谈如何巧用Excel提高水文水利分析计算效率
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谈如何巧用Excel提高水文水利分析计算效率

2021-10-24 08:15:20 投稿作者: 点击:

摘要:在水文水利计算中,数据处理的工作量往往很多,传统的数据人工处理方法效率慢,而且容易出现计算错误。Excel作为一种常用的办公软件,有强大的数据运算、分析和统计能力,将Excel引入到水文水利计算中能有效提高水利水文计算效率,提高计算准确性。本文通过Excel中的公式、函数与VBA编程等功能,对如何巧用Excel来提高水文水利计算效率这一课题进行分析。

关键词:excel 水文水利 分析计算 效率

一、前言

在水文水利工作中,一个非常重要的部分就是处理水文水利的相关数据,将数据进行分析、统计和整合、分类是水文水利工作中的重要部分。由于数据分析和整理工作较为繁琐,而且富有变化性,因此,建立一个可以同时处理所有相关数据的程序是不现实的,而若是每一个工作都单独编写程序又会浪费太多时间,降低工作的效率,提高工作的复杂性。因此,就需要一个易于操作又功能强大的软件对水文水利的相关数据进行处理,Excel就能够很好地满足水文水利日常数据处理的要求。将Excel软件与水利工作结合在一起,不仅是水利工作数字化、信息化建设的要求,也是科技发展的必然趋势。如今,Excel软件已经成为水文水利中重要的日常工作软件,通过科学、合理地使用Excel可以提高工作效率和计算结果的准确度,工作人员通过掌握Excel中的公式运用和VBA编程,能够快速而又针对性的解决绝大部分水文水利数据分析计算问题。

二、Excel的相关数据处理

在水文水利工作中,经常要处理大量原始数据,这也是水文水利数据分析计算工作的前期必要准备工作。通过Excel软件,能够实现这些数据的分类筛选、排列组合等基本操作处理。在这些基础操作的帮助下,工作人员能够迅速查找到需要的数据资料进行下一步的分析整合。除了基本的数据筛选、排序和分列功能,Excel还可以帮助工作人员对缺失的数据进行补充或插补。在水文水利工作中,常常需要准备长期的水文数据作基础,这其中的时间跨度可能会达到数十年。由于时间跨度较长,有时会出现数据缺失的现象。比如长江某流域1940~2000年的降雨数据共有3个水文站进行记录,其中一个水文站1963~1966年的降雨数据缺失,这时就可以应用同一流域降雨存在相关性的原理,利用Excel中的线性回归功能,在其他两个水文站的数据基础上通过线性回归对缺失数据进行插补,以此对数据补充完善。

灵活运用Excel中的自定义函数运算也可以帮助工作人员有效的进行数据运算和处理。在实际水文水利数据计算过程中,一些Excel内置函数公式无法处理所有数据计算问题,这时工作人员就可以通过Excel中的宏指令利用VB进行编程,以此借鉴内嵌函数所无法解决的问题。通过编程也可以有效减轻工作人员的数据计算负担,扩展Excel的功能。

三、关系曲线图的绘制

在水文水利数据计算分析工作中,经常需要利用已知数据经过分析和计算对未来的数据走势进行预测,这其中关系曲线的拟定是一种常用的计算分析手段。在Excel中,“图表”功能非常实用,在它的辅助下能够有效进行关系曲线图的绘制。具体操作中,只要在Excel中输入两组相关的数据,之后点击“插入”中选择“图表”,在列表中选择适当的图表类型就可以进行曲线绘制。如可以选择“xy散点图”进行对频率~供水系数(P~K)的关系进行散点图绘制,在散点图的基础上确定其函数图象的线型。也可以选择趋势线进行绘制,在趋势线类型中,包括分线性、对数、多项式、乘幂、指数等多种类型,工作人员可以根据数据的需要选择最适合的趋势线进行图表绘制。举例来说,如果工作人员要在双对数纸上点绘某流域洪峰流量~集水面积相关关系,他可以选择乘幂类型趋势线。具体操作中,首先要确定最适合的趋势线类型,之后根据实际数据需要修改相应公式上有关参数,通过这种方式拟定最佳相关关系曲线。如果在绘制中需要双对数纸,则可通过在“坐标轴格式”中勾选“对数刻度”即可实现。在拟定最佳相关关系曲线后,即可直接根据公式进行相关内插、延长,大大简化相关法计算。

四、频率计算

在水文水利数据计算中,频率计算是基础计算方式,也是常用的计算方法。传统的频率计算通常是人工在频率格纸上进行点绘从而绘制出频率曲线,在Excel中,则可以通过绘制频率格纸图进行频率绘制和计算。目前,常用的频率格纸图为海森频率格纸图,绘制这种频率格纸图的关键在于横坐标频率刻度的绘制。在具体操作中,可以使用NORMSINV函数,即标准正态累计分部函数的反函数,通过NORMSINV函数计算各频率值至中值(P=50%)的水平距离,由于已知中值到横坐标左端点的距离为3.719,因此可以计算出各频率至横坐标左端点的距离,所用公式即为NORMSINV(P)+3719。通过此公式也可以将需要计算的经验频率值及适线法拟定频率曲线的频率值进行转换,然后在频率格纸图上进行绘制。

五、水量供需平衡计算

在水文水利数据计算工作中,一个很重要的工作目的就是要通过数据计算得出的结论为水库的修建规模,工程的各项参数等提供依据。在此目的的要求下,需要计算出水库的调节流量、调节库容和供水保证率之间的关系,即对水库的水量供需平衡进行计算。水量供需平衡的基本公式为:W入-W出-W损=V末-V初,,通过这个公式的灵活运用可以对水库的径流调节进行有效计算。在水量供需平衡计算中有两个关键计算点需要注意:一是IF函数运用,二是迭代计算。在水量平衡计算中,对于水库蓄水增量的计算一般使用多层IF函数进行计算,对于水库正常蓄水位和死水位的不同关系进行不同函数计算。在IF函数计算中,有时对于水量损失的计算会出现循环计算的错误,这时就需要使用迭代计算,在“公式”的下拉菜单中选择启用迭代计算,然后在“最多迭代次数”及最大误差中选取适当的值进行计算,能有效避免循环计算的错误。

六、结语

在Excel用于水文水利工作中以来,通过大量的实践经验能够证明Excel对于水文水利数据计算及分析工作有非常重要的辅助作用。在Excel软件的帮助下,能够进行相关数据的基本运算处理、关系曲线的拟定、水量供需平衡计算、水文频率曲线绘制等,通过Excel应用极大提高了工作效率和数据计算的准确性,其操作的简便性也极大减少了工作人员的工作量,同时,Excel还能够对计算结果进行直观化的呈现,其数据结果能通过清晰、美观的方式表现出来,这些优势都使得Excel在水文水利工作中发挥着越来越重要的作用。对Excel进行深入学习,通过掌握不同的规律和方法让其更好地为水文水利工作服务,必能更好地发挥Excel的作用,提高水文水利工作效率。

参考文献:

[1]叶守泽.水文水利计算[M].北京:中国水利水电出版社,1994.

[2]黄世莹,刘延建.数值计算方法[M].成都:成都科技大学出版社,1995.

[3]蔡文君,张卫华.Excel软件在水文水利计算中的应用[J].新疆农垦科技,2008(4):50-52.

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