圆弧底渠道水力最佳断面及其实用经济断面

介绍了圆弧底渠道水力最佳断面计算公式、圆弧底渠道的外切梯形渠道水力最佳断面及圆弧底渠道的实用经济断面,对比了圆弧底渠道与外切梯形渠道水力最佳断面及梯形渠道实用经济断面的有关指标。结果表明:《渠道防渗工程技术规范》规定的U形渠道断面及弧底梯形渠道断面并不是水力最佳断面,且距水力最佳断面甚远,圆弧底渠道水力最佳断面水深通过圆心,而规范规定的U形渠道水深比半径大得多,弧底梯形渠道水深比半径小很多,这样便使圆弧底渠道的优势大打折扣。圆弧底渠道水力最佳断面比梯形水力最佳断面优越,规范规定的圆弧底渠道实用经济断面偏离水力最佳断面较远。     

平底蛋形断面隧洞正常水深直接计算方法

平底蛋形断面具有施工相对简单、适应性强的特点,但断面形状较复杂,正常水深计算需要求解超越方程,计算过程繁琐且无法直接求解。利用面积分割法计算出普通平底蛋形断面的水力要素方程,得到3种典型断面的过水断面面积、湿周和水深方程。根据正常水深基本方程和优化拟合理论,推导出求解3种平底蛋形典型断面正常水深超越方程的直接简化计算公式,并进行公式精度分析。结果表明,直接简化计算公式具有形式简单、计算方便、精度高的特点,在适用范围内正常水深相对误差最大值仅为0.34%。     

复合断面渠道水力最佳断面及实用经济断面设计

根据水力最佳断面基本概念,推求了复合断面渠道水力最佳断面及实用经济断面的计算公式。并通过算例比较证实,复合断面水力最佳断面的面积和水面宽度比梯形水力最佳断面的小。对于挖方渠道,具有开挖工程量小和水面蒸发量少的优点,便于生产实际中应用。     

抛物线形断面最优水力参数及方程指数计算方法

针对目前抛物线形断面最优水力参数及抛物线方程指数计算尚没有比较系统研究成果的问题,通过对该种断面均匀流方程的变形整理及近似积分计算,得到了抛物线方程指数一定情况下明渠过水断面最优水力参数的简化计算公式,并通过对简化公式的进一步分析整理,给出了当渠道其他参数(流量、比降及糙率)一定情况下抛物线形断面的最优方程指数为3.35。精度分析及算例计算结果表明:最优水力参数的提出将为该类断面的进一步优化设计提供可靠依据;最优抛物线形断面比其他水力最优断面经济指标更好。     

抛物线形断面渠道收缩水深的解析解

通过对抛物线形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形 , 得到的无量纲收缩水深是一个典型的一元四次方程式。根据一元四次方程式的解得到抛物线形断面的收缩水深的解析解表达式,为求解抛物线形断面的收缩水深提供了一种新的解法。该解析公式形式简洁、结果准确、适用范围广,克服了目前查图、查表及试算迭代法的缺点。     

几种典型渠道断面的实用经济性对比分析

为了方便工程中对不同渠道断面的选用，解决水力最佳断面不便于施工、经济性较差的问题，对典型渠道断面的相关研究进行总结和分析，结合实例对比了几种渠道断面的优缺点和适用范围。结果表明曲线形渠道断面在水力性能和抗冻胀性能上总体优于折线形渠道断面，其中抛物线形渠道实用经济断面在同等条件下断面面积最小为 12．46ｍ2，最大设计流速为 2．09ｍ／ｓ，设计流速 Ｕ形和抛物线形接近，二者性能较好，但施工难度相对较高。实际工程中，要做好技术投入和经济投入的平衡，需根据具体的工程规模、水文地质情况及施工条件选择合适的断面型式。     

立方抛物线断面渠道收缩水深的直接计算方法

流速最大、水深最小的收缩断面上水力要素的确定,对于分析判断渠道内水流衔接状态、水跃位置及最大平均流速等都至关重要。通过对立方抛物线形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形, 选择适当的变量及曲线拟合得到了立方抛物线形断面的收缩水深的直接计算公式。经过误差分析及实例计算,表明在工程常用范围内,收缩水深的最大相对误差仅为0.22%, 直接计算公式形式简捷、精度高、适用范围广,它将给设计人员带来极大的方便。     

抛物线断面河渠正常水深的近似计算公式

抛物线断面河渠正常水深方程形式复杂,解析解求解困难。通过对抛物线形渠道正常水深方程进行恒等变形,对已知量进行整合,得到快速收敛的无量纲迭代方程式,再用优化拟合分析的方法选取迭代初值,由不动点迭代法提出了无量纲正常水深近似计算公式。误差分析结果表明：抛物线形断面河渠正常水深近似计算公式简单、精确,在工程常用范围内相对误差小于1%,满足工程要求。     

明渠水力最佳断面的比较

本文从水力学角度推导了Ｕ形、悬链线形及抛物线形明渠的水力最佳断面，用ｎＱ／√ｉ的函数形式表示各种渠道的最佳水力断面 断面面积、湿周和水力半径，通过与工程中较常采的梯形及矩形渠道断面比较得出：明渠水力最佳断面按优排序为Ｕ形、悬链线形、抛物线形、梯形（ｍ＜４／３、矩形、梯形（ｍ＜４／３）．     

立方抛物线形渠道水力最优断面研究

根据明渠均匀流理论, 推求了立方抛物线形渠道正常水深与流量的关系的计算公式及其水力最优断面所满足的条件.与其它形式断面渠道的比较结果表明, 立方抛物线形断面渠道也是一种水力较优的输水渠道.     

圆形断面水跃共轭水深的迭代计算方法

基于圆形过水断面的几何特点与棱柱体水平明渠的水跃方程,推导出圆形断面的水跃方程。通过数学变换,得到了圆形断面水跃共轭水深计算公式。针对具体算例,采用图解法与迭代计算相结合的办法对圆形断面的共轭水深进行了求解。算例表明,该计算方法简单、结果精确,便于推广应用。     

基于MATLAB的常见断面收缩水深的计算方法

断面收缩水深是水力计算中所需的重要参数之一,采用MATLAB语言编程,通过具体实例,给出梯形、无压流圆形、平方抛物线形、立方抛物线形4种常见断面形式下求解收缩水深的方法。因为它们都是直接采用理论公式进行计算,故较之传统的计算方法包括试算法、图解法等计算过程简单、精度较高、方法易掌握。     

无资料或少资料区河流流量监测与定量反演

河流流量是流域水循环和水文计算的关键因素,受复杂地形、恶劣气候或经济、政治等因素的影响,无资料或少资料区水文站点的建设、维护和流量测量极为困难。为解决上述问题,将常见的河道过流断面概化为三角形断面和幂函数型断面两种形态,通过水力分析建立水面宽与流量函数关系的一般表达式,结合实时、高效、观测范围广和数据量大的遥测技术,提出了一种适用于无资料或少资料区的、水力学与遥感相耦合的径流反演方法,并基于模型实验和野外实测资料对提出的方法进行了校验。根据模型实验水面宽反演的56组流量,相对误差平均值为18.77%;其中,40组数据与实测流量的相对误差小于20%,占比为71.43%。根据野外实测水面宽反演的流量,相对误差平均值为20.71%;其中,64.66%的数据与实测流量的相对误差小于20%,86.03%的相对误差小于30%。本文提出的方法能够较为准确地反演河流流量,为无资料或少资料区径流的实时高效监测提供了一种解决方案。     

梯形断面收缩水深的简化计算法

针对目前求解梯形断面收缩水深存在的计算繁琐、精度不高、适用范围小等问题,通过引入无量纲水面宽度,在对梯形断面收缩水深计算公式变形整理的基础上,经对式中复杂隐函数方程的优化拟合,获得了表达形式简单、计算简捷、求解成果精度高（最大拟合误差仅为0.42%）、适用范围广的简化计算公式。     

马蹄形过水断面临界水深的迭代计算

蹄形过水断面是无压隧洞较常采用的断面形式之一,其几何图形由多段圆弧曲线构成,过水断面水力要素须由分段函数表示,水力计算困难。导出了标准Ⅰ,Ⅱ型马蹄形过水断面水力要素分段计算公式和临界水深迭代公式,并提出判别临界水深范围的分界流量,便于生产实际中应用。水力要素的计算结果在特征水深点是吻合的,由此证明水力要素分段公式在特征点的连续性和正确性。     

平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的直接求解

平底Ⅰ型马蹄形断面由于其形状及其尺寸容易控制,是水利水电工程中较常采用的断面形式之一,但其临界水深是超越方程,无解析解。为此,通过对平底Ⅰ型马蹄形断面临界流方程进行数学变换,对无量纲临界水深和无量纲参数之间的关系进行研究分析,应用拟合原理得到了平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的近似计算公式。该公式克服了传统的试算法或查表法存在的计算繁琐、依赖图表、误差较大等缺陷。在工程的常用范围内(即临界水深与拱顶半径之比：0相似文献   

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

据多年实测大断面的资料统计,分析了各河段的河槽特性水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系.高村以上游荡性河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;反之艾山以下为窄深型河流.在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有"多来多淤多排"的输沙特性,窄深型河流在洪水时具有"多来多排"输沙特性.河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是通过河宽的沿程变小,流速增加,洪水的输沙能力沿程增强.其底沙的运动速度比洪水传播的慢是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因.     

普通城门洞形断面临界水深的近似计算方法

 普通城门洞形断面临界水深的计算需求解高次隐函数方程,理论上无解析解,传统的图解法或者试算法计算过程复杂,费时费力。通过引入无量纲临界水深,对城门洞形断面临界水深的基本方程进行恒等变形,根据优化拟合原理,得到临界水深的近似计算公式。误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,临界水深的最大相对误差小于0.39%。该公式形式简捷、精度高、适用范围广。     

小开河灌区渠道的输水输沙特性①

依据小开河灌区运行10 a来的资料,总结灌区引水引沙条件和渠道断面特性,研究干渠不同渠段的引水分布特征和泥沙长距离输送、淤积特性。根据断面实测流量资料,给出输沙渠不同渠段的河宽、水深、流速、水力半径等水力参数与流量关系的水力几何形态指标,进而得出小开河灌区不同渠段的水流挟沙力与流量的关系。计算结果表明,设计流量下小开河灌区输沙渠沿程输沙能力变化不大,输沙渠中段由于渠道宽度较大,相同流量条件下的输沙能力较上、下段偏小约2 kg/m3。