非标准马蹄形断面隧洞的水力计算研究

马蹄形过水断面为无压隧洞较常采用的形式,但断面形式复杂使其水力计算变得十分困难。通过数学推导,给出了6圆弧马蹄形断面的水力要素计算公式;分别采用谢才公式和临界流方程,推导了顶拱和上侧拱所对应的圆心角的迭代公式,进而给出了正常水深和临界水深的计算公式,并将之应用于引汉济渭工程秦岭无压隧洞的水面线计算之中。结果表明:水面线形态与定性分析结果相符,计算简单、结果可靠,可为工程实例中类似断面形状的水力计算提供参考。     

无压流圆形断面临界水深的新近似计算公式

无压流圆形断面临界水深的计算需求解高次隐函数方程,不易于直接求解,现有的近似计算公式计算过程复杂,误差大,适用范围小。通过引入无量纲临界水深,对无压流圆形断面临界水深的基本方程进行恒等变形,并应用优化拟合原理,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0.552%,该公式形式简捷、精度高、适用范围广。     

圆形断面临界水深的近似计算公式

通过对圆形断面临界流方程进行数学变换,得到圆形断面临界水深的近似计算公式,在工程常用范围内其最大相对误差小于0.86%。与现有的计算公式进行比较,结果表明该近似计算公式形式简单,计算精度高,使用方便。     

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。     

普通城门洞断面正常水深的近似计算式

 普通城门洞形过水断面是泄洪隧洞较常采用的断面形式之一,其几何图形由槽形与圆弧曲线构成,过水断面水力要素为分段函数,正常水深的计算无论是查图表法还是迭代试算法都比较繁琐,计算误差较大,且依赖图表, 不便于应用。为此,通过城门洞形断面均匀流方程的数学变换,并对引入的无量纲参数与相对临界水深的关系进行分析及计算,应用逐步优化拟合原理进行分段拟和,得到了城门洞形断面均匀流水深的直接计算式。实例计算及误差分析表明：在工程实用范围内（正常水深与拱顶半径之比在1.00到1.80之间）,该公式最大相对误差仅为0.40％,且该式物理概念清晰明确、公式形式简捷,能为工程设计及水工设计手册的编制提供有益的参考。     

悬链线形渠道正常水深的线性计算公式

悬链线形渠道是输水工程中新兴的渠道断面形式,其正常水深是渠道设计、运行管理的重要水力要素,但其基本方程为超越方程,数学上无解析解。目前其正常水深计算仍然存在过程繁琐、误差较大和公式复杂等缺陷,在总结前人研究的基础上,根据悬链线形水力最优断面特点,结合工程实际应用情况,合理地确定了公式的适用范围。通过对悬链线形断面均匀流基本方程进行数学变换,对引入的无量纲参数与无量纲水深的关系进行分析和计算,应用曲线拟合和优化原理提出悬链线形渠道均匀流正常水深的线性计算公式,在工程常用范围内计算正常水深的最大相对误差小于0.583%。该线性计算公式形式简单、精度高、适用范围广。     

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。     

大流能比条件下低坝戽流的界限水深计算研究

消力戽水力计算的主要任务之一是确定临界戽流的界限水深,现有公式主要基于流能比K0.1的原型和模型试验资料给出。为了验证公式在K0.1条件下的适用性,基于低坝戽流的物理模型试验,对临界戽流的典型计算公式进行了系统地比较和分析,结果表明:现有戽底收缩水深经验公式由于导出条件的限制,在K0.1条件下的计算误差较大,进而影响界限水深的计算精度。因此,基于试验资料拟合给出流能比K0.28条件下戽底水深的经验公式。临界戽流界限水深的理论公式受压力校正参数精度的影响,在流能比K0.15条件下的误差较大,而经验公式能够适应较大范围的流能比条件,且计算精度较高,使用简单便捷。研究成果可为灌区低坝戽流消能的水力设计提供依据。     

标准Ⅰ型马蹄形断面水力特性的研究

为研究标准Ⅰ型马蹄形断面正常水深、弗劳德数和收缩断面水深的计算方法,根据明渠均匀流理论、明渠恒定非均匀流理论和能量方程,分析了标准Ⅰ型马蹄形断面的水力特性,提出了3种工况下的正常水深与流量关系、弗劳德数,以及2种工况下收缩断面水深的迭代计算公式,并通过算例给出了解题过程。研究成果计算简单、精度高,可以应用于实际工程。     

圆形无压隧洞的经济过水断面

圆形断面是无压隧洞常用断面形式之一。当引水流量Ｑ，衬砌糙率ｎ及底坡ｉ确定后，在满足一定净空面积及净空高度的条件下，所面尺寸按明渠均匀流公式计算确定，计算过程繁复，结果也往往偏大。本文从水力计算的角度导出了按一定面积比及余幅确定断在尺寸的方法     

计算机算法在求解复杂学公式中的应用

水利工程设计中，经常遇到求解收缩水深he、临界水深hk，和共轭水深h1（或h2）等问题，传统方法采用试算法或图解法，其计算过程复杂、繁琐、工作量大，且精度不高。本通过计算机（BorlandC）编程，建立公式求解的计算机算法模型，可快速准确地推求出数值结果，可供水利设计人员参与。     

沧州市2012年次降雨径流关系分析

通过沧州地区5个区域计算2012年汛期暴雨后各分区的产流量和实测径流量的对比,发现二者较接近。在对沧州市暴雨径流关系分析时,市区沿用P~R经验公式计算,非市区沿用(P+Pa)～H～R相关形式分区进行计算。     

不求导加速迭代法在消力池深度计算中的应用

消力池深度计算是底流消能工消能防冲计算的重要内容之一,出池河床无水状态在泄水建筑物运行之前实际存在。为了解决消力池深度计算的困难,构造池深差方程,介绍了不求导加速迭代法（弦截法）计算收缩断面水深的步骤,进而求得消力池深度。结果表明：消力池深度计算值最大对应的下游水深为 ht=φ ''-2/3hk。 研究成果对消力池设计具有重要意义。     

考虑扩散比影响的突扩水跃共轭水深计算研究

目前对突扩水跃消能中的跃后水深的理论研究还尚不成熟。根据已有文献的实验资料,对突扩式水跃回流区平均水深做出了假设,运用动量定理推导了计算突扩水跃共轭水深的理论方程,用实验资料确定了有关参数,得到了较高的精度计算方程,并利用实验资料与已有的几种共轭水深方程进行了比较。结果表明:新方程计算的跃后水深与实际更加相符。     

水库浸没区浅埋基础临界埋深的计算方法探讨简

 针对目前地基规范中尚无水库浸没区建筑物地基承载力计算的内容,通过分析水库浸没对建筑物地基的影响机理,并对浸没建筑物地基土体的物理力学特性开展试验研究,建立了水库浸没区建筑物地基弹塑体结构的计算模型。通过图示给出水库浸没区浅埋基础安全深度的求解方法,为水库浸没区建筑物处理区域范围划定提供参考。     

不同土壤结构对冻土深度影响探讨

根据我国北方某大型工程厂区内不同位置实测的12月至翌年3月的逐日冻土深度资料情况,证实了土壤结构对冻土深度有较大影响,并通过进一步分析,得到最大冻深在不同土壤结构中的影响系数。该影响系数可供工程设计人员参考使用,按不同土壤结构情况合理修正最大冻深值。     

拉森斯(Russenses)岩爆判据研究

Russenses岩爆判据是岩爆分析常用判据,为求出该判据中环向应力,先导出了krisch方程,借助于岩石应力状态分析,对岩体在不同的水平和垂直应力作用下发生岩爆的影响深度进行研究.结果表明,随着水平构造应力较垂直应力的增加,岩爆影响深度逐渐减少,垂直应力对岩爆影响显著.对Russeness岩爆判据进行推广,建立了用洞室埋深来表示的岩爆判据,得到了发生岩爆的临界埋深公式.该公式反映出岩性对岩爆的影响,验证了岩爆发生条件是高地应力和岩石脆弹性的论断.     

水库浸没勘察研究工作的新思路

在水库浸没勘察工作中，对粘性土的结合水动力学特性进行了较深入的研究。在明确次生盐渍化临界深度和作物耐渍深度两个主要概念的基础上，提出水库浸没预测的评价标准，并最终得出较符合实际的成果。     

水库浸没区浅埋基础临界埋深的计算方法探讨

针对目前地基规范中尚无水库浸没区建筑物地基承载力计算的内容,通过分析水库浸没对建筑物地基的影响机理,并对浸没建筑物地基土体的物理力学特性开展试验研究,建立了水库浸没区建筑物地基弹塑体结构的计算模型。通过图示给出水库浸没区浅埋基础安全深度的求解方法,为水库浸没区建筑物处理区域范围划定提供参考。     

管道穿河埋深综合判定

管道穿河的埋深问题一直是岩土工程勘察的重点问题,埋深过浅会导致洪水来临时,管道被冲刷露出,造成安全问题;埋深过深会增加不必要的经济浪费。但是对于埋深计算,一直没有相关规范出台,实际应用中多是相关经验公式粗略估计。这些经验公式常由于假设或使用条件的限制,存在较大的差异。在综合考虑各公式计算前提的基础上,评判该前提条件对计算结果的影响,并依此锁定埋深计算的上下限之间的差值,为最终可靠的断定埋深提供了重要的参考。