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摘要：在工程水文学常见问题的求解过程中，引用Excel强大的制作表格、处理数据、分析数据、创建图表等功能，使教学过程可视化、成果清晰化、输出美观化，既能提高课堂效率，又能培养学生的理论与实践联系的能力。
关键词：Excel；工程水文学
Abstract: the common problems in engineering hydrology of the solving process, quoted Excel strong producing form, data processing and analysis data, create chart, and other functions, make the teaching process visualization, achievements, MeiGuanHua prioritize the output, and can not only improve the classroom efficiency, and to cultivate students the theory and practice of the ability of the contact.
Keywords: Excel; Engineering hydrology
中图分类号：TV 文献标识码：A文章编号：
目前，工程水文学的研究方法一般联合采用基于质量守恒、动量守恒、能量守恒的确定性数学物理方法和基于概率论与数理统计原理的统计方法，共同解决水文要素预估、工程水文设计和调度方案的确定[1]。在教学过程中，若按照传统板书讲解例题，教师大多时间用在板书上，用手工计算不仅计算量大，而且计算精度低，以致学生在课堂上来不及解决疑问，耗时费力，教学较为被动。若是利用计算机语言编制程序来计算，需要具有一定的编程能力，对大多数学生有一定难度，不易掌握。若采用多媒体教学法，运用Excel软件强大的制作表格、处理数据、分析数据、创建图表等功能，可以有效节省课堂讲授时间，提高课堂效率，而且可以使同学们将已学过的计算机基础知识与工程实例结合起来，调动学生积极性和培养学生思考解决工程实例的兴趣[2]。现通过几个工程水文学的实例，介绍Excel在教学中的应用。
1. 水位～流量关系图形绘制
在本课程教学中，河道断面水位～流量关系的分析是推求流量的基础。采用传统手工方式在方格纸上点绘实测数据点是一项非常繁杂的工作，特别是当实测数据量比较多的时候，不仅效率低而且容易出错。以某水文站水位流量资料为例，打开Excel电子表格，在A列中输入实测水位，在B列中输入实测流量，单击[插入]菜单，将鼠标移到[图表]选项，然后选择[xy散点图]，根据提示就可以绘出水位—流量关系的散点图。选中任意数据点右击鼠标，点击[添加趋势线]命令，选择线性回归后可以得到一个公式，既可以根据流量可计算出水位，也可以根据水位计算出相应流量[3]。
2. 由设计净雨推求设计洪水
由设计净雨推求设计洪水是由暴雨资料推求设计洪水的关键步骤，在本课程中占有重要地位。此节内容数据多、计算量大，适合引用Excel教学。以某流域推求设计洪水为例（图1），将已知数据（地面凈雨深，单位线流量和地下径流）输入2、3列。在单元格D5中输入地面净雨4mm产生的地面径流公式“=C5*4*0.1”，然后运用Excel单元格拖放功能将该段净雨的地面径流过程求出来，以此类推可求出其他时段净雨产生的地面径流过程。汇总各时段净雨的地面径流过程即可求出总地面径流过程，运用Excel函数SUM求出1日0时的总地面径流，即在单元格I5中输入“=SUM（D5：H5）”，然后拖放至11日0时，得到总地面径流过程。总地面径流加上地下径流得出设计洪水，再拖放至11日0时，即可求出设计洪水过程。
图1 设计洪水推求过程
3.水库兴利调节计算
以年调节水库为例，采用时历列表法，列表法计算较为严格、细致地考虑需水和水量损失随时间的变化，是一种最通用的方法；同时列表法数据多、计算量大，手工计算易出错，适合引用Excel辅助教学。将某水库的来水和用水过程以月为时段，按水利年度列于表格（图2中2、3列）。由时段水量平衡方程计算各时段水库的余水量和缺水量（图2中4、5列），即用来水量减去用水量，正值为余水，负值为缺水。本例有两个余水期（4月～7月V1=92.6×106m3、10月和11月V3=28.2×106m3）两个缺水期（8月和9月V2=17.0×106m3，12月～次年3月V4=41.0×106m3），为二次运用。由于V2
图2 水库兴利调节计算
求得水库兴利库容后，根据水库的运行方式（本例采用早蓄方案）可得出水库各月的蓄水量变化情况（图2第6列）及水库弃水情况（图2第7列）。水库从该年4月初库空开始蓄水，到9月上旬水库蓄满，由于10月余水量超过8、9月份的缺水量，因此多余的水量被迫放弃，水库保持满库状态。12月份开始进入供水期，为了满足用水要求，水库蓄水量不断下降，一直到次年3月底放空，完成循环。在这里运用Excel的IF函数可以大大简化计算分析的过程。“IF”在英语中表示“如果，假设”的意思，这里用来判断真假值，再根据逻辑判断的真假值返回不同结果的函数。其语法结构为：
IF（logical_test,value_if_true,value_if_false）
logical_test是判断的方式，返回值或表达式；value_if_true表示判断结果为真时返回的值；value_if_false表示判断结果为假时返回的值。
因此，为计算水库月末蓄水量，单元格F6应填充“=IF(F5+D6-E6<=41,F5+D6-E6,41)”；同理，计算弃水量，单元格G6应填入“=IF(F5+D6-E6<=41,0,F5+D6-E6-41)”。然后通过Excel单元格拖放功能即可得到水库全年的运用情况。
4.结语
笔者从事《工程水文学》教学以来，已经将Excel应用于水文资料整理、频率计算、年径流计算、推求设计洪水、水库兴利调节计算与防洪调节计算等内容中。通过运用Excel强大的制作表格、处理数据、分析数据、创建图表功能，大大减少了传统授课上的工作量和学生的计算工作量，提高了课堂效率；同时，Excel多媒体教学过程可视化、成果清晰化、输出美观化等优点，不仅可以激发学生学习兴趣，加深学生的感性认识，提高课堂教学效果，而且可以让学生能够运用已学过的基础知识和实际问题联系起来，并引导学生思考Excel在其它领域更广泛的应用。这对提高专业人才的培养质量具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]梁忠民，钟平安，华家鹏．水文水利计算[M].北京：中国水利水电出版社，2008.4-7.
[2]杨艳．Excel在《水力学》教学过程中的应用[J]. 长江工程职业技术学院学报，2011，28（3）：69-71.
[3]周正道．Excel在水文工作中的运用[J].水资源研究，2011，32（1）：38-39.
[4]雒文生，宋星原．工程水文及水利计算[M].北京：中国水利水电出版社，2010.235-238.
作者简介：肖汉（1981-），男，辽宁抚顺人，硕士，讲师，主要从事工程水文及水资源开发利用的教学与研究
崔振才(1958-),男,教授, 山东水利职业学院环境工程系，主要从事水文水资源及模糊评价的教学与研究
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：Excel；工程水文学
Abstract: the common problems in engineering hydrology of the solving process, quoted Excel strong producing form, data processing and analysis data, create chart, and other functions, make the teaching process visualization, achievements, MeiGuanHua prioritize the output, and can not only improve the classroom efficiency, and to cultivate students the theory and practice of the ability of the contact.
Keywords: Excel; Engineering hydrology
中图分类号：TV 文献标识码：A文章编号：
目前，工程水文学的研究方法一般联合采用基于质量守恒、动量守恒、能量守恒的确定性数学物理方法和基于概率论与数理统计原理的统计方法，共同解决水文要素预估、工程水文设计和调度方案的确定[1]。在教学过程中，若按照传统板书讲解例题，教师大多时间用在板书上，用手工计算不仅计算量大，而且计算精度低，以致学生在课堂上来不及解决疑问，耗时费力，教学较为被动。若是利用计算机语言编制程序来计算，需要具有一定的编程能力，对大多数学生有一定难度，不易掌握。若采用多媒体教学法，运用Excel软件强大的制作表格、处理数据、分析数据、创建图表等功能，可以有效节省课堂讲授时间，提高课堂效率，而且可以使同学们将已学过的计算机基础知识与工程实例结合起来，调动学生积极性和培养学生思考解决工程实例的兴趣[2]。现通过几个工程水文学的实例，介绍Excel在教学中的应用。
1. 水位～流量关系图形绘制
在本课程教学中，河道断面水位～流量关系的分析是推求流量的基础。采用传统手工方式在方格纸上点绘实测数据点是一项非常繁杂的工作，特别是当实测数据量比较多的时候，不仅效率低而且容易出错。以某水文站水位流量资料为例，打开Excel电子表格，在A列中输入实测水位，在B列中输入实测流量，单击[插入]菜单，将鼠标移到[图表]选项，然后选择[xy散点图]，根据提示就可以绘出水位—流量关系的散点图。选中任意数据点右击鼠标，点击[添加趋势线]命令，选择线性回归后可以得到一个公式，既可以根据流量可计算出水位，也可以根据水位计算出相应流量[3]。
2. 由设计净雨推求设计洪水
由设计净雨推求设计洪水是由暴雨资料推求设计洪水的关键步骤，在本课程中占有重要地位。此节内容数据多、计算量大，适合引用Excel教学。以某流域推求设计洪水为例（图1），将已知数据（地面凈雨深，单位线流量和地下径流）输入2、3列。在单元格D5中输入地面净雨4mm产生的地面径流公式“=C5*4*0.1”，然后运用Excel单元格拖放功能将该段净雨的地面径流过程求出来，以此类推可求出其他时段净雨产生的地面径流过程。汇总各时段净雨的地面径流过程即可求出总地面径流过程，运用Excel函数SUM求出1日0时的总地面径流，即在单元格I5中输入“=SUM（D5：H5）”，然后拖放至11日0时，得到总地面径流过程。总地面径流加上地下径流得出设计洪水，再拖放至11日0时，即可求出设计洪水过程。
图1 设计洪水推求过程
3.水库兴利调节计算
以年调节水库为例，采用时历列表法，列表法计算较为严格、细致地考虑需水和水量损失随时间的变化，是一种最通用的方法；同时列表法数据多、计算量大，手工计算易出错，适合引用Excel辅助教学。将某水库的来水和用水过程以月为时段，按水利年度列于表格（图2中2、3列）。由时段水量平衡方程计算各时段水库的余水量和缺水量（图2中4、5列），即用来水量减去用水量，正值为余水，负值为缺水。本例有两个余水期（4月～7月V1=92.6×106m3、10月和11月V3=28.2×106m3）两个缺水期（8月和9月V2=17.0×106m3，12月～次年3月V4=41.0×106m3），为二次运用。由于V2
图2 水库兴利调节计算
求得水库兴利库容后，根据水库的运行方式（本例采用早蓄方案）可得出水库各月的蓄水量变化情况（图2第6列）及水库弃水情况（图2第7列）。水库从该年4月初库空开始蓄水，到9月上旬水库蓄满，由于10月余水量超过8、9月份的缺水量，因此多余的水量被迫放弃，水库保持满库状态。12月份开始进入供水期，为了满足用水要求，水库蓄水量不断下降，一直到次年3月底放空，完成循环。在这里运用Excel的IF函数可以大大简化计算分析的过程。“IF”在英语中表示“如果，假设”的意思，这里用来判断真假值，再根据逻辑判断的真假值返回不同结果的函数。其语法结构为：
IF（logical_test,value_if_true,value_if_false）
logical_test是判断的方式，返回值或表达式；value_if_true表示判断结果为真时返回的值；value_if_false表示判断结果为假时返回的值。
因此，为计算水库月末蓄水量，单元格F6应填充“=IF(F5+D6-E6<=41,F5+D6-E6,41)”；同理，计算弃水量，单元格G6应填入“=IF(F5+D6-E6<=41,0,F5+D6-E6-41)”。然后通过Excel单元格拖放功能即可得到水库全年的运用情况。
4.结语
笔者从事《工程水文学》教学以来，已经将Excel应用于水文资料整理、频率计算、年径流计算、推求设计洪水、水库兴利调节计算与防洪调节计算等内容中。通过运用Excel强大的制作表格、处理数据、分析数据、创建图表功能，大大减少了传统授课上的工作量和学生的计算工作量，提高了课堂效率；同时，Excel多媒体教学过程可视化、成果清晰化、输出美观化等优点，不仅可以激发学生学习兴趣，加深学生的感性认识，提高课堂教学效果，而且可以让学生能够运用已学过的基础知识和实际问题联系起来，并引导学生思考Excel在其它领域更广泛的应用。这对提高专业人才的培养质量具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]梁忠民，钟平安，华家鹏．水文水利计算[M].北京：中国水利水电出版社，2008.4-7.
[2]杨艳．Excel在《水力学》教学过程中的应用[J]. 长江工程职业技术学院学报，2011，28（3）：69-71.
[3]周正道．Excel在水文工作中的运用[J].水资源研究，2011，32（1）：38-39.
[4]雒文生，宋星原．工程水文及水利计算[M].北京：中国水利水电出版社，2010.235-238.
作者简介：肖汉（1981-），男，辽宁抚顺人，硕士，讲师，主要从事工程水文及水资源开发利用的教学与研究
崔振才(1958-),男,教授, 山东水利职业学院环境工程系，主要从事水文水资源及模糊评价的教学与研究
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。