应用曼宁公式进行明渠水力计算的误差分析

应用曼宁公式进行流量计算时,当宽深比＞100时,水力半径可以用断面平均水深代替.通过分析不同断面形状的明渠均匀流流量计算产生的误差,提出了用断面平均水深代替水力半径进行计算的适用条件.     

明渠水流临界水深计算

在明渠水力计算中,常需要计算临界水深,以判别水流流态。工程上常用试算、图解等方法求解,极不方便,且精度不高。文章推导较简捷的公式,对梯形、矩形和圆形断面,采用通用的计算程序,以期达到准确的计算结果。     

天然复式河道的流量计算

漫滩水流在天然河道中极为常见，尤其在冲积平原地区。漫滩水流的水位流量关系将和一般的明渠流有所不同，使过水能力的估算较一般的明渠流困难，采用以水深平均的Navier-stokes方程为基础的漫滩水流计算方法，通过对动量交换法和摩阻因子的研究，针对某天然复式河道的具体条件，在考虑床面粗糙度的条件下，计算出漫滩洪水垂线平均流速横向分布，进而计算出断面过流流量，并得到水深与流量的关系。     

局部水头损失对明渠非均匀流水面曲线的影响

对于有局部阻碍的明渠恒定非均匀流，考虑局部水头损失后的水面曲线变化的研究目前比较少，局部水头损失的表达式也不统一。这不仅不便于统一确定局部水头损失系数，也不便进行考虑局部水头损失后的明渠恒定非均匀流水面曲线变化规律的定性分析。通过对缓坡明渠上的水面曲线进行试验和数值计算研究发现，当水流通过局部障碍物时，缓坡明渠水面曲线为有局部下降的a1型壅水曲线。     

梯形明渠水跃共轭水深的直接计算方法

针对目前计算梯形明渠共轭水深的求解公式存在计算过程复杂、精度低、适用范围小三大弊端,提出一种新的直接计算公式.通过引入一个量纲一参数——单位水面宽度,对梯形明渠共轭水深的水跃方程进行恒等变形,得到了计算梯形明渠共轭水深的迭代公式,再与合理的迭代初值进行配合使用,推导出梯形明渠共轭水深的直接计算公式,误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内最大相对误差仅为11％.与现有计算公式比较,该直接计算公式形式相对简捷,适用范围广,计算精度高.     

水面曲线的定性绘制

无论是大专院校的学生，还是工程技术人员，水面曲线的绘制问题，普通感觉很难本法，水力学教学大纲中将此部分内客列为教学的难点。为此，本人不断探索，终于摸索出一种简单的办法。一、正常水深线与临界水深线1、临界水深线：发生临界流时的水深称为临界水深h。，它与渠槽底坡无关，因此临界水深线（K－K线），不但与渠底线相互平行，而且在变被时它们的间距始终保持不变。2、正常水深线：发生明渠均匀流时的水深叫作正常水深ho，它与渠道的底坡有关，坡度愈陡ho愈小；坡度愈缓优愈大，即正常水深线（N一N线）就愈高。理论上的取值范围…     

水力半径取值及衍生误差分析

针对不同形态的单一河道断面,计算分析了各种情况下用断面平均水深代替水力半径的相对误差,及其在流量计算和水面线计算中的衍生误差.研究发现,采用断面平均水深代替水力半径进行水力计算,不同的断面形态在不同的宽深比下其相对误差和衍生误差区别很大.因此,在水动力学计算中,水力半径不可以用其他变量来近似.     

梯形明渠临界水深的直接计算方法

通过引入一个无量纲参数——单位水面宽度，对梯形明渠临界水深的基本公式进行恒等变形，得到计算梯形明渠临界水深的迭代公式，再与合理的迭代初值配合使用，推导出梯形断面临界水深的直接计算公式，在梯形断面全部范围内最大相对误差小于0．082％．误差分析及实例计算表明，该直接计算式形式简单，适用范围广，计算精度高．     

侧槽溢洪道变量流段水面衔接的计算与控制

对水面线的不同计算式进行对比分析，并建立水面衔接控制方程，通过理论分析及典型工程的计算，说明侧槽变量流水面衔接计算和控制与等量流不同，它不仅取决于出口断面控制水深，而且与槽内控制水深及特征值有关，水面线计算也具有自身的特征。     

侧槽溢洪道变量流段水面衔接的计算与控制

对水面线的不同计算式进行对比分析，并建立水面衔接控制方程．通过理论分析及典型工程的计算，说明侧槽变量流水面衔接计算和控制与等量流不同，它不仅取决于出口断面控制水深，而且与槽内控制水深及特征值有关，水面线计算也具有自身的特征．     

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.     

明渠六圆弧蛋形断面临界水深和收缩断面水深的计算

根据明渠恒定非均匀流理论,按照分块计算面积的方法,详细推导了六圆弧蛋形断面临界水深和收缩断面水深的迭代计算公式,并根据优化拟合研究了临界水深的简化计算方法.提出了4种工况下临界水深和3种工况下收缩断面水深的迭代计算公式,给出了已知流量条件下相对临界水深与相对流量的关系和已知临界水深条件下相对临界水深与相对断面面积的关系,得出了两种简化计算公式.通过算例验证了临界水深两种简化公式的正确性,其最大误差分别为1.6%和0.8%,满足工程设计需求.     

坎深和入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的试验研究

采用水力学试验方法,对跌坎型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布以及临底流速进行了分析.并对影响消力池水力特性的跌坎深度和水流入池角度进行了研究.研究表明跌坎型底流消能工能有效改善消力池内的水力学指标,但跌坎深度和水流入池角度对其影响较大.因此,如何确定消力池的跌坎高度和水流入池角度是进行消力池设计的关键.     

降雨型泥石流对沟床侵蚀的水力学机理

为解决降雨型泥石流对沟床的侵蚀和重塑机理,以水文学为基础,在科学表征泥石流流深的前提下,借助水力学理论,分析了沟床在泥石流流动剪切和渗流水压耦合作用下的侵蚀机理,研究了泥石流流动剪应力、沟床基质孔压、泥石流静压及沟床自重作用的计算方法,给出了沟床侵蚀临界深度表达;借助算例阐明了流域降雨特征、沟道几何参数以及泥石流性质对泥石流流态及侵蚀力的影响规律,展示了沟道侵蚀曲线和侵蚀量的计算方法.结果表明：(1)泥石流侵蚀能力随沟床基质埋深的增加而下降,并在临界深度处消失;(2)不同降雨条件、沟谷特征和泥石流性质下的临界侵蚀深度因流深流速的差异而不同,越利于流深流速增大的流域沟道条件则越利于侵蚀的进行.     

Optimal control problems related to the navigation channel engineering

The navigation channel engineering poses optimal control problems of how to find the optimal way of engineering such that the water depth of the channel is maximum under certain budget constraint, or the cost of me en-gineering is minimum while certain goals are achieved. These are typical control problems of distributed system gov erned by hydraulic/sedimentation models. The problems and methods of solutions are discussed Since the models, usually complicated, are nonlinear, they can be solved by solving a series of linear problems For linear problems the solutions are given. Thus the algorithms are simplified.     

雪卡水电站长引水渠道的水力瞬变计算

在雪卡水电站长引水渠道的水力瞬变计算中,应用一维明渠非恒定流方程及其相应的初边界条件,通过数值求解进行电站长引水渠道各种工况运行下的水力设计,并进行了复核计算.重点研究了在机组增、甩负荷时,瞬变运行状况下的非恒定流运动,对工程是否采用溢流侧堰进行了对比计算,得到了电站各种运行工况下渠道瞬态水面线、流速、前池侧堰的溢流过程线等,为合理确定渠道断面尺寸、比降、前池大小、侧堰宽度、堰顶高程及压力钢管进口高程等提供了依据.比设计《规范》提供了更全面、更合理的水力信息,又弥补了水工模型试验模拟长距离输水的缺陷,建议在同类工程中推广使用.     

主变量牛顿法──水力计算中的一种实用牛顿法

本文从牛顿法求解方程的基本原理出发，针对水利和港航工程如汊道分流、临界水深、水面壅高等计算中所遇到的含自变量的隐函数试算问题，提出主变量牛顿法。通过实例计算表明，主要量牛顿法是水力计算中较实用、较快速的方程求解法。     

深海液压阀控热液采样器的研究

为了提高深海热液采样器的可靠性，提出了一种液压阀控式新型热液采样器的结构原理.热液采样器的流体控制单元采用了耐高温高压的海水液压电磁阀.从密封与润滑形式、气蚀抑制措施及材料选择方面介绍了研制深海液压阀的关键技术，进行了深海电磁铁的结构设计、深海电磁阀的结构设计，并就液压阀控式热液采样器的工作原理加以具体阐述.结果表明，相比步进电机驱动的热液采样器，液压阀控的热液采样器具有结构简单可靠性高的优点.热液采样器及其深海电磁阀可以满足深海热液口科学调查的要求.     

时域条件下填埋场导排系统水位变化规律

针对填埋场渗滤液入渗量随降雨量、垃圾含水量等因素不断变化这一问题,在扩展的Dupuit假定基础上推导导排系统瞬态水位计算方法.当入渗量恒定时,采用该方法计算的最终结果和稳态计算结果趋于一致.通过与Korfiatis等［10］的室内实验结果比较,该方法是合理和相对准确的.通过参数分析发现,对于排水系统来说,排水距离越长,达到稳定水位所需要的时间越长,适当增加排水系统的坡度可以非常有效地控制水位深度;在渗透系数减小到一定程度后,会导致水位的大幅增加.