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摘 要:文章以天门市卢市镇等土地整理项目为例,探讨了如何运用ExcelVBA编程便捷、准确地实现渠道流量的推算,解决了以往依靠手工试算的繁琐工作,进而提高渠道断面设计的质量和速度。
关键词:土地整理;ExcelVBA;渠道流量
中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)22-0038-02
农田水利工程在土地整理工程中占有不可或缺的地位,渠系建设是农田水利工程的主体部分,而流量推算是渠道断面设计的直接依据。
土地整理中的农田水利属小水利,渠道尺寸一般不大。但是为了满足田块灌排,土地整理项目区渠系密度较大,手工试算无疑是一项巨大的工程。文章将以斗渠的流量推算为例,阐述应用Excel公式编辑和ExcelVBA方法实现渠道流量的批量推算。
1各级灌溉渠道设计流量的确定
综合考虑设计渠道的工程量、灌溉方式及其设计水力要求等因素,项目区采取续灌方式。
①设计灌溉标准下,项目区毛灌水率(灌水模数)的确定灌水模数又称灌溉率,它是指灌区单位面积上所需要灌溉的净流量,它是根据灌区作物的灌溉制度来制定的。
q= (1)
式中: q—设计灌水模数(m3/s•万亩);m—作物的净灌水定额(m3/亩)(稻田灌水定额一般采用泡田定额,根据当地经验,泡田的净定额取70m3/亩);a—该作物种植面积占总面积的比例(项目区全为水田,取a=1);T—泡田延续时间,取7d;t—每天灌水时间,一般自流灌溉取24h,提水灌溉取20~22h;项目区采用提水灌溉,灌水时间以22h计。计算得:q=1.26m3/s•万亩)。
②灌溉控制面积的确定。灌溉控制面积确定为灌区内实际需要灌溉面积,每条斗(农渠)下控制一定的灌溉面积。
③项目区续灌条件下设计流量的计算。项目区续灌条件下渠道设计流量,按照下式计算:
Q = q•A/η (2)
式中:Q——设计流量(m3/s);A——灌溉面积(亩);
η——渠道水利用系数(现浇混凝土矩形渠渠道取0.85)。
计算得出的渠道设计流量未考虑项目区的气候变化、灌区面积可能发展等因素,需计算渠道加大流量。加大流量按经验值计算,依据《灌溉与排水工程设计规范》,一般当渠道设计流量小于1 m3/s时,加大30%～35%;流量在1～5m3/s时,加大30%～25%。加大流量(断面)采取了渠道边墙加高的方式。
根据每条渠道的灌溉区域大小、当地的灌溉模数以加大流量的系数(本项目取30%),可以得出满足灌溉的最小流量和所需要设计的加大流量(文章以设计斗渠为例,农渠流量的设计相同)最小流量如表1所示。
2设计原理
本项目采用梯形断面(可以根据实际情况选择修建U型或者矩形渠),则可以根据下面的公式可计算渠道的过水断面尺寸。
计算公式:
A=(b+mh)h (3)
p=b+2h(4)
R=(5)
Q=ACC=R(6)
式中:A——过水断面面积(m2);b——渠道底宽(m);m——渠道边坡系数(该项目取0.75);h——渠道内水深(m);P——湿周;R——水力半径(m);C——谢才系数(流速系数);n——渠道糙率,参照《灌溉与排水设计规范》(GB50288-99),本项目斗渠取值0.017,农渠取0.015;i——渠道比降,其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定(本计算斗渠取1/3000,农渠取1/2000);
首先把底宽b定下来(b依据项目区的实际生产情况选定,当然也可先确定h),取定不同的h,代入上面的公式进行试算,可以得出不同的Q计算值,该值与相应渠道的设计流量Q进行比较,若二值满足限差标准(一般在0.05以内,即(Q-Q计算)/Q),即可确定各渠的断面尺寸及设计水深。若采用手工试算的方法,势必非常繁琐,浪费时间。我们知道,对于每条渠道,大部分参数是常量(或在特定情况下可以看作是常量),只有h和Q计算在变,若把h看成自变量,则Q计算是只与h有关的应变量。在Excel中执行宏,即可方便得到试算结果。试算过程只有短短几秒,表2为试算前项目区过水断力面,表3为执行宏后各斗渠所对应的水深。
将上述计算结果进行统计分类,依据求得的各设计参数的相近程度将斗渠分为A、B、C三种类型,然后将各组最大的设计流量值分别确定为该组各条规划渠道的最终设计流量;最后将同一组内的各条渠道统一为同一类别的渠道。下面可以根据已经计算的各参数对所要设计的斗渠进行分类(表中数字代表水深),如表4、5所示。
参考文献:
[1] 吕宏兴.水力学[M].北京:中国农业出版社,2002.
[2] 卢荣安.农田水利[M].武汉:华中农业大学,2002.
[3]杨晓红.Excel在渠道水力计算中的 应用[J].安徽水利水电 职业技术学院 学报,2006,(11).
[4]俞先法.灌溉渠道设计有关问题的探 讨[J].浙江水利科技,2002,(1).
[5]贺传阅.土地整理规划设计理论与实 践[M].北京:解放军信息工程大学, 2006.
[6]赵志东.Excel VBA基础入门[M].北京:人民邮电出版社,2006.
[7]桂俊煜.基于ExcelVba的工资条自 动 生成程序设计[J].财务月刊,2007, (2).
关键词:土地整理;ExcelVBA;渠道流量
中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)22-0038-02
农田水利工程在土地整理工程中占有不可或缺的地位,渠系建设是农田水利工程的主体部分,而流量推算是渠道断面设计的直接依据。
土地整理中的农田水利属小水利,渠道尺寸一般不大。但是为了满足田块灌排,土地整理项目区渠系密度较大,手工试算无疑是一项巨大的工程。文章将以斗渠的流量推算为例,阐述应用Excel公式编辑和ExcelVBA方法实现渠道流量的批量推算。
1各级灌溉渠道设计流量的确定
综合考虑设计渠道的工程量、灌溉方式及其设计水力要求等因素,项目区采取续灌方式。
①设计灌溉标准下,项目区毛灌水率(灌水模数)的确定灌水模数又称灌溉率,它是指灌区单位面积上所需要灌溉的净流量,它是根据灌区作物的灌溉制度来制定的。
q= (1)
式中: q—设计灌水模数(m3/s•万亩);m—作物的净灌水定额(m3/亩)(稻田灌水定额一般采用泡田定额,根据当地经验,泡田的净定额取70m3/亩);a—该作物种植面积占总面积的比例(项目区全为水田,取a=1);T—泡田延续时间,取7d;t—每天灌水时间,一般自流灌溉取24h,提水灌溉取20~22h;项目区采用提水灌溉,灌水时间以22h计。计算得:q=1.26m3/s•万亩)。
②灌溉控制面积的确定。灌溉控制面积确定为灌区内实际需要灌溉面积,每条斗(农渠)下控制一定的灌溉面积。
③项目区续灌条件下设计流量的计算。项目区续灌条件下渠道设计流量,按照下式计算:
Q = q•A/η (2)
式中:Q——设计流量(m3/s);A——灌溉面积(亩);
η——渠道水利用系数(现浇混凝土矩形渠渠道取0.85)。
计算得出的渠道设计流量未考虑项目区的气候变化、灌区面积可能发展等因素,需计算渠道加大流量。加大流量按经验值计算,依据《灌溉与排水工程设计规范》,一般当渠道设计流量小于1 m3/s时,加大30%～35%;流量在1～5m3/s时,加大30%～25%。加大流量(断面)采取了渠道边墙加高的方式。
根据每条渠道的灌溉区域大小、当地的灌溉模数以加大流量的系数(本项目取30%),可以得出满足灌溉的最小流量和所需要设计的加大流量(文章以设计斗渠为例,农渠流量的设计相同)最小流量如表1所示。
2设计原理
本项目采用梯形断面(可以根据实际情况选择修建U型或者矩形渠),则可以根据下面的公式可计算渠道的过水断面尺寸。
计算公式:
A=(b+mh)h (3)
p=b+2h(4)
R=(5)
Q=ACC=R(6)
式中:A——过水断面面积(m2);b——渠道底宽(m);m——渠道边坡系数(该项目取0.75);h——渠道内水深(m);P——湿周;R——水力半径(m);C——谢才系数(流速系数);n——渠道糙率,参照《灌溉与排水设计规范》(GB50288-99),本项目斗渠取值0.017,农渠取0.015;i——渠道比降,其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定(本计算斗渠取1/3000,农渠取1/2000);
首先把底宽b定下来(b依据项目区的实际生产情况选定,当然也可先确定h),取定不同的h,代入上面的公式进行试算,可以得出不同的Q计算值,该值与相应渠道的设计流量Q进行比较,若二值满足限差标准(一般在0.05以内,即(Q-Q计算)/Q),即可确定各渠的断面尺寸及设计水深。若采用手工试算的方法,势必非常繁琐,浪费时间。我们知道,对于每条渠道,大部分参数是常量(或在特定情况下可以看作是常量),只有h和Q计算在变,若把h看成自变量,则Q计算是只与h有关的应变量。在Excel中执行宏,即可方便得到试算结果。试算过程只有短短几秒,表2为试算前项目区过水断力面,表3为执行宏后各斗渠所对应的水深。
将上述计算结果进行统计分类,依据求得的各设计参数的相近程度将斗渠分为A、B、C三种类型,然后将各组最大的设计流量值分别确定为该组各条规划渠道的最终设计流量;最后将同一组内的各条渠道统一为同一类别的渠道。下面可以根据已经计算的各参数对所要设计的斗渠进行分类(表中数字代表水深),如表4、5所示。
参考文献:
[1] 吕宏兴.水力学[M].北京:中国农业出版社,2002.
[2] 卢荣安.农田水利[M].武汉:华中农业大学,2002.
[3]杨晓红.Excel在渠道水力计算中的 应用[J].安徽水利水电 职业技术学院 学报,2006,(11).
[4]俞先法.灌溉渠道设计有关问题的探 讨[J].浙江水利科技,2002,(1).
[5]贺传阅.土地整理规划设计理论与实 践[M].北京:解放军信息工程大学, 2006.
[6]赵志东.Excel VBA基础入门[M].北京:人民邮电出版社,2006.
[7]桂俊煜.基于ExcelVba的工资条自 动 生成程序设计[J].财务月刊,2007, (2).