渠道水力计算在delphi上的实现(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：渠道水力计算一直以来在渠道设计中就是一件烦琐的事情，因为其涉及到大量的试算工作，在水利工程灌溉渠系设计中常令人不胜其烦。为化繁为简，减少设计中的工作量，考虑使用计算机技术实现试算工作的程序化。我局正使用delphi编程技术进行管理信息系统(mis)的开发建设工作，故决定将其纳入mis系统建设中，成为本局mis系统的一部分。delphi技术是美国inprise公司开发的基于pascal语言的程序开发软件，其不仅在数据库编程方面有卓越表现，而且在数学计算中也成绩斐然。
关键词：水力计算 delphi 谢才系数 流量模数 业务服务器 客户端
一、 水力计算简介
将渠道内水流视作明渠均匀流这是渠道水力计算的前提，故计算公式采用明渠均匀流公式。主要任务是解决渠道的过水能力问题，即设计渠道的断面尺寸，以保证通过所需的流量，或校核渠道是否满足输水流量的要求等。总体而言，渠道水力计算的问题主要分两类：1、校核渠道过水能力；2、计算渠道的断面尺寸。
校核渠道的过水能力主要指在渠道的断面形式、尺寸、糙率、底坡等都已确定的情况下，计算其过水能力。计算步骤为：先根据水深h,底宽b及边坡系数m计算出过水断面面积ω、湿周χ、水力半径r。再根据糙率n及水力半径r计算（或查表）求出谢才系数c。最后用明渠均匀流公式q=ωc(ri)1/2计算出流量。
计算渠道的断面尺寸是渠系工程设计中遇到最多的问题。在规划设计新渠道时，设计流量由工程要求而定，坡度一般是由渠道大小根据地形条件确定，边坡系数m及糙率n,则由土质及渠壁材料与施工、管理运用等条件而定。也即已知q、m、n、i，求渠道的水深h及底宽b。此问题有两个未知数b及h,故须经过试算才能确定。计算步骤为：1、根据已知的流量q及渠道底坡i，求出流量模数k0（标准流量模数）；2、初步假定一水深，计算其相应的过水断面ω、湿周χ、水力半径r，并根据糙率n及水力半径r计算或查表求出相应的谢才系数c值。然后，按公式k=ωcr1/2求出相应的流量模数值（设计流量模数）；3、将计算出的设计流量模数与标准流量模数比较，若两者相等，则所设水深即为所求。若不等，则可另设一水深，重复上述步骤，直到计算出的设计流量模数与标准流量模数相等为止。然后经综合考虑各方面因素，如施工便利，防洪超高和其他用途后最终确定渠道断面尺寸。
二、delphi技术简介
delphi是由美国inprise公司（前borland公司）推出的可视化编程环境，它提供了一种方便、快捷的windows应用程序开发工具。delphi使用了microsoft windows图形用户界面的许多先进特性和设计思想，采用了可重复利用的完整的面向对象程序语言（object-oriented language）、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术。delphi技术的基础源自pascal语言，是对pascal语言编程的可视化、面向对象化发展，从早期的对turbo pascal的windows化到如今对网络化编程拥有强大功能，delphi已经升级到了如今的第七个版本，功能更加强大，对网络开发的需求更为适应，对数据库开发的技术更为成熟与稳定。
三、程序实现的方法
本程序作为我局管理信息系统(mis)的一部分外挂于我局管理信息系统的主界面上，属于水利常用计算模块。我局管理信息系统采用客户端、业务服务器、数据库管理系统（dbms）三级结构，客户端和业务服务器采用dephi开发实现，数据库管理系统（dbms）选择美国microsoft 公司倍受业界好评的sql server 2000。因此，本程序的数据计算、数据添加和数据删除功能以函数的形式建于业务服务器中，在客户端通过函数调用达到功能的实现。为实现数据的保存与查询，相应地在我局管理信息系统的业务数据库lsdata中建立一个数据库表watercalculationtable。客户端除实现业务服务器相关函数的调用外，还承担程序外观界面设置和部分简单功能的实现。用户只能通过程序客户端实现对软件的操作。
1、功能设计
本程序设计的主要目的在于实现对渠道水力计算的程序化和智能化，主要功能包括计算、成果显示、数据打印，另外为方便数据输入加入重置功能，为便于数据管理加入删除功能，另外为实现计算界面的退出而加入界面退出功能。
2、界面设计
为实现计算成果的显示功能在界面上添加一个dxdbgrid控件，作为成果显示的载体。为方便数据的录入和计算成果的单条显示添加十五个coastedit控件，为逐一说明各个coastedit控件代表的数据而增入十五个与之对应的label控件，为程序美观用一个groupbox将所有coastedit控件和label控件归为一组。为了实现计算、删除、重置、打印、退出功能，引入五个 button控件其中计算按钮除在单击时触发计算功能外，在计算结束后自动执行数据添加功能，将计算数据添加入数据库中；删除按钮实现对库内单条数据的删除；重置按钮主要对coastedit控件中的数据进行清除，以利于新数据的输入；打印功能作用在于将计算所得的成果通过外接打印机打印出来；退出按钮的功能在于实现界面的退出，返回主界面。
程序界面中渠道名称、试算次序数、渠道底宽、渠道水深、渠道比降、边坡系数、渠道糙率、设计流量等数据可以手动输入，其他数据不能在界面上输入，由程序自动计算，并显示。根据渠道水力计算原理，可输入的数据除设计流量外均不允许为空，此外渠道糙率和渠道比降不能为零，出现上述情况，计算时程序将予以提示。
为实现程序的打印功能，特增加一打印界面，在点击打印按钮时自动弹出，打印界面可以实现打印、打印预览功能，在此界面可以调用windows打印程序。
具体界面设计图样见图1。
（图一）
3、数据库表设计
本程序只有一张库表，即渠道水力计算表（watercalculationtable）,经过慎密的数据分析，设计该表共包含十五个字段，分别为：渠道名称、试算次序数、渠道宽度、渠道水深、渠道比降、边坡系数、设计流量、渠道糙率、湿周、标准流量模数、过水断面面积、水力半径、谢才系数、设计断面过水流量、设计流量模数。具体库表设计见表一：
渠道水力计算表（watercalculationtable）
表一
4、内置代码设计
内置代码主要是针对程序中相关控件触发的事件而设定的相应响应。本程序包含的事件主要有各button控件引发的单击事件、单击dxdbgrid控件引发的事件(dxdbgridclick)、数据集控件滚动事件(adodataset1afterscroll)和程序界面建立时的事件(formcreat)。另外，业务服务器(teoperationserver)中包含的两个函数addwatercalculation和deletewatercalculation也用程序代码建立。
各事件代码分别如下：
1） addwatercalculation函数，代码为：
function tteoperationserver.addwatercalculation(
const ditchname: widestring; ditchwidth, ditchheight, ditchslope,
slopenumer, ditchrough, planvolume: currency;
const calculationno: widestring): longword;
var
strsql : string;
dwaffected : integer;
kstandard,flowarea,waterradius,cnumer,designvolume,kdesign,xnumer:currency;
begin
result := makeresult(sev_error,facility_account,err_suc);
kstandard:=strtofloat(formatfloat('0.00',(planvolume/sqrt(ditchslope)))); flowarea:=strtofloat(formatfloat('0.00',((ditchwidth+slopenumer*ditchheight)*ditchheight))); xnumer:=strtofloat(formatfloat('0.00',(ditchwidth+2*ditchheight*sqrt(1+sqr(slopenumer)))));
waterradius:=strtofloat(formatfloat('0.000',(flowarea/xnumer))); cnumer:=strtofloat(formatfloat('0.00',(1/ditchrough*power(waterradius,1/6))));
kdesign:=strtofloat(formatfloat('0.00',(flowarea*cnumer*sqrt(waterradius)))); designvolume:=strtofloat(formatfloat('0.00',(flowarea*cnumer*sqrt(waterradius*ditchslope))));
strsql:='insert into watercalculationtable (ditchname,ditchwidth,ditchheight,'
+ ' ditchslope,slopenumer,planvolume,ditchrough,kstandard,'
+ ' flowarea,waterradius,cnumer,designvolume,kdesign,xnumer,calculationno)'
+ ' values ('+''''+ditchname+''','
+ ' '''+floattostr(ditchwidth)+''','
+ ' '''+floattostr(ditchheight)+''','
+ ' '''+floattostr(ditchslope)+''','
+ ' '''+floattostr(slopenumer)+''','
+ ' '''+floattostr(planvolume)+''','
+ ' '''+floattostr(ditchrough)+''','
+ ' '''+floattostr(kstandard)+''','
+ ' '''+floattostr(flowarea)+''','
+ ' '''+floattostr(waterradius)+''','
+ ' '''+floattostr(cnumer)+''','
+ ' '''+floattostr(designvolume)+''','
+ ' '''+floattostr(kdesign)+''','
+ ' '''+floattostr(xnumer)+''','
+ ' '''+calculationno+''')';
executesql(strsql,@dwaffected);
if dwaffected <= 0 then
begin
result := makeresult(sev_error,facility_account,err_insert);
exit;
end;
end;
2）deletewatercalculation函数的代码为：
function tteoperationserver.deletewatercalculation(const ditchname,
calculationno: widestring): longword;
var
strsql : string;
dwaffected : integer;
begin
result := makeresult(sev_error,facility_account,err_suc);
strsql := ' delete from watercalculationtable '
+ ' where ditchname= ' + '''' + ditchname + ''''
+ ' and calculationno = ' + '''' + calculationno + '''';
executesql(strsql,@dwaffected);
if dwaffected < 0 then
begin
result := makeresult(sev_error,facility_account,err_delete);
exit;
end;
end;
3)计算按钮(button1click)的代码为：
procedure tformprice.button1click(sender: tobject);
var
resultcode:hresult;
begin
resultcode:=-1;
if coastedit1.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道名称'' 不能为空.','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit1.setfocus;
exit;
end;
if coastedit2.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道底宽'',不能为空','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit2.setfocus;
exit;
end;
if coastedit3.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道水深'',不能为空','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit3.setfocus;
exit;
end;
if coastedit4.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''边坡系数'',不能为空','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit4.setfocus;
exit;
end;
if coastedit5.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道糙率'',不能为空','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit5.setfocus;
exit;
end;
if coastedit6.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道比降'',不能为空','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit6.setfocus;
exit;
end;
if coastedit15.text='' then
begin
application.messagebox('对不起,''试算次序数'',不能为空','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit15.setfocus;
exit;
end;
if coastedit2.value=0 then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道底宽'',不能为零','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit2.setfocus;
exit;
end;
if coastedit3.value=0 then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道水深'',不能为零','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit3.setfocus;
exit;
end;
if coastedit6.value=0 then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道比降'',不能为零','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit6.setfocus;
exit;
end;
if coastedit5.value=0 then
begin
application.messagebox('对不起,''渠道糙率'',不能为零','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit5.setfocus;
exit;
end;
try
teoperationserver.begintrans; resultcode:=teoperationserver.addwatercalculation(coastedit1.text,coastedit2.value,coastedit3.value,coastedit6.value,coastedit4.value,coastedit5.value,coastedit7.value,coastedit15.text);
finally
if hresultcode(resultcode) = 0 then
begin
网址未加载mit;
refresh;
coastedit1.text:='';
coastedit2.text:='';
coastedit3.text:='';
coastedit4.text:='';
coastedit5.text:='';
coastedit6.text:='';
coastedit7.text:='';
coastedit8.text:='';
coastedit9.text:='';
coastedit10.text:='';
coastedit11.text:='';
coastedit12.text:='';
coastedit13.text:='';
coastedit14.text:='';
coastedit15.text:='';
coastedit1.setfocus;
end
else
begin
teoperationserver.rollback;
application.messagebox('添加失败','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
coastedit1.setfocus;
end;
end;
end;
4）打印按钮(button2click)的代码为：
procedure tformprice.button2click(sender: tobject);
var
svdata: string;
iheader: integer;
iheaderobject: integer;
strsql: string;
recordset10: _recordset;
begin
svdatafile :=getparentdir(extractfilepath(paramstr(0))) + 'datawatercalculation.txt';
ppreport1.closedatapipelines;
if hfile <> 0 then fileclose(hfile);
if fileexists(svdatafile) then
deletefile(svdatafile);
hfile := filecreate(svdatafile);
strsql := 'select * from lsdata.dbo.watercalculationtable' ;
svdata:= teoperationserver.resultstrorder(strsql);
filewrite(hfile, pointer(svdata)^, length(svdata));
fileclose(hfile);
pptextpipeline1.filename := svdatafile;
ppreport1.datapipeline := pptextpipeline1;
//处理表尾
if ppreport1.objectbyname(iheader, iheaderobject, 'pplabel8') then
tpplabel(ppreport1.bands[iheader].objects[iheaderobject]).caption := fmainframeobject.operatorname;
with tfrmreportpreview1.create(self) do
try
ppviewer1.report := ppreport1;
ppviewer1.firstpage;
show;
except
free;
end;
ppreport1.closedatapipelines;
fileclose(hfile);
end;
5)重置按钮(button5click)的代码为：
procedure tformprice.button5click(sender: tobject);
begin
coastedit1.text:='';
coastedit2.text:='';
coastedit3.text:='';
coastedit4.text:='';
coastedit5.text:='';
coastedit6.text:='';
coastedit7.text:='';
coastedit8.text:='';
coastedit9.text:='';
coastedit10.text:='';
coastedit11.text:='';
coastedit12.text:='';
coastedit13.text:='';
coastedit14.text:='';
coastedit15.text:='';
end;
end.
6)删除按钮(button4click)的代码为：
procedure tformprice.button4click(sender: tobject);
var
resultcode:hresult;
begin
resultcode:=-1;
if application.messagebox(' 您确实要删除吗？','删除确认',mb_yesno+mb_iconwarning+mb_defbutton2+mb_systemmodal)=idno then
exit;
try
teoperationserver.begintrans;
resultcode:=teoperationserver.deletewatercalculation(coastedit1.text,coastedit15.text);
finally
if hresultcode(resultcode) = 0 then
begin
application.messagebox('删除成功','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
网址未加载mit;
refresh;
coastedit1.text:='';
coastedit2.text:='';
coastedit3.text:='';
coastedit4.text:='';
coastedit5.text:='';
coastedit6.text:='';
coastedit7.text:='';
coastedit8.text:='';
coastedit9.text:='';
coastedit10.text:='';
coastedit11.text:='';
coastedit12.text:='';
coastedit13.text:='';
coastedit14.text:='';
coastedit15.text:='';
end
else
begin
application.messagebox('删除失败','提示',mb_ok+mb_iconwarning);
teoperationserver.rollback;
end;
end;
end;
7)退出按钮(button4click)的代码为：
procedure tformprice.button3click(sender: tobject);
begin
close;
end;
8)程序界面创建事件(formcreat)的代码为：
procedure tformprice.formcreate(sender: tobject);
var
strsql:string;
codestring1: string;
begin
teoperationserver:=getserver('teoperationserver');
refresh;
coastedit1.text:='';
coastedit2.text:='';
coastedit3.text:='';
coastedit4.text:='';
coastedit5.text:='';
coastedit6.text:='';
coastedit7.text:='';
coastedit8.text:='';
coastedit9.text:='';
coastedit10.text:='';
coastedit11.text:='';
coastedit12.text:='';
coastedit13.text:='';
coastedit14.text:='';
coastedit15.text:='';
end;
9)单击dxdbgrid事件和数据集控件滚动事件的代码(两事件代码基本一样)：
begin
if (adodataset1.recordset<>nil ) and (adodataset1.recordcount>0 ) then
begin
coastedit1.text:=adodataset1.fields[0].value;
coastedit2.value:=adodataset1.fields[1].value;
coastedit3.value:=adodataset1.fields[2].value;
coastedit4.value:=adodataset1.fields[3].value;
coastedit5.value:=adodataset1.fields[4].value;
coastedit6.value:=adodataset1.fields[5].value;
coastedit7.value:=adodataset1.fields[6].value;
coastedit8.value:=adodataset1.fields[7].value;
coastedit9.value:=adodataset1.fields[8].value;
coastedit10.value:=adodataset1.fields[9].value;
coastedit11.value:=adodataset1.fields[10].value;
coastedit12.value:=adodataset1.fields[11].value;
coastedit13.value:=adodataset1.fields[12].value;
coastedit14.value:=adodataset1.fields[13].value;
coastedit15.text:=adodataset1.fields[14].value;
end;
10)refresh函数的代码为：
procedure tformprice.refresh;
var
strsql:string;
begin
strsql := ' select * from watercalculationtable' ;
adodataset1.recordset:=vartorecordset(teoperationserver.query(strsql));
end;
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