excel宏运算在断面要素计算中的应用.pdf

第7 卷第4 期 安徽 水利水 电职业技 术学院学报 V 。 1 ． 7 N 。 ． 4 2 0 0 7年 1 2月 J O U R N A l F A N H U I T E C H N I C A L C O l I E G E F W A T E R R E S O U R C E S A N D H Y D R O E L E C T R I C P O W E R De c ． 2 0 0 7 E XC EL L宏运算在断面要素计算 中的应用 祝 京 安徽省水文局 ， 安徽 合肥2 3 0 0 2 2 摘 要 Mi c r o s o f t o f f i c e系列软件 中的 Ex c e l l 具备宏运算功能和 图表功能 ， 文章 以水 文常用的大 断面计算 为 例 ， 介绍 E x c e l l 中宏运算功 能的应用 。 关键词 E x c e l l ； 宏 运算 ； 断面要素 中图分 类号 T P 3 1 文献标识 码 A 文章编号 1 6 7 1 6 2 2 1 2 0 0 7 0 4 0 0 1 2 0 3 Th e a p pl i c a t i o n s o f Ex c e l l ma c r o c o mpu t i ng t o t h e c a l c u l a t i 0 n o f s e c t i o n e l e m e nt s ZHU J i n g Hy dr ol og y Bur e a u of An hui Pr ov i nc e ， H e f ei 2 3 002 2，Ch i n a Ab s t r a c t Ex c e l l of M i c r os o f t Of f i c e s o f t wa r e s e r i e s h a s c h a r t s f unc t i on s a n d ma c r o c o mput i ng f un c t i on s ．The p a p e r i n t r o duc e s t he Exc e l l a pp l i c a t i o ns of ma c r o c o m p ut i n g ba s e d o n t he hy dr o l o gy l a r g e s e c t i o n c o mm o n c a l c u l a t i o n． Ke y wo r d s Ex c e l l ； ma c r o c o mpu t i ng； s e c t i on e l e m e nt s 水文 计算 中常 见 的大断 面计算 ， 虽 然手工 算法 简单 ， 但 是 当计 算 复 式断 面 或 分级 水 位 下 的面积 、 湿 周 、 水力半 径 时 ， 计 算工 作 量仍 然 很 大 。本 文 以微 软公 司提 供 的 E X C E L L宏 运算 功 能 ， 介 绍 宏 运算 编 辑 ， 从而实现分级水位的大断面特征要素 自动运算 ， 提高计算时效 。 1 计算算法 在指定水位下 ， 断面要素计算首先确定边界 左、 右边界 、 复式断面的左右边界 ， 基此计算相应的面 积 、 湿周和水力半径 。本文采用递推算法， 以左或右开始依次判断， 确定边界条件。在递推过程 中无非 判 断 3 种 情况 ①左 边界 左 节点水 深 为 0 ； ② 右边 界 右节 点 水 深为 0 ； ③ 无 左 右岸 边 界 左 右节 点 均 有水深 。按照大断面测量节点的顺序 ， 以自左向右为例说明如下 当 h 1 一Z 0且 一Z o且[ h i 一1 ] o时 ， 无边界 ， 相应面积为 A A 丢 [ 一 h i 一 1 ] [ z 一 l i 一 1 ] 梯 形 面 积 相应 湿周 为 √L Z 一 l i 一 1 L 一h i 一 1 △ 依次判别计算后， 相应水位下 的水力半径为 R一 递推算法不仅有效解决边界确定因水位不同的随机性， 在均匀河段 中， 当断面上不同河床 如主槽 、 滩地 糙率为已知 、 河段水面 比降已知的条件下 ， 以曼宁公式可快速实现部分流量的计算 增加断面测点 糙率 信息 列 ， 建立 水位 流量 关系 。 H Q 一∑q 一∑A R i一 1 i 1 ～ 其中， Q为断面流量 ； q 为部分流量 ； 为部分河床糙率 ； R 为部分面积水力半径 ； I为河段水面 比降。 当自然断面内存在工程布局条件下， 如桥梁工程桥墩布局， 可通过给定的桥墩结构基础信息， 以同样的宏 编辑方法， 设计工程布局模块 也可手工添加 ， 形成基于自然和工程布局条件下的断面节点序列信息， 用上述 核心模块计算基于工程布局条件下的断面特征要素计算， 实现自然与布局条件下特征要素对比。 2 算 例 1 打开 Ex c e l l 在 s h e e t 1 按照表 1 所列格式填充录入 断面基本资料 起点距 、 高程 和桥梁位置及 其相关参数资料 桥梁中心位置 、 宽度 、 梁底高程 。 表 1 拟建项 目河流断面及桥墩基础数据录入格 式表 2 【 工具】 一【 宏】 一【 断面要素计算】 ， 执行宏运算 ， 计算成果包括原始断面的水位面积 曲线以及 自 O 1 3 2 1 9 8 8 符 柬 结 据 数 3 4 8 4 6 8 3 5 6 7 7 8 2 2 2 2 2 2 z 1 4 安徽水利水电职业技术学院学报 第 7卷 动 内插 的桥墩 布局 数据 表 1中第 6列 。 3 建立 s h e e t 2 表 ， 将原始断面数据 1 、 2列 和桥墩布局数据合并 ， 并按照起点距离排序 ， 再按照 2 的步骤计算有布局条件下的水位面积关系 模块 中 wi t h后 s h e e t n a me定为 s h e e t 2 。 4 利用 Ex c e l l 图表功能， 以原始数据和合并数据作为两个数据源系列制作断面及桥墩布局图， 利 用原始数据及有桥梁条件下的数据计算出来的水位面积成果 ， 按照工程前后作两个数据源系列制作水 位面积 变化 图 ， 示 例如 图 1 、 图 2所 示 。水位 湿周 、 水力 半径 关 系曲线 如 图 3 、 图 4所示 。 2 5 霆2 o 1 5 1 O 墨 苌 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 起 点距， m 图 1 河道断面 l 桥梁布局 图 吕 ＼ 趟 苌 0 2 0 o O 4 0 o O 面积 ／ m 图 2水 位 面 积 关 系 圈 图 3 断面水位湿周关 系曲线 圈 4 断面水位水力半径关系曲线 5 计算 过程 的干 预说 明 打 开宏 编辑 功能 在 wi t h s h e e t n a me中确 定计 算 的表 格 名称 。或 涉及 窗 体 ， 在对话框 中输入表名 ， 也可在立即窗 口中调用模块 C a l l 断面要素计算 “ s h e e t l ” 。 图型制作完全依赖 Ex c e l l自带 图表功能 ， 注意添加系列时候 ， 选定水位为纵坐标 y ， 以保证图表 与 行业 习惯一 致 。 ‘ 3 结束语 利用通用软件 E X C E L I 的宏运算 功能是解决共性计算 的有效工具 ， 可大大减轻繁杂的计算工作 量 ， 并可充分利用软件 自带的作图功能实现图形绘制 ， 降低手工绘制的任 意性 。水文计算 的内容很多 ， 文中不一一叙述 ， 当涉及大型计算或综合计算时， 还可以利用模块组合 ， 设计窗体文件 ， 实现窗体下交互 操作。合理的模块积累将有效解决生产中常见的繁复计算问题。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] 安徽省水文局 ， 合肥～武 汉铁路 皖境 防洪影响评价报告E R 3 ． 2 0 0 4 E 2 3 李大美 ， 杨小亭． 水力学 E M3 ． 武汉 武汉大学 出版社 ， 2 0 0 4 ． E 3 3 微软公司 ， WI ND OWS 2 0 0 3 操作 系统E z 3 ． 2 0 0 3 ． 责任 编 辑李 宗尧