Excel在渠系水工建筑物量水中的应用
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１ ２ ｇ Ｈ
闸门下缘高于水面（ｈ ＞ Ｈ 说明 水深之比大于 ０． ６５， 过闸水流不受闸门控制， 即闸门全开） ； 闸后下游水深 与闸前水深之比大于 ０． ７。 （ 闸后有跌坎时， 下游水位高于闸槛。 ２） １ ． １ ． ３ 有闸控制自由流 闸门开启高度与闸前水深之比不大于 ０． ６５， 水流 即有 触及闸门下缘（ Ｈ ＞ ｈ 说明过闸水流受闸门控制， 闸控制） ； 闸后水深（ 小于闸门开启高度， 而闸门底 ｈ ） 边未被下游水面淹没。 １ ． １ ． ４ 有闸控制淹没流 闸后水深大于闸门开启高度， 闸门下缘被上、 下游 水面淹没。 １ ． １ ． ５ 有压淹没流 暗涵被水流充满， 出口处完全淹没于水中。 １． ２ 流量公式选择 建筑物结构型式和水流形态不同， 对应的流量公 式、 流量系数、 淹没系数也不同， 具体可在“规范”附录 Ｆ 中查得。 图 １ 为第二类矩形暗涵直立式单孔平板闸和第三 类圆形暗涵单孔平板闸第一组结构示意。根据灌区实 际， 这两类暗涵的运用最为广泛［］。下面就这两类涵 闸流量计算作详细介绍。 １ ． ２ ． １ 矩形涵管放水口不同流态下的流量公式 闸门全开自由流公式为 Ｑ ＝ ｍｂＨ 槡 ２ ｇＨ
灌溉渠道系统的量水工作是合理调配、 科学用水 的必要措施， 也是计收水费的主要依据。利用渠系建 筑物量水因其经济、 方便而被广泛应用。这项工作虽 不复杂， 但很繁琐， 供水人员每间隔数小时需观测和计 算一次流量， 遇调整流量或渠道水位变化较大时， 还需 增加观测和计算次数， 费时费力， 精度也因人而异。本 研究运用 Ｍｉｃｒｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ 中 ＩＦ 函数判断流态， 进而计算 流量， 以期在斗口放水操作和流量计算上减少工作量， 提高精度。
Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １０ Ｏｃｔ． ２０１５
， ，
【 灌溉排水】
Ｅｘｃｅｌ 在渠系水工建筑物量水中的应用
郝晓明
（宁夏西干渠管理处， 宁夏 银川 ７５００２１）
摘 要： 水工建筑物量水在灌区被广泛应用， 利用 Ｅｘｃｅｌ 的函数功能， 判断过闸水流形态， 并根据水流形态自动选择和套 用公式计算过闸流量。经实例验证， 该方法既简便、 快捷， 又提高了计算精度， 为水管工作人员在实际闸门操作中提供了 便捷手段。 关 键 词：渠系量水；水工建筑物；ＩＦ 函数；流态判别；流量计算 Ａ ｄｏｉ： １０． ３９６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １０００１３７９． ２０１５． １０． ０３６ 中图分类号：Ｓ２７４． ４ 文献标志码：
ｇ ｇ １
人 民 黄 河
２０１５
年第 １０ 期
ｇ ２ Ｈ
１． ８ｈ （ － ０ ． ２５ ） ｒ 槡 ２ ｇＺ ｒ 式中 ｒ 为圆管的内半径， ｍ。
２ 利用 Ｅｘｃｅｌ 函数判别流态和计算流量
２． １
基本表格的建立 图 ２ 为利用 Ｅｘｃｅｌ 建立的流态判别和过闸流量计 算结果。
闸门全开淹没流公式为
ｇ
图 １ 常用的两类暗涵结构示意
Ｑ ＝ φｂｈ Ｈ
Ｈ
２ ｇ（ Ｈ－ｈ ） 槡 有闸控制自由流公式为 Ｑ ＝ μｂｈ 槡 ２ ｇ（ Ｈ － ０ ． ６５ ｈ ） 有闸控制淹没流公式为
ｇ
（ 有压淹没流公式为
Ｑ ＝ ｍ′
Ｑ ＝ μ′ １ ＋
０ ． ６５ ｈ ｇ ｂｈ ｇ Ｈ １
２
） 槡２ｇＺ
２
Ｈ
（ ） （ Ｑ 为过闸流量， ｍ ／ ｓ； Ｈ 为闸前水深或上游水深， 式中： ｍ； ｍ、 ｍ′均为流量系数； ｂ 为闸涵宽度， ｍ； φ、 μ、 μ ′、 α为 ｍ； ｈ 为闸门开启高度， ｍ； ｈ 为闸后水深或 涵洞孔高， 下游水深， ｍ； Ｚ 为上下游水位差， ｍ； ｇ 为重力加速 ｍ／ ｓ 。 度， １ ． ２ ． ２ 圆形涵管放水口不同流态下的流量公式 闸门全开自由流： １ ． １２ Ｈ Ｑ ＝ ｍ（ ｒ 槡 ２ ｇＨ － ０ ． ２５ ） ｒ 闸门全开淹没流： １． ８ｈ － ０ ． ２５ ） Ｑ ＝ φ（ ｒ 槡 ２ ｇ（ Ｈ－ｈ ） ｒ 有闸控制自由流： １． ８ｈ Ｑ ＝ μ（ － ０ ． ２５ ） ｒ 槡 ２ ｇ（ Ｈ － ０． ７ｈ ） ｒ 有闸控制淹没流： ０ ． ６５ ｈ １． ８ｈ Ｑ ＝ μ ′（ １ ＋ － ０ ． ２５ ） ｒ 槡 ２ ｇＺ ） （ Ｈ ｒ 有压淹没流： １． ８ｈ Ｑ ＝ ｍ′ {１ ÷ {０ ． ０６ ＋ [ ０ ． ２ （ － ０ ． ２５ ） ] ＋ ｒ
１ 水工Ｂ ／ Ｔ ２１３０３— （ 以下简称“ 规范” ） ， 用于量水的堰闸， 按建筑物 ２００７ ） 的结构型式可分为 ５ 种类型。按规范要求设立上游水 尺、 下游水尺、 闸前水尺、 闸后水尺和闸门启闭标尺， 由 各水尺读数值综合判别水流形态。水流形态有 ５ 种： 闸门全开自由流、 闸门全开淹没流、 有闸控制自由流、 ［ ］ 有闸控制淹没流、 有压淹没流 。根据涵闸的不同类 型和水流形态， 选择对应的流量公式， 将所有参数代入 相应的公式即可算出涵闸过水流量。 １． １ 水流形态判别 １ ． １ ． １ 闸门全开自由流 （ 闸后无跌坎时， 闸门开启高度（ｈ ）与闸前（上 １） Ｈ） 游） 水深（ 之比大于 ０． ６５， 且闸后（下游）水深（ｈ ） Ｈ） 与闸前水深（ 之比小于 ０． ７。 闸后有跌坎时， 下游水位低于闸槛。 ２） （ 收稿日期： ２０１４ ０９ ２０ 作者简介： １９７４ —）， 郝晓明（ 男， 宁夏吴忠人， 工程师， 主要从 １ ． １ ． ２ 闸门全开淹没流 事灌溉调度工作。 （ 闸后无跌坎时， 闸门开启高度与闸前（上游） Ｅｍａｉｌ：１５３４９５００３１１＠ １６３． ｃｏｍ １） · １３８·
闸门全开自由流1闸后无跌坎时闸门开启高度h游水深h之比大于065且闸后下游水深h闸门全开淹没流1闸后无跌坎时闸门开启高度与闸前上游水深之比大于065闸门下缘高于水面h说明过闸水流不受闸门控制即闸门全开
３７ ２０１５
第 卷第 １０ 期 人 民 黄 河 年 １０ 月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ
闸门下缘高于水面（ｈ ＞ Ｈ 说明 水深之比大于 ０． ６５， 过闸水流不受闸门控制， 即闸门全开） ； 闸后下游水深 与闸前水深之比大于 ０． ７。 （ 闸后有跌坎时， 下游水位高于闸槛。 ２） １ ． １ ． ３ 有闸控制自由流 闸门开启高度与闸前水深之比不大于 ０． ６５， 水流 即有 触及闸门下缘（ Ｈ ＞ ｈ 说明过闸水流受闸门控制， 闸控制） ； 闸后水深（ 小于闸门开启高度， 而闸门底 ｈ ） 边未被下游水面淹没。 １ ． １ ． ４ 有闸控制淹没流 闸后水深大于闸门开启高度， 闸门下缘被上、 下游 水面淹没。 １ ． １ ． ５ 有压淹没流 暗涵被水流充满， 出口处完全淹没于水中。 １． ２ 流量公式选择 建筑物结构型式和水流形态不同， 对应的流量公 式、 流量系数、 淹没系数也不同， 具体可在“规范”附录 Ｆ 中查得。 图 １ 为第二类矩形暗涵直立式单孔平板闸和第三 类圆形暗涵单孔平板闸第一组结构示意。根据灌区实 际， 这两类暗涵的运用最为广泛［］。下面就这两类涵 闸流量计算作详细介绍。 １ ． ２ ． １ 矩形涵管放水口不同流态下的流量公式 闸门全开自由流公式为 Ｑ ＝ ｍｂＨ 槡 ２ ｇＨ
灌溉渠道系统的量水工作是合理调配、 科学用水 的必要措施， 也是计收水费的主要依据。利用渠系建 筑物量水因其经济、 方便而被广泛应用。这项工作虽 不复杂， 但很繁琐， 供水人员每间隔数小时需观测和计 算一次流量， 遇调整流量或渠道水位变化较大时， 还需 增加观测和计算次数， 费时费力， 精度也因人而异。本 研究运用 Ｍｉｃｒｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ 中 ＩＦ 函数判断流态， 进而计算 流量， 以期在斗口放水操作和流量计算上减少工作量， 提高精度。
Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １０ Ｏｃｔ． ２０１５
， ，
【 灌溉排水】
Ｅｘｃｅｌ 在渠系水工建筑物量水中的应用
郝晓明
（宁夏西干渠管理处， 宁夏 银川 ７５００２１）
摘 要： 水工建筑物量水在灌区被广泛应用， 利用 Ｅｘｃｅｌ 的函数功能， 判断过闸水流形态， 并根据水流形态自动选择和套 用公式计算过闸流量。经实例验证， 该方法既简便、 快捷， 又提高了计算精度， 为水管工作人员在实际闸门操作中提供了 便捷手段。 关 键 词：渠系量水；水工建筑物；ＩＦ 函数；流态判别；流量计算 Ａ ｄｏｉ： １０． ３９６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １０００１３７９． ２０１５． １０． ０３６ 中图分类号：Ｓ２７４． ４ 文献标志码：
ｇ ｇ １
人 民 黄 河
２０１５
年第 １０ 期
ｇ ２ Ｈ
１． ８ｈ （ － ０ ． ２５ ） ｒ 槡 ２ ｇＺ ｒ 式中 ｒ 为圆管的内半径， ｍ。
２ 利用 Ｅｘｃｅｌ 函数判别流态和计算流量
２． １
基本表格的建立 图 ２ 为利用 Ｅｘｃｅｌ 建立的流态判别和过闸流量计 算结果。
闸门全开淹没流公式为
ｇ
图 １ 常用的两类暗涵结构示意
Ｑ ＝ φｂｈ Ｈ
Ｈ
２ ｇ（ Ｈ－ｈ ） 槡 有闸控制自由流公式为 Ｑ ＝ μｂｈ 槡 ２ ｇ（ Ｈ － ０ ． ６５ ｈ ） 有闸控制淹没流公式为
ｇ
（ 有压淹没流公式为
Ｑ ＝ ｍ′
Ｑ ＝ μ′ １ ＋
０ ． ６５ ｈ ｇ ｂｈ ｇ Ｈ １
２
） 槡２ｇＺ
２
Ｈ
（ ） （ Ｑ 为过闸流量， ｍ ／ ｓ； Ｈ 为闸前水深或上游水深， 式中： ｍ； ｍ、 ｍ′均为流量系数； ｂ 为闸涵宽度， ｍ； φ、 μ、 μ ′、 α为 ｍ； ｈ 为闸门开启高度， ｍ； ｈ 为闸后水深或 涵洞孔高， 下游水深， ｍ； Ｚ 为上下游水位差， ｍ； ｇ 为重力加速 ｍ／ ｓ 。 度， １ ． ２ ． ２ 圆形涵管放水口不同流态下的流量公式 闸门全开自由流： １ ． １２ Ｈ Ｑ ＝ ｍ（ ｒ 槡 ２ ｇＨ － ０ ． ２５ ） ｒ 闸门全开淹没流： １． ８ｈ － ０ ． ２５ ） Ｑ ＝ φ（ ｒ 槡 ２ ｇ（ Ｈ－ｈ ） ｒ 有闸控制自由流： １． ８ｈ Ｑ ＝ μ（ － ０ ． ２５ ） ｒ 槡 ２ ｇ（ Ｈ － ０． ７ｈ ） ｒ 有闸控制淹没流： ０ ． ６５ ｈ １． ８ｈ Ｑ ＝ μ ′（ １ ＋ － ０ ． ２５ ） ｒ 槡 ２ ｇＺ ） （ Ｈ ｒ 有压淹没流： １． ８ｈ Ｑ ＝ ｍ′ {１ ÷ {０ ． ０６ ＋ [ ０ ． ２ （ － ０ ． ２５ ） ] ＋ ｒ
１ 水工Ｂ ／ Ｔ ２１３０３— （ 以下简称“ 规范” ） ， 用于量水的堰闸， 按建筑物 ２００７ ） 的结构型式可分为 ５ 种类型。按规范要求设立上游水 尺、 下游水尺、 闸前水尺、 闸后水尺和闸门启闭标尺， 由 各水尺读数值综合判别水流形态。水流形态有 ５ 种： 闸门全开自由流、 闸门全开淹没流、 有闸控制自由流、 ［ ］ 有闸控制淹没流、 有压淹没流 。根据涵闸的不同类 型和水流形态， 选择对应的流量公式， 将所有参数代入 相应的公式即可算出涵闸过水流量。 １． １ 水流形态判别 １ ． １ ． １ 闸门全开自由流 （ 闸后无跌坎时， 闸门开启高度（ｈ ）与闸前（上 １） Ｈ） 游） 水深（ 之比大于 ０． ６５， 且闸后（下游）水深（ｈ ） Ｈ） 与闸前水深（ 之比小于 ０． ７。 闸后有跌坎时， 下游水位低于闸槛。 ２） （ 收稿日期： ２０１４ ０９ ２０ 作者简介： １９７４ —）， 郝晓明（ 男， 宁夏吴忠人， 工程师， 主要从 １ ． １ ． ２ 闸门全开淹没流 事灌溉调度工作。 （ 闸后无跌坎时， 闸门开启高度与闸前（上游） Ｅｍａｉｌ：１５３４９５００３１１＠ １６３． ｃｏｍ １） · １３８·
闸门全开自由流1闸后无跌坎时闸门开启高度h游水深h之比大于065且闸后下游水深h闸门全开淹没流1闸后无跌坎时闸门开启高度与闸前上游水深之比大于065闸门下缘高于水面h说明过闸水流不受闸门控制即闸门全开
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第 卷第 １０ 期 人 民 黄 河 年 １０ 月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ