水庫調洪計算

水庫調洪計算（reservoir routing）是指在規劃設計階段，為了找出當一定防洪標準的洪水入庫後，能滿足防洪要求的防洪庫容、泄洪建築物型式和尺寸而進行的計算。在水庫建成後，調洪計算的目的則是尋求合理的、較優的水庫汛期控制運用方式 ^[1]  。

有蓄洪與滯洪兩種。蓄洪一般指水庫設有專用的防洪庫容或通過預泄，預留部分庫容，用來攔蓄洪水，削減洪峯流量，滿足下游防洪要求。滯洪指僅僅利用大壩抬高水位，增大庫區調蓄能力，當入庫洪水流量超過水庫泄流設備下泄能力時，將部分洪水暫時攔蓄在水庫內，削減洪峯，待洪峯過後，所攔蓄的洪水，再逐漸泄入河道。對防洪與興利相結合的綜合利用水庫來説，當入庫洪水為中小洪水時，一般以蓄洪為主，以便為興利之用；而在大洪水年份，則兼有蓄洪滯洪的作用。入庫洪水經水庫調蓄後，其泄流量的變化情況與水庫的容積特性，泄洪建築物形式，尺寸以及下游防洪標準，水庫運行方式等有關 ^[2]  。

基本有三種：

①自由泄流（敞開泄流）。指水庫不承擔下游防洪任務，水庫調洪只需解決水庫遭遇設計標準及校核標準洪水，在水庫水位超過防洪限制水位時為確保大壩安全時的泄洪。當水庫承擔下游防洪任務而入庫洪水超過下游防洪標準設計洪水時的泄流，也是自由泄流。

②固定泄流。即採用閘門控制措施，使水庫下泄流量按固定值泄放（一級或多級固定），各級控制下泄流量值視入庫洪水和控制點的防洪能力而定。對於調洪能力較小的水庫，可按入庫流量來判別屬於何級下泄值，對調洪能力大的水庫洪量起主要作用，宜採用庫水位漲率與入庫流量相結合方法判定宜選泄量數值。

③泄洪方式為補償調節方式。理想的補償調節方式是根據區間洪水預報逐時段確定水庫相應下泄流量，使其與區間洪水流量組合結果不超過下游控制點的安全允許泄流量。考慮錯峯要求的水庫泄流即屬於此種方式。但這種方式只適合於水庫泄流至下游防洪控制點的傳播時間小於區間洪水的預見期和預報精度較高的情況。如果某些水庫泄流傳播到下游防洪控制點的時間較長，而區間洪水集流卻很快，預見期短，水庫接到區間水情預報時已來不及關閘錯峯，那麼，需採用經驗性或統計性的補償調節洪水方式。如把區間地區的某些暴雨因素和防洪控制點漲率等作為關閘錯峯的指標。當上游水庫羣共同承擔下游防洪任務時，一般需要考慮補償問題，當水庫羣洪水具有同步性時，選調洪能力大的，控制洪水比重大的水庫作為防洪補償調節水庫，其餘為被補償水庫。反之，洪水同步性差的水庫羣，採用補償方式時，應將各庫泄流最大值與區間洪峯錯開，避免出現組合更不利情況 ^[3]  。

洪水入庫後，其運動是屬於不穩定流。水庫沿程的水位、流速和過水斷面等均隨時變化，可用聖維南方程組表示。由於聖維南方程組一般很難求得精確的解析解，實用中多采用瞬態法，直接差分法及特徵線法等近似解法。水庫調洪計算的實用方法可分為靜庫容法及動庫容法。靜庫容法假定庫內流速趨近於零，庫水面為水平的，即庫容與壩前水位成單值函數關係，忽略動力方程對調洪的影響，將連續方程寫成有限差的水量平衡方程並建立水庫下泄流量與水庫蓄水量之間的關係。動庫容法指水庫尾部地形開闊或回水尾端庫水面曲線上翹顯著，動庫容（實際庫水面與水平庫面間的庫容）不容忽視時，按不穩定流計算方法逐段進行洪水演算。這種方法的工作量很大。實際應用採用回水曲線法和近似法 ^[2]  。

使用AutoCAD VBA進行水庫調洪計算

VBA（Visual Basic for Application）是Microsoft公司集成在Microsoft office系列軟件中的超級開發工具，AutoCAD在R14及以上版本中也集成了VBA作為自己的一個二次開發工具。AutoCAD VBA與Office VBA是同一工具同一環境，不同的是AutoCAD VBA集成於AutoCAD中。

在手工進行水庫調洪計算的時代，人們使用試算法和圖解法進行計算，其中圖解法因其比較直觀精確而且不需多次試算而受到青睞。後來在PC-1500機、微機和Basic語言普及的時代，因試算法較適合編程進行迭代計算，試算法又得到了廣泛使用。

隨AutoCAD的逐漸普及和AutoCAD二次開發工具的日益豐富，尤其是從R14開始增加的VBA開發工具為圖解法的發展應用提供了可能。

使用AutoCAD VBA進行水庫調洪計算有以下優點：

⑴AutoCAD是專業的工程繪圖軟件，因此用它繪製圖解法的圖形就十分簡單方便，使得計算具有了圖解法精確的優點。

⑵VBA是Microsoft Visual Basic的一個子集，而B又是從Basic升級而來的，因此不需要花太多的精力去另外學習一門編程語言。

⑶AutoCAD VBA與Office VBA是同一環境，這又方便了AutoCAD與Office的通訊，例如程序的輸入和輸出文件都可以是Excel文件。

⑷AutoCAD 與VBA結合使用，可以輕鬆輸出精確的圖形結果，例如調洪計算可以輸出實際入庫和泄流過程線 ^[3]  。