U形渠道水力最优断面的计算

根据明渠均匀流理论，推求了U形渠道的水溶流量关系和水力最优断面，并通过算例比较证实，U形渠道可以大幅度的节约土地面积。     

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。     

抛物线形断面明渠的水力计算探讨

从工程实际出发，提出了特殊的渠道断面－抛物线形断面，根据数学分析和水力学原理，给出了抛物线形横断面尺寸，纵坡，糙率等既定条件下其在正常水深求解的收敛迭代公式，同时，水力公式求解精度高，迭代次数少，避免了传统算法反复试算的弊端，在工程设计上具有参考价值。     

立方抛物线形渠道水力计算的显式计算式

立方抛物线形渠道正常水深方程是超越方程,通过选择适当的变量及曲线拟合得到了立方抛物线形断面的正常水深的显式公式,可代替图解、试算等方法。该公式形式简洁、准确,特征水深为0.01~2.00 m的最大相对误差约为0.6%。     

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。     

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。     

半立方抛物线形渠道正常水深的近似计算公式

针对目前半立方抛物线形断面渠道正常水深计算存在的计算过程繁琐复杂、求解成果精度不高等问题,经对正常水深基本计算方程的变形整理,通过引入无量纲水深及特征参数,采用优化拟合的方法,取标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算,得到了表达形式简单、计算过程简捷、实用范围广、便于工程设计人员实际应用的近似计算公式。误差分析及算例计算表明：拟合公式的最大相对误差仅为0.261%,完全满足实际工程的设计精度要求。该近似计算公式为半立方抛物线形断面渠道正常水深计算提供了更加有效的计算方法,具有应用推广价值。     

抛物线形及悬链线形断面明渠的水力设计

研究推导抛物线形、悬链线形明渠横断面尺寸直接求解公式；并且给出了若其横断面尺寸既定，通过任一流量时相应正常水深求解的迅速收敛的迭代公式，计算简便、准确。     

抛物线形渠道正常水深的直接近似计算公式

针对求解抛物线形断面输水渠道的正常水深十分困难这一问题,通过对其均匀流方程进行数学变换,应用拟合方法得到了抛物线形断面正常水深的近似计算公式。该公式形式简捷、结论准确,在工程常用范围内［0.01≤hP≤2.0］最大误差小于0.51％,满足工程精度要求。     

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。     

三种抛物线形断面收缩水深的直接计算公式

为了得到半立方、平方、立方抛物线形断面收缩水深的直接计算公式,通过对这3种抛物线形断面收缩水深的基本方程恒等变形,得到了一个无量纲收缩水深的高次方程。该方程无法直接求得其理论解,而继续推导得到了无量纲收缩水深的迭代公式。且利用1stopt软件,基于遗传算法,对给定非线性函数模型进行参数优化拟合,建立了半立方、平方、立方抛物线形渠道收缩水深的直接计算公式。误差分析和实例计算结果表明:在工程常用范围λ∈[0.01,0.6]内,半立方、平方、立方抛物线形渠道收缩水深的最大相对误差分别仅为0.064%,-0.091%,0.136%,直接计算公式形式简捷、精度高、使用范围广。     

三种抛物线形渠道共轭水深的显式计算公式

为了得到半立方、平方、立方抛物线形渠道共轭水深的显式计算公式,对这3种抛物线形渠道的水跃方程进行恒等变形,利用临界水深介于跃前水深和跃后水深之间的性质,得到了无量纲跃前水深x和无量纲跃后水深y之间的关系式,进一步分别得到其迭代公式。在工程常用范围内,利用excel拟合得到其迭代初值,提出了一套抛物线类渠道共轭水深的显式计算公式。最后,实例及误差分析表明半立方、平方、立方抛物线形断面无量纲跃前水深x、无量纲跃后水深y最大相对误差分别为0.25%,-0.23%;0.17%,-0.29%;0.31%,0.39%。公式物理概念清晰,计算简捷,精度高,适用范围广。     

抛物线形断面渠道收缩水深的直接计算方法

通过对抛物线形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形,得到了快速收敛的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用,得到抛物线形断面收缩水深的直接计算公式.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0.12%,直接计算公式形式简捷、精度高、适用范围广.     

渠道水力计算的简捷方法

1 问题的提出 在工程中,常需通过水力计算来确定渠道的断面尺寸,计算的基本依据是明渠均匀流公式。如果把渠道基本水力要素b、h、m等代入公式,则有: 从公式的形式看,它是高次方程,很难直接求出b或h。因而,传统的计算方法有试算法、图解法、查表法等,计算过程繁杂,且图解、查表需要很多资料,也易出错。笔者     

设计渠道过水断面简捷法

本文着重从渠道断面的安全，经济，施工和水力最佳断面等条件，综合考虑确定合适的宽深比β，利用明渠均匀流公式进行变换，推导出设计渠道过水断面的计算公式，使渠道水力计算过程得到简化。本文介绍的方法，可快速简捷地设计出渠道过水断面。     

明渠均匀流渠道断面设计公式推导

根据文中推导出的明渠均匀流渠道断面设计公式，对渠道断面进行设计。若渠道流量Ｑ、糙率ｎ、底坡ｉ、边坡ｍ，宽深比ａ均为既定，则渠道断面尺寸ｈ，ｂ可一次直接求解。     

抛物线形渠道的水力特性

通过积分和数值积分研究了n次抛物线形渠道湿周的计算,根据明渠均匀流理论研究了n次抛物线形渠道的正常水深;根据明渠临界水深和水跃共轭水深的理论,研究了n次抛物线形渠道的临界水深、弗劳德数以及水跃共轭水深的计算方法。给出了n次抛物线形渠道湿周、正常水深、临界水深、弗劳德数和水跃共轭水深的通用计算式,给出了水跃共轭水深的迭代式,证明了迭代式的收敛性,通过实例验证了计算式的正确性。本研究提出的n次抛物线形渠道的正常水深、临界水深、弗劳德数和水跃共轭水深的计算方法具有通用性,计算简单、精度高,可以应用于实际工程。     

U形渠道平底抛物线形量水槽的研究

前言U 形渠道在国内已广泛应用,但 U 形渠道的量水问题尚未得到满意的解决。我们针对泾惠渠灌区斗渠以下清水、浑水、冰水交替灌溉的情况,通过大量室内试验及现场测定,提出了适合 U 形渠道测流的平底抛物线形量水槽。(一)平底抛物线形量水槽的构造根据我国北方灌区渠道输沙、过冰的特点,以及量水建筑物应有的量水精度、幅度、坚固性、少壅水、工程量小等要求,提出了三种新型量水设备:平底三角形量水槽、平底 U 形量水槽和抛物线形量水槽。经过水力试验造型,以平底抛物线形量水槽为     

计算机在渠道横断面水力计算中的应用

在计算道横断面时，通常采用查表法，试算采用查表法，试算法或两种方法相结合，查表法的缺点是比较繁锁且精度不高，试算法计算虽没有难度，但费时费力，往入进行多次试算，仍得不到所需的结果。为了提高工作效率使用计算机程序计算，明显提高了计算精度和计算速度。