Excel在水文分析计算中的特殊应用

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００４年第１期（第２２卷总２３４期）　【文章编号】１００２—０６２４（２００４）１—００１９—０２　东北水利水电　１９　Ｅｘｃｅｌ　在水文分析计算中的特殊应用　徐凤才，江行久　（辽宁省水文水资源勘测局阜新分局，辽宁阜新１２３０００）　【摘要】Ｏｆｉｆｃｅ２０００中的Ｅｘｅｅｌ有着强大的教据处理能力。本文介绍在水文计算中的几个特殊应用。￣￣－Ｉ－＊ｔ；ｔｉ一些日　常工作的工作效率将会有很大的帮助。　【关键词】水文计算；教据处理；Ｅｘｃｅｌ　ｆ中图分类号】Ｐ３３３．９　【文献标识码】Ａ　统计计算、数据库处理以及图表分析是水文工作　最重要的组成部分。由于这些工作特别是图表分析　存在着多变性以及人为介入性，不可能做成一个包　罗万象的日常工作处理系统，若每项工作都分别编　写程序代码，由于它的个例性，程序的生命周期太　短，这不仅浪费时间而且往往是费力不讨好。　２，３；２，２，３；３，４，３）的值为２。　Ｅｘｃｅｌ中还有许多种类函数以解决不同的计算　问题，例如时间函数可以解决洪水总量间隔时间△‘　等，在这里就不一一列举，可以说它能够解决所有　的日常计算问题。　２绘制分析图表　绘制图表是进行水文序列合理性检查的主要　手段，也是序列趋势预测的手段之一。　１分析计算　（１）统计计算。由于水文序列是一组离散型的　随机变量，因此数理统计是探知水文序列规律性的　主要手段之一。Ｅｘｃｅｌ中有许多统计函数，利用它可　（１）趋势预测图表。由于随机序列具有周期性，　以快速简便地解决序列的统计参数。例如有一组年　平均流量系列，计算它的平均值、标准差、离差系数　等参数。｛３．２６，４．１９，３．７１，１．１６，５．２１，１．６２，　１．８１，４．６５，６．７２，６．７０，２．７８，２．２７，１．０４，０．８３，　利用时间序列图进行简单的趋势预测，可以利用　Ｅｘｃｅｌ强大的绘图功能中的散点图来解决，见图１。　从图１中可以看到整个时间过程中有两个低潮时　的“Ｗ”形状线（１９６４—１９７０年，１９７９—１９８４年），从　１９９９年到２００１年是“Ｗ”形状线的前半部分，可判　５．３８，２．６９，２．１２，０．８６，１．３９，１．７８，６．１３，２．１２，　６．６３，１．２４，０．５９３，１．９２，１．１４，０．６２，６．３１，３．１８，　定２００２年的年降雨量有所回升但不会超过平均　值。构成一个完整的“Ｗ”形状线。由于如何分析不　是本文的侧重，就此不再多谈。类似的还可以绘制　大断面图、水位流量关系图等。　１．３９，０．６４，５．２７｝。首先将上述数据按行或者列输　入电子表格，利用Ａｖｅｒａｇｅ（Ｂ１：Ｂ４４）即可算得平均　值为２．５６；利用Ｇｅｏｍｅａｎ（Ｂ１：Ｂ４４）可算得系列的几　何平均数为１．９３３；利用Ｍａｘ（Ｂ１：Ｂ４４）取得这４４个　数的最大值为６．７２，利用Ｓｔｄｅｖ（Ｂ１：Ｂ４４）算得标准　差为１．９４，即可算得　＝０．７５６　８。（Ｂ１：Ｂ４４为　Ｅｘｃｅｌ中的第Ｂ例，第１—４４行，实际中可随意）。　（２）矩阵计算。在中长期水文预报中矩阵、行列　式计算会经常遇到，手工计算相当麻烦。利用电子　表格将会轻松得到解决。例如：利用函数ＭＩＮ．　ＶＥＲＳＥ（）求得｛４，一１；２，０｝的逆矩阵为｛０，０．５；　１，２｝。利用函数ＭＤＥＴＥＲＭ（）可求得行列式（１，　一８０ｏ．　７０ｏ．　６０ｏ．　５０ｏ．　４０ｏ．　３Ｏｏ．　１９５０　１９６０　１９７０　１９８０　１９９０　２ｏｏ０　ｕ　＾／／＼＾　Ｍ／／＼／＼＾／　Ｖ　Ｖ　ｕ　年份　图１年降水量过程线图　【收稿日期】２００３—０８—１８　［作者简介】徐风才（１９５４一）。男。辽宁省阜新蒙古族自治县人。工程师，从事现代技术在水文中的应用工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com ２０　东北水利水电　２００４年第１期（第２２卷总２３４期）　（２）分析过程图表。上下游洪水过程套绘是资　料整编不可缺少的分析对照图，也是洪水预报非常　有用洪水演进参考图，这种日期时间格式的过程图　需要一下简单的变换，将文本格式转化为时间格　式，但毫不麻烦，利用Ｅｘｃｅｌ简单的命令能够自动完　成。本人利用ＶＢ程序将数据库中的洪水摘录过程　转化为Ｅｘｃｅｌ表格文件，并自动成图，见图２。　２　１　三１　●　糖　１９８４—８—１０Ｑ０ｏ　１９８４—８—１０　１９８４—８—１１０￣００　１９８４－８－１１　１９８４－８一ｌ２Ｑ０ｏ　１９８４－８－１２　１９８４－８－１３Ｏ：ＯＯ　１２：００　１２：００　１２：００　图２　１９８４年洪水过程线套绘韩累杖子一东自城子图　（３）优化相关及曲线拟合。　①线性拟合。计算由下列方程代表的直线的最　小二乘方拟合直线：Ｙ＝　＋ｂ其中ｍ代表斜率ｂ　代表截距。　②多项式拟合。计算满足下列方程的点的最小　二乘方拟合曲线：Ｙ＝ｂ＋ｃｌ　＋Ｃ２　＋Ｃ３　＋…＋　Ｃ６　其中ｂ和ｃ　…Ｃ６代表常数。　③对数拟合　计算满足下列方程的点的最小二乘法拟合曲　线；Ｙ＝ｃｌｎｘ＋ｂ，其中ｃ和ｂ代表常数，函数ｌｎｘ　代表自然对数。　④指数拟合。计算满足下列方程的点的最小二　乘方拟合曲线：Ｙ＝ｃｅｈ，其中ｃ的ｂ为常数，ｅ代表　自然对数的底数。　⑤乘幂拟合。计算满足下列方程的点的最小二　乘法拟合曲线：Ｙ＝　其中ｃ和ｂ代表常数。　⑥Ｒ—平方值。Ｒ２＝１一　∑诟一　，ｌ　注意：通过趋势线显示的Ｒ＿平方值并非调整　过的Ｒ一平方值。对于对数、乘冥和指数趋势线，　Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｅｘｃｅｌ使用了变型的回归模型。　⑦引例。由于篇幅所限，仅利用两个水文站　的流量总涨差利用优选多项式进行最小二乘法　拟合。　即设函数Ａ　Ｑ下琢舅＝ｒｎ／：Ｐ（Ａ　Ｑ上）＝ａｏ＋　ａｌ△Ｑ上＋ａ２Ａ　Ｑ上　，若使该函数值与彰武站实测　流量总涨差之间的误差最小，则系数关系点（Ａ　ｐ上，　Ａ　Ｑ下）拟合得塌好，即函数　（皿）＝∑【ｐ（Ａ　Ｑ下）一　】　最小，对ａｔ求偏导（ｋ＝０，１，２，３），　．Ｉ　ｎ　３　“　‘　＝２【∑∑ｍ△　¨一∑叻△Ｑｊ＝ｌ　ｉ＝０　产ｌ　＝ｆ】　最小二乘法拟合出曲线的系数为：ａｏ＝３４７．９；　ａ　＝０．７４３　５；ａ２＝一０．０００　０８。计算出相关系数／Ｔ＝　０．８４５　３＞０．８，所以本相关方程有效可以利用，计算　得相关方程为：Ａ　Ｑ下．删＝叻：一０．０００　０８Ａ　Ｑ上＋　０．７４３　５　Ａ　ｐ上＋３４７．９。以上功能均由Ｅｘｃｅｌ直接得　出无须手工计算。　３利用宏功能处理数据结构　Ｅｘｃｅｌ中宏可以解决分支、循环等数据处理能　力，结合ＶＢ　ｆｏｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ的编辑功能可实现任何　程序语言能够解决的问题，加之Ｅｘｃｅｌ本身的强大编　辑功能，用起来非常简单方便，而且得心应手。国家　规范的水情数据文件是文本文件，数据结构是：站　号（８位）、站名（若干位）、时间【１２位即：年（４位）、　月（２位）、日（２位）、时（２位）、分（２位）】、特征量　（若干位）…。如果直接利用文本文件来修改和录人　简直是麻烦透顶。可以利用Ｅｘｃｅｌ的宏功能结合ＶＢＡ　将文本文件导成Ｅｘｃｅｌ文件编辑，并且省略重复量录　人，由宏程序自动修复成标准的文本文件。站号最少　只录人第一条记录，时间可省略录人到分钟，水位可　省略整米数。范例如下：　这样就节省很多工作量，同时利用Ｅｘｃｅｌ强大的　数字编辑功能能够更好的提高时间的利用率。　Ｏｆｉｆｃｅ２０００办公系统在全社会有着极为广泛的　应用，本文提供了在水利日常工作中应用的几个方　面，仅仅是Ｅｘｃｅｌ强大功能的一点点，与大家分享以　便更好地提高工作效率。