基本信息
- 项目名称：
- 基于Delphi的电算化调洪演算分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 首次将Delphi和三次样条插值结合运用到调洪演算中，且与传统方法进行了实例比较，得出结论：本方法运算结果比线性插值和二次插值的调洪计算更精确，比其他复杂插值运算速度更快，还避免了误差。达到了电算化的目的，可以为水电站水库提供高效的调洪演算方法。
- 详细介绍：
- 利用水库蓄洪或滞洪是防洪工程措施之一，在水库的运行方案中，调洪计算是必不可少的，调洪计算的目的是为了求出入库洪水过程、下泄过程、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化，以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间的定量关系，这样才能为水库参数、泄洪建筑物型式和尺寸等提供依据，达到安全渡汛的目的。 调洪计算的方法有列表试算法、半图解法等等，列表试算法具有概念清楚、易于理解，精确度高等优点但是很麻烦，反复的从曲线上取点工作量较大，相对于试算法来说，半图解法计算过程简便，但必须借助于辅助曲线。此方法操作较为复杂，曲线更新比较繁琐，需要反复查图，其计算精度受主观因素的影响较大。 随着电子计算机的使用，利用计算机进行电算越来越普及。神经网络、MATLAB、EXCEL、有限差分法、AutoCAD VBA等在调洪演算中应用越来越广泛。网络上编制洪水程序的方法较多，如：利用C语言、Fortran语言等,利用快速应用程序开发工具Delphi进行此类编程的却很少。Delphi作为新一代可视化开发工具，和VC相比，Delphi更简单、更易于掌握，而在功能上却丝毫不逊色；和VB相比，Delphi则功能更强大、更实用。可以说Delphi同时兼备了VC功能强大和VB简单易学的特点。它一直是程序员至爱的编程工具。 本文基于调洪演算水量平衡原理，参照列表试算法步骤，在Delphi环境下利用三次样条插值法模拟出通过一系列已知点的光滑曲线，然后编程求解弯矩方程组得出曲线函数组，最终依次解出每个时段的下泄流量。通过实例与其他常用插值法进行了比较，验证了本方法的可行性和精确性。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的性：1.目前常用的电算方法多使用线性插值或其他复杂插值算法，线性插值不够精确，其他的插值算法易在边界产生误差。 2. Delphi同时兼备VC功能强大和VB简单易用、适合开发界面程序的特点。 基本思路：1.基于水量平衡原理，参照列表试算法,利用三次样条插值法模拟出通过一系列已知点的光滑曲线，然后求解弯矩方程组得出该曲线函数组,最终依次解出每个时段的下泄流量。2.编写可视化的界面。
科学性、先进性及独特之处
- 1.科学性：本文编程并通过实例验证、与传统方法进行比较等验证了其可行性和科学性； 2.先进性：本方法能更精确的表达数量关系，相比起其他复杂插值，最大好处是可以用较低的阶数来对较复杂的数据进行拟合，可以避免使用高阶多项式的时候引入一些不必要的误差。 3.独特之处：首次将Delphi和三次样条插值结合运用到调洪演算中，且与传统方法进行了实例比较验证了其合理和高效性。
应用价值和现实意义
- 调洪计算的目的是为了求出入库洪水过程、下泄过程、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化，以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间的定量关系，这样才能为水库参数、泄洪建筑物型式和尺寸等提供依据，达到安全渡汛的目的。本文通过实例验证得出的运算结果比线性插值和二次插值的调洪计算更精确，比其他复杂插值运算速度更快，还避免了误差，作品界面简介易懂，可以为水电站水库提供更高效的调洪演算。
学术论文摘要
- 本文基于调洪演算水量平衡原理，参照列表试算法步骤，在Delphi环境下利用三次样条插值法模拟出通过一系列已知点的光滑曲线，然后编程求解弯矩方程组得出曲线函数组，最终依次解出每个时段的下泄流量。通过实例与其他常用插值法进行了比较，验证了本方法的可行性和精确性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 周之豪, 沈曾源, 施熙灿等. 水利水能规划(第二版)[M]. 北京: 中国水利水电出版社,2003. [2] 衣秀勇. 使用AUTOCAD VBA进行水库调洪计算[J]. 水力发电, 2002,(11). [3] 颜婷莉, 钟平安, 刘伟莉等. 水库调洪演算方法比较与改进[J]. 水力发电. 2007, 33(3):26-28. [4] 王志刚. MATLAB在竹林水电站调洪演算中的应用[J]. 中国农村水利水电, 2006, (4):105-107. [5] 陈开德.调洪演算的有限差分法[J]. 西北水电, 1998, (4): 41-44. [6] 金菊良, 魏一鸣, 杨晓华, 等. 神经网络及其在水库调洪演算中的应用[J]. 灾害学, 1997, 12(4): 1-5. [7] 黄文钰. Delphi 8程序设计经典解析[M]. 北京: 清华大学出版社,2006. [8] 朱万清, 吴明官, 姬忠光等. 三次样条插值法还原入库洪水过程线[J]. 黑龙江水利科技, 2005,33(4):7-8. [9] 唐清培, 程汉湘, 黄树毅等. 基于Delphi平台平滑曲线的算法实现[J]. 微型机与应用, 2010,(2):7-10. [10] 孙赞盈, 魏军, 田世民等. 水库调洪演算新方法[J]. 人民黄河, 2010,32(12):47-48.
同类课题研究水平概述
- 利用水库蓄洪或滞洪是防洪工程措施之一，在水库的运行方案中，调洪计算是必不可少的，调洪计算的目的是为了求出入库洪水过程、下泄过程、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化，以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间的定量关系，这样才能为水库参数、泄洪建筑物型式和尺寸等提供依据，达到安全渡汛的目的。 调洪计算的方法有列表试算法、半图解法等，列表试算法具有概念清楚、易于理解，精确度高等优点但是很麻烦，反复的从曲线上取点工作量较大，相对于试算法来说，半图解法计算过程简便，但必须借助于辅助曲线。此放法操作较为复杂，曲线更新比较繁琐，需要反复查图，其计算精度受主观因素的影响较大。 近年来．国内外学者对应用最为普遍的样条插值法进行了深入的研究。并提出了一些新的保形插值算法，例如圆弧样条插值算法、非均匀有理B样条插值算法等。这些算法能精确地描述曲线。平滑性、保形性好，因此被广泛应用于计算机辅助设计和计算机辅助制造软件中。 随着电子计算机的使用，利用计算机进行电算越来越普及。神经网络、MATLAB、EXCEL、有限差分法、AutoCAD VBA等在调洪演算中应用越来越广泛（见原文参考文献）。而基于Delphi利用三次样条插值法对调洪进行电算化的却没有。Delphi作为新一代可视化开发工具，和VC相比，Delphi更简单、更易于掌握，而在功能上却丝毫不逊色；和VB相比，Delphi则功能更强大、更实用。可以说Delphi同时兼备了VC功能强大和VB简单易学的特点。它一直是程序员至爱的编程工具。 本文针对基于DELPHI的调洪演算中无规律离散点的平滑连接问题，提出采用计算最为简单的分段三次样条插值算法来解决。三次样条插值相比起简单的线性插值或者二次曲线插值，能更精确的表达数量关系，相比起其他复杂插值算，最大好处就是可以用较低的阶数来对比较复杂的数据进行拟合，可以避免使用高阶多项式的时候引入一些不必要的误差，同时可以取得较快的运算速度。 本文给出了分段三次样条插值的构造过程、算法，然后利用Delphi 7软件编写三次样条插值函数的程序．并通过实例验证证明了该程序的正确性。
