lg A、lg W7-lg A关系曲线。从曲线上看, 洪水在此地区分布具有一定规律性, 而此次设计成果符合这一规律, 可以认为成果合理。

4 结语

通过对南城子水库水文水利计算成果的分析可知:此次采用的水文成果基本反映了该流域水文水利的变化规律。因此, 南城子水库水文水利的成果是可信的, 可以采用。

水文水利计算是采用统计原理和方法求得洪水及径流的变化规律, 理论上随着实测资料的延长, 推求的成果越来越接近实际。但在实际工作中, 所观测到的资料系列是有限的, 资料的长短也是相对的, 而且自然界也是千变万化、纷繁复杂的, 所观测到的水文资料是否具有代表性, 由此而推出的成果是否符合客观实际, 要通过对成果进行合理性分析、校核、修改和调整, 使之符合客观规律, 从而为工程设计提供可靠的科学依据。

参考文献

[1]郎金慧.沙河集水库除险加固后的运行与管理[J].治淮, 2009 (1) :13-14.

[2]薛建强.水利水电工程水文设计评价方法[J].中国西部科技, 2008 (21) :7-8.

坡面水系工程水文水利计算 篇2

1 坡面水土流失的原因及坡面水系工程的功能

坡面水土流失受多种因素影响, 当雨滴击落在坡面时, 对坡面的土壤造成一定程度的破坏, 土粒相互分离产生位移。坡面径流作用下土壤位移变大, 甚至呈现悬浮状的位移现象, 有时也出现跳跃状和滚动状。随着土壤被水流搬移, 最终到达最低处或水库下游。有的受到拦截后土壤被沉积下来。坡面水土流失受雨水、土壤性质、地势特点、植被情况等多种因素影响。最直接的影响因素是坡面径流, 它是产生土壤位移的主要动力。坡面径流的形成是坡面的水分在经过渗透作用、蒸发作用、植物吸收等作用后剩余的存在坡面表面的流动水体, 径流的速度、大小都直接影响坡面水土流失情况[1]。

坡面水土流失的防治主要通过坡面水系工程来实现, 通过拦截、引导、蓄水、灌水、排水等各项工程减少坡面水土流失现象, 这是坡面水系工程的主要功能。坡面水系工程能够控制坡面径流的方向及流量, 减少径流对坡面土壤的冲刷作用, 不仅能够减少水土的流失, 还能够灌溉梯田、增强农田抗旱能力, 排出多余的洪水, 防止泥沙的堆积, 保护农田生产。

2 坡面水系工程水文计算分析

坡面水系工程水文计算是一项复杂的工程, 涉及到整体工程的整体布局和规模规划, 具有承上启下的作用。坡面水系工程水文计算是根据工程设计标准对各个部分的工程的洪峰流量进行精确的计算, 为工程提供可靠有效的依据, 对整体水系工程来说意义重大。计算方法一般根据经验和推理公式来完成, 主要包括截水沟水文计算和排水沟水文计算两方面, 下面对其具体分析[2]。

2.1 截水沟水文计算

截水沟是梯田与上部林地相交的地方, 截水沟和排水沟相通, 其尺寸大小由上部集雨面积和总的降水量决定。其计算方法有两个, 第一是经验公式计算方法。这种计算方法主要依据水文部门的经验资料, 通过查阅部分流域设计洪峰流量公式可进行计算, 这种方法简单方便, 但是由于此公式是通过经验总结得出的, 所以存在一定的误差。其中洪峰流浪由降雨、汇流组成的河道形成洪峰, 而截水沟的洪峰流量形成时间短, 实际值要比计算值偏大, 所以设计时要考虑此因素。第二是推理公式计算法。主要是结合水文部门编著的《暴雨洪水计算手册》进行推理的, 在公式中不考虑地下的径流过程, 主要考虑净雨过程和径流过程, 两个过程直接过度通过洪水过程线查出洪峰流量值[3]。

2.2 排水沟水文计算

排水沟与截水沟相连, 中间连接梯田溢流口、蓄水池, 排水沟下方还与山塘相连。随意排水沟水文计算相对要复杂一些。一般为了精确计算结果, 排水沟水文计算选用推理公式方法计算, 在计算过程中要包括其溢流水量和下泄水量, 除去蓄水池和沉沙池拦截部分, 通过公式进行项目区域洪水总量的计算, 设计洪水过程。在这当中还要除去蓄水减少的过程量, 最终得到的洪峰流量就是排水沟所需计算的洪峰量。

3 坡面水系工程水利计算分析

坡面水系工程水利计算是根据水文计算得出的洪峰流量以及工程的设计特点而计算得出的工程结构尺寸等, 因此上一步的水文计算非常重要, 其精准性关系到下一步工程设计的细节。

3.1 截排水沟水利计算

截排水沟水利计算公式主要依据水土治理技术规范进行, 主要针对小型的蓄水、排水工程, 期限设置为十年, 最大降水量以24 h为最大限度。公式中涉及截排水沟过水断面面积、上一步骤中洪峰流量以及水力半径等。通过公式计算能够求出截排水沟过水面积。但是在实际的计算过程中, 截排水沟的宽度以及型式无法精确的计算出来, 只能通过其他设计参数进行估算, 最终设定近似结果进行设计, 通过参数试算出过水深。

3.2 蓄水工程水利计算

坡面水系工程中的蓄水工程主要包括蓄水池和山塘, 它们的主要作用是农田的灌溉和对洪峰调蓄。这种蓄水工程具有区域性质, 例如南方地区降雨量充足, 灌溉需求量少, 其容积设定就要根据其灌溉要求来确定, 只有来水量不足时才能使用其进行水量控制。根据推算公式, 蓄水工程的山塘容积由近坝水深、水宽、水面的长度决定。当来水量不足以用来灌溉时, 蓄水池的设计公式也相应变化, 由暴雨降水量、集雨面积以及径流系数决定。

4 结语

坡面水系工程通过分散坡面径流以及聚集径流相结合的方式进行坡面水土流失的综合治理, 其水利水文计算作用非常重要。通过精确的计算进行坡面工程结构科学、合理的设计, 精确结构尺寸和构造类型才能最大程度上的发挥治理作用, 有效的保证治理效果。

参考文献

[1]杨文荣, 郑小斌, 胡明强.红壤坡面水系防护工程设计与建设及其生态作用[J].亚热带水土保持, 2011 (03) .

[2]左长清.水蚀地区坡面水土流失阻控技术研究[A].中国水土保持学会科技协作工作委员会2011年年会交流材料[C].2011.

水文水利计算成果 篇3

1 在水文水利数据计算中的应用

1.1 在统计计算方法中的应用

在水文水利数据统计中, 由于水文数据是由离散型的一组随机变量组成的, 通过对该组离散型随机变量数据进行统计分析, 有利于掌握水文数据的数据变化规律, 这是现今水文数据研究的重要手段。Excel办公软件中的统计函数功能可以有效完成数据的分析处理工作, 更便于对研究所需的各项参数进行统计计算。例如, 在一组某地区年平均流量的水文统计数据中, 需要对其各项参数 (包括平均值、几何平均数、标准差和离差系数) 进行统计和计算:{2.13, 5.28, 3.27, 0.84, 1.41, 3.19, 6.14, 2.13, 5.39, 1.05, 5.22, 2.79, 4.20, 1.15, 4.36, 1.59, 2.37, 6.52, 3.56, 7.13, 2.98, 3.56, 4.64, 3.58, 3.64, 1.366, 6.31, 2.15, 3.56, 2.56, 4.15}。将此组数据输入Excel表格后, 先用AVERAGE (C1︰C31) 计算出该组数据的平均数, 然后用GEOMEAN (C1︰C31) 计算出该组数据的几何平均数, 用Max (C1︰C31) 取该组数据的最大值, 用SYDEV (C1︰C31) 估算该组数据的标准差, 最后用标准偏差除以平均值求得该组数据的离差系数。

1.2 在矩阵计算方法中的应用

在水文数据的统计分析中, 经常会遇到矩阵的计算问题。虽然矩阵计算过程相当复杂, 但使用Excel可以很轻松地解决矩阵计算问题。例如, 可以使用Excel中的函数MINVERSE () 求一组矩阵的逆矩阵, 再使用函数MDETERM () 求得矩阵行列式的值。这个计算过程就显得比较简单, 也减少了数据处理人员的计算工作量, 有效地提高了计算效率。

2 在水文水利图表绘制中的应用

2.1 在趋势预测图表中的应用

水文趋势图分析法是水文数据处理中常用的一种数据分析方法, 一般用于水文数据的相关预测研究。基于对随机序列周期性特点的考虑, 数据处理人员可利用Excel软件对随机序列未来的走向进行简单的预测, 并使用Excel中的绘图功能绘制出年降水量数据的散点图, 从而直观地表示出未来数据的变化趋势、年降水量与历年年降水量之间的关系, 使得年降水量趋势的预测工作变得比较简单。

2.2 在分析过程图表中的应用

在某些图表的绘制过程中, 可能会需要对日期格式的过程图进行变换, 比如要绘制某洪水的上下游图表, 就需要使用Excel中的VALUE (text) 函数对代表数值的文本字符串进行转换, 将其转换成相应数值, 然后将相应的数值格式转化为日期型格式, 再使用VB程序将数据库中上下游洪水数据转化为表格, 打开插入菜单中的图表, 便可自动生成所需的分析过程图表, 方便快捷, 有效地减少了工作量。

2.3 在“散点图制作、曲线拟合”中的应用

在水文数据的分析、计算中, 水位高低和流量大小之间的关系是水文数据分析、研究的主要内容。以前, 各种科学技术比较落后, 对水位和流量的统计数据是通过工作人员用笔一个点一个点在图纸上绘制出来的, 而通常实际检测到的流量和水位数据非常多, 数据整理工作人员仍然需要将相应的数据点绘制出来, 这就使得数据统计工作人员的工作变得相当繁杂, 绘制精准度也不是很高。近年来, Excel办公软件的出现则有效地解决了这一问题, 软件中的散点图可以比较轻松地完成这项庞大、繁杂的工作。以下是具体的操作方法:在绘制散点图之前, 先将之前收集到的水位和流向数据输入Excel中的相应位置, 在工具栏中选择插入表格——XY散点图, 再进行相应操作就可以得到我们所需的关于水位和流量关系的散点图。通过相应步骤得到流量和水位的散点图之后, 为了更好地完成对相关数据的分析计算工作, 应根据散点图中各点之间的分布规律绘制出水位和流量的关系曲线。

3 在水文水利数据处理中的应用

Excel办公软件中的数据库因其具有强大的数据管理和分析能力, 在水文数据管理、统计过程中, 经常运用数据库中的各类函数功能进行水文统计图表的分析、计算和相关函数的计算工作。Excel数据库中的宏功能具有强大的数据处理能力, 再加上VB for Application和Excel本身的编辑功能, 使得计算中任何程序语言能解决的问题都可以使用其加以解决。所以在实际水文数据的处理过程中, 我们要运用Excel中的这些功能, 做好对各类分支、循环等数据的处理分析工作, 达到减少工作量和提高数据处理精准度的目的。在实际数据处理过程中, 可能会存在很多水文数据文件的格式与国家规定的文件格式不符的问题, 修改起来又极为麻烦, 这就需要运用Excel中的宏功能和VB for Application将水文数据的文件格式转化为相应的Excel格式进行编辑修改, 这样大大减少了相关工作人员的工作量, 提高了水文数据处理工作的工作效率。

4 结束语

在现今的水文水利数据分析、计算过程中, 各相关数据处理人员应充分利用Excel办公软件的数据处理功能、图表分析功能和数据库处理功能, 尽量简化水文水利数据处理工作者的的工作内容, 采用相对智能化的数据处理模式, 提高水文水利数据处理的工作效率。

摘要：Excel软件自身带有的统计函数分析功能、图表分析功能和数据库处理功能为水文水利工程的数据分析工作节约了大量的人力、物力, 为水文水利工作的正常展开提供了必要条件。本文对Excel办公软件在水文水利数据计算中、水文水利图表绘制中和水文水利数据处理中的应用进行了详细的分析和系统的阐述。

关键词：Excel软件,水文数据,数据库,数据处理模式

参考文献

[1]周丽.巧用Excel提高水文水利分析计算效率[J].甘肃水利水电技术, 2012 (05) :27-31, 42.

[2]王路志.Excel在水文分析计算中的应用[J].才智, 2012 (25) :53.

[3]赵亚丽, 于建军, 张志浩.试论Excel在水文分析中的应用[J].农业科技与信息, 2010 (04) :50.

[4]张堃一.VB与Excel在水文频率计算中的应用[J].吉林水利, 2013 (12) :50-52.

[5]张国辉.EXCEL内置函数在水文分析计算中的应用[J].山西水利科技, 2013 (01) :72-74.

水文水利计算成果 篇4

1加德纳的多元智能理论对教学具有理论指导意义

1983年出版的《智能结构》一书中, 加德纳提出了多元智能理论。1999年他又提出了存在智力的概念, 丰富了多元智能的内容。多元智力理论的主要论点有[2]: (1) 智力的多化。每个人具有八种智能, 这些智能彼此独立, 但在解决问题时共同发挥作用; (2) 智力的独立性。每个人的各种智能高低程度, 具有一种很高的智能, 不一定有同样程度的其他智能; (3) 智能的情景化。

多元智能理论倡导“如何思考”和“如何解决问题”的教学理念[2]。作为大学教师, 学习多元智力理论, 要求在教学中: (1) 及时更新课程内容, 扩充能力范围。传统的学校教育只重视学业智力, 对其他能力诸如社交智力、自我认识智力有所忽略, 而这些能力对于现实生活极其重要; (2) 丰富课程资源, 营造合作文化。科学技术的发展为学生展示了更丰富的学术世界、虚拟世界和真实世界, 并把它们统一起来。按照建构主义的观点, 学习是“知识的建构”, 这是一种交互作用的能力观。学习不仅是人与人之间的交互作用, 也是人与环境之间的交互作用; (3) 注重个别性、个性化设计。教育的目标就在于“尊重每一个人的不同的成长”, 人尽其才。要达到这个目标, 就必须有多元化的教学研究, 以个性化的学习方式, 适应不同的学习风格和特长。

2多元智能发展视角下的《水文水利计算》教学研究探讨

目前市场上《水文水利计算》教材任何一本至少都有10章基本理论。笔者使用的是武汉大学雒文生教授主编的《工程水文及水利计算》, 共计14章。按照人才培养方案安排44个学时及两周的课程设计。因此, 时间紧迫, 必须对部分重复内容进行删减, 将更多学时投入到重点教学内容中。水文水利计算与其他专业课均有部分内容重复。主要是这些课程都是为了解决实际的工程问题而设置的, 并非完全独立。因此, 这门课程中难免会牵涉到其他课程的内容。比如《气象与水文》章节内容中的每一节是《水文学原理》课程内容中对应的每一章。对于此部分内容, 可以利用一大节课的时间帮助学生复习回顾。重点放在《水文统计基本原理与方法》上, 因为这是后面水文计算部分及水利计算部分应用时需要的主要方法。学习加德纳的多元智力理论, 就要根据不同的教学内容有重点地培养学生各项能力。教师必须具备广泛的知识面, 在教学课堂中结合科研和实际教学内容。

2.1科研为教学服务

科研和教学是教师的两项日常工作, 但教学是基本。如何做到教学助长, 科研服务教学体现在教学课堂设计上。教材在短期实测径流资料时的设计年径流计算以及缺乏实测径流资料时的设计年径流计算中只提及到方法, 比如利用参证变量方法及水文比拟法。但具体如何应用呢?这时教师必须引入工程实例, 将理论知识与具体工程实例相结合, 降低课程的难度系数, 提高教学效率。笔者将科研中的曾参与的科研项目, 积累的工程实例整理, 及时填充到教学内容中, 为该课程提供充实的教学素材。

2.2归纳, 总结传统教学手段不能丢

学生从小学入门开始, 老师就采用归纳, 总结传统教学手段指导学生学习。特别是在一章节学完之后的总结复习尤其重要。该方法同样适合在高等教学中, 引导大学生归纳总结知识点也是提高教学效率的好办法。如学完第七章《由流量资料推求设计洪水》第六节设计洪水的地区组成分析, 引导学生归纳典型洪水放大的两种基本方法同倍比, 同频率。在设计洪水的地区组成上又遇到三种方法, 典型洪水地区分配法、同频率控制地区组成法以及相关法。他们之间有没有联系?通过对比分析发现, 典型洪水时间上同倍比, 也可以地区上同倍比。可以时间上同频率, 也可以空间上同频率。这就需要不断归纳, 总结, 发现新问题。事实上地区上的同频率控制法最先由鲍尔明[3]发现的。

2.3鼓励学生自己动手

《水文水利计算》是一门应用型很强的学科。整个教学中要求学生自己动手。鼓励他们自己开发小软件。比如P3曲线的绘制, 将在后续的设计年径流计算及设计洪水计算中具体应用。目前已有大量成熟的自编软件可供应用。如果直接把软件告诉学生, 输入数据--输出结果, 学生学会了软件运用, 但对理论知识掌握不深。因此, 在教学中, 鼓励学生不光会用软件, 还能自己利用Excel里面宏功能开发小程序。

2.4严格把控课程设计

课程设计内容, 是巩固和深化学生对课堂教学内容的理解和应用。学生学习完水文计算和水利计算两大部分内容后, 按照人才培养方案安排两周的课程设计。课程设计的内容是某水库水利水电规划, 实际上就是让学生设计一个合理的水库。内容包括6个方面。基本涵盖课堂所有内容。分别是: (1) 水文气象资料的搜集和审查。熟悉流域的自然地理情况, 广泛搜集有关水文气象资料。 (2设计年径流量及其年内分配。①设计年径流量的计算。先进行年径流量频率计算, 求出频率为P、50%、1-P的年径流量。②设计年内分配根据年、月径流资料和代表年的选择原则, 确定丰、中、枯三个代表年。并按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月年内分配。 (3) 选择水库死水位①绘制两个特征水库曲线, 包括水库水位容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线。②根据泥沙资料计算水库的淤积体积和水库相应的淤积高程。③综合各方面情况确定水库死水位。 (4) 选择正常蓄水位:根据该地区的兴利要求, 要求调节流量不低于Q, 保证率为P, 通过兴利调节计算后能满足要求就作为确定的正常蓄水位。 (5) 推求各种设计标准的设计洪水过程线。下游防洪标准为P1, 设计标准为P2, 校核标准为P3, 需要推求P1、P2、P3设计洪水过程线。 (6) 推求水库防洪特征水位。①起调水位。②防洪高水位的计算。③设计洪水位的计算。将学生以3~5人一组, 并推选一名组长负责协调。不同组学生分配不同的Q, P, P1, P2, P3组合。组内同学发挥团结互助精神, 课设过程中遇到任何困难, 一起讨论解决。

3结语

有了多元智能理论的理论指导, 通过采用启发引导讨论等多种教学方法不断的改进自己的教学方法, 激发学生的学习兴趣;及时将科研素材补充到教学中去;鼓励学生自己动手开发水文计算小程序, 可以大大增强学生的动手能力和培养学生的探索求知精神;严格把控课程设计, 使得学生更深层次地掌握及运用水文水利计算知识的同时, 动手能力以及思维能力一起大大提升。

摘要：《水文水利计算》课程是水文学与水资源专业本科生的专业核心课程, 又是一门实践性很强的课程, 该课程掌握得抓实与否, 直接影响到学生就业去向。该文尝试引入多元智能理论, 探讨多元智能发展视角下的水文水利计算教学设计。实践应用表明, 运用多元智能的教学设计理念, 综合运用归纳总结;鼓励学生质疑;合理安排课程设计等教学手段, 能够较大地发挥了学生的主观能动性。使他们的知识、能力、素质综合协调发展。

关键词：多元智能理论,水文水利计算,教学研究,解决途径

参考文献

[1]霍华德·加德纳.多元智能[M].沈致隆, 译.北京:新华出版社, 1999.

[2]柏灵.多元智能理论影响下的教学基本观[J].广东教育, 2002 (Z1) :50-51.