梯形渠道水力最佳断面的一种计算方法

依据明渠水力学均匀流理论,结合梯形断面水力要素,通过引入无量纲参数,推导出一种梯形渠道水力最佳断面水深的直接求解公式;将不同坡角下的无量纲参数制成表,可通过查表方便地计算断面水深和底宽。     

渠道梯形断面临界水深计算简化

依据明渠水力学稳定缓变流理论，以任何断面临界水深计算通式作基础，结合梯形断面水力要素，引入梯形断面底宽与临界水深比值，推导出梯形断面临界水深算式，并利用查表法简化计算。经算例表明，效果较好。     

用迭代法计算明渠均匀流水深和临界水深

针对明流水力计算中人工渠道均匀流水深h0和临界水深hk用试算法和查图法计算繁琐,查算精度较低等问题,本文提出了迭代计算方法,并完整地介绍了几种常用规则过水断面明流的均匀流水深和临界水深的迭代计算关系式和算例。     

灌溉渠道正常水深显式公式

正常水深是灌溉渠道设计中的一重要参数，均匀流基本公式属于正常水深的隐式公式，不可能由公式直接求解，常藉冗繁费时的试算法方能得出答案，另外列表法和图解法虽亦能得出答案，但前者易出现双重的内插误差，后者出现读图时的判断误差。     

几种常用的水力计算简便法

河渠中水流运动的规律是很复杂的，再加上边界条件的诸多因素，因此水力计算中的许多公式在求解时往往需要试算，倘若不使用电算，其计算工作量是相当大的，在现行的教科书及其它设计参考中，仍然采用传统的试算法，为此作者推导出八种简便可行的迭代公式：（１）适应于矩形断面河槽的挖深式消力池池深；（２）圆形断面正常水深；（３）Ｕ形断面正常水深；（４）梯形断面正常水深；（５）矩形断面正常水深；（６）梯形断面临界水深；（７）无坎宽顶堰流量；（８）有坎宽顶堰流量。最后举出算例与试算法结果比较，完全一致。     

试用塞当定律由厂房宽浅断面水位流量曲线求坝址窄深断面水位流量曲线

在断面宽深比相差很大的情况下，已知厂房宽浅断面水位流量曲线，本文试用塞当定律求坝址窄深断面水位流量曲线。     

宽浅式U形渠道正常水深的近似计算公式

U形衬砌渠道冻胀破坏的主要原因是受渠基土含水率以及温度场的影响[1].北方大型渠道较多地采用半填半挖甚至全填方的宽浅式U形渠道,这类渠道具有非常良好的抗冻胀破坏的结构特性.但其正常水深无法由基本方程直接求解,目前通常是采用试算等方法来求解,其缺陷是工作量大、误差大等.根据明渠均匀流基本方程,运用拟合的方法得到了宽浅式U形渠道无量纲正常水深的近似计算公式β=AαB,此公式具有形式简单、精确度高和使用方便的特点.     

溢流堰消力池水力近似计算

依据水跃理论,为减少试算法或图解法的繁杂计算,提出了求解消力池收缩水深与相应共轭水深的近似计算。直接求解收缩水深和共轭水深,并假定以池深等于乘以安全系数的共轭水深与出水渠水位之差,并用算例和算表加以说明,基本满足临界水跃要求,从而简化了消力池水力计算。     

衬砌渠道最经济断面的设计

衬砌渠道的最小费用设计包括与温度有关的开挖费用与在均匀流情况下的衬切费用之和的最小化。根据渠道各种断面参数，求得渠道边坡、底宽或直径、正常水深和费用。     

不冲不淤输水渠道优化设计方法研究

本文根据最小能耗率原理，以水流能耗率极小化作为目标函数，以渠道不冲不淤流速作为约束条件，建立了不冲不淤输水渠道优化设计数学模型，求解渠道底宽，水深，比降的优化值相应流速。最后用渠道实测资料对该优化模型进了检验，结果表明，优化计算值与实测值吻合较好。     

EKL型水文缆道设备观测资料的对比分析

近几年来,新疆伊犁水文水资源勘测局先后引进6台EKL型水文缆道设备,并分别应用于不同特性的河流,选择沙质河床和卵石河床组成断面的四个水文站进行测深、测宽及流量比测试验,通过对EKL设备的测深、测宽功能及流量实测资料进行统计分析计算,分析了该设备在沙质河床和卵石河床河流上的应用。通过分析得出:河床组成和河床质的分布对测深的影响较大,河床质粒和分布不同,对断面面积测验的影响不同,测宽误差对流量测验精度的影响不大。     

综合式消力池坎高与池深组合消能计算方法

现有底流消能计算中,综合式消力池坎高与池深组合计算的传统试算法十分繁琐,特别是坎上淹没系数计算需多次反复查表试算。为解决这一问题,通过无量纲原理、数学推导及MatLab软件数值分析,给出了坎上淹没系数简洁的高精度解析计算式,并通过对比分析得到该解析计算式最大相对误差仅为0.405%;同时还给出了跃后共轭水深的高精度解析计算式。在考虑消力池深与消力坎的组合消能影响下,给出简洁的无量纲消力坎坎高的解析计算式,并通过MatLab软件给出了无量纲坎高随无量纲单宽流量、下游水深以及消力池池深之间的二维曲面关系图,依据大量数值计算成果,给出了最不利消能工况下的坎高极值计算式。最后通过2个实例计算对比,可见所提出的简洁算法精度高且方便快捷,为工程实际设计提供了参考。     

平底抛物线形复合渠道水力最佳断面及实用经济断面统一设计方法

大中型渠道常采用平底抛物线形复合渠道断面形式进行设计,但任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道的湿周计算理论上无解析解,致使任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面及实用经济断面无统一设计方法。现有的文献,仅研究了给定幂律指数情况下的平底抛物线形复合渠道断面,并没进行全局范围内的研究。本文首先采用高斯超几何函数给出了任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道湿周的解析计算式,再以水面宽度与水深的比率、渠部底宽与水深的比率及水深为变量,利用拉格朗日乘数法建立了平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面求解方程;进一步根据实用经济断面与水力最佳断面的关系建立了平底抛物线形复合渠道的实用经济断面求解方程。本文不仅给出了全范围内连续变化的任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面及实用经济断面统一设计方法,直接计算公式及数据表格,而且得到了平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面中的最优幂律指数为3,从而取得全局水力最佳断面。本文结果可供大中型渠道规划设计参考应用。     

突然扩散水跃方程的改进与比较

为研究突然扩散水跃方程的特性,根据动量守恒原理,在回流区平均水深作为代表水深的假设下,推导了突然扩散水跃的一般方程。在改进了回流区平均水深具体表达式的基础上,得到了突然扩散水跃的新方程,并给出了有关参数的确定方法。将已有的和改进的突然扩散水跃方程求得的共轭水深比与试验结果进行了比较,结果表明:不同突扩比时改进后的方程求得的共轭水深比与试验结果的平均相对误差和最大相对误差最小,计算精度最高;且改进后的方程具有显式解,计算方便。因此,改进后的方程可用于突然扩散水跃共轭水深的水力设计。     

沙质推移质断面输沙率计算方法

当今众多推移质计算公式 ,其成果都与实际难符。本文对泥沙统计理论建立的单宽输沙率公式、给各符号的确定方法进行了优选 ,只需根据水文站日常测验中得到的有关资料 ,即可求出单宽输沙率的沿河宽分布曲线 ;沿河宽积分 ,则可求得相应断面推移质输沙率。本方法与各家公式对比 ,其成果接近恩格隆公式 ,经长江三个站实测资料验证 ,实际误差与当前测验精度一致。具有实用意义。     

整治水位与整治线宽度组合初探

本文提出了整治水位与整治线宽度组合的概念并利用数学模型参数调整方便，运行速度快的优点，采用河流泥沙数学模型，对整治水位与整线宽度的各种组合所引起起的航道冲过程进行概化研究。     

泄水建筑物反弧急流水深的显式解

泄水建筑物反弧急流水深是泄水工程下游水流衔接、反弧半径设计、反弧段动水压力计算的重要参数。本文的目标就是探讨具有足够精度又计算方便的泄水建筑物反弧急流水深计算方法。在利用恒定急变流的能量方程对于泄水建筑物的反弧水流进行分析基础上,对恒定急变流的能量方程建立的反弧段水深方程,通过级数展开近似处理,得到泄水建筑物反弧急流水深的显式解。精确解和显式解的误差分析表明,当急变流流速系数在0. 85到1. 0之间变化时,反弧急流水深的误差随着流速系数的增大而减小;当流能比在0. 01到0. 3之间变化时,反弧急流水深的误差随着流能比的减小而减小。建议的公式最大误差小于1. 85%。可见,在实际工程的参数变化范围内,本文建议的泄水建筑物反弧急流水深的显式解形式简单、计算方便、又具有足够的精度,因此可应用于实际工程泄水建筑物反弧急流水深的水力计算。     

大单宽流量低傅汝德数收缩墩底流消力池的试验研究

为解决大单宽流量、低傅汝德数底流消能中存在振荡水跃,进而导致消力池内流态不稳定、水面波动大、消能率低等问题,采用模型试验的方法,对在消力池前设置收缩墩后的收缩扩散与底流复合消力池进行了研究。结果表明:设置Y型收缩墩后消力池内呈较为稳定的收缩射流与淹没水跃的三元复合流态,水流更为稳定,振荡水跃消失,可有效解决池内的水流间歇性振荡和水面大幅波动等问题。同时,设置收缩墩后,可有效降低池内最大临底流速,由近30 m/s降至约20 m/s。消能率由60.93%提升至66.61%,消能效果显著。此外,下游河道冲刷大大减小。最不利冲刷工况下的2年一遇洪水时,基岩最大冲深由近32.0 m降为5.6 m。消力池前设置收缩墩,对于因受地形地质等客观条件限制,无法通过改变池长池深来解决大单宽低傅汝德数的底流消能问题,提供了一种新思路。     

用平均水深代替水力半径的流量计算误差的探讨

本文通过对用曼宁公式推求流量时,用断面平均水深代替水力半径,给计算的流量成果带来的误差。对不同形状断面的流量计算的误差进行了分析,根据《水文资料整编规范》对水位流量关系水力因素法定线指标,系统误差不超过2%的规定,给出了矩形、等腰三角形、"u"形等不同断面形状可采用断面平均水深代替水力半径进行流量计算的最小宽深比。对用曼宁公式推求流量起到了进一步的指导作用。     

实测流量成果表中水面宽数据的检查

本文主要论述通过编程根据实测大断面成果表来检查实测流量成果表中水面宽的数据的合理性。具体方法为根据实测大断面成果表生成起点距面积检数表，再根据实测流量成果表中的基本水尺水位来检索左右起点距，计算出水面宽，与实测流量成果表中的水面宽进行比对，检查其合理性，进而检查相关联的断面面积、平均水深、流量等数据，为水文资料整编成果的审查提供质量保证。文中主要介绍了两种方法，一是根据实测大断面成果表检查原始测流数据中的左右起点距，二是根据实测大断面成果表检查实测流量成果表中水面宽数据，均能达到检查流量计算成果的目的。