明渠渐变流水面曲线计算方法探讨

明渠水面线的计算是水利工程设计中的水力计算问题之一,每一个设计工作者都已掌握。然而已知的和习惯的计算方法并非是简便、最好的方法,本文中对平均水力坡降了的理论分析和实例计算都有力地说明了这点。一、明渠渐变流水面线计算方法及比较明渠渐变流水面线计算方法有微分法(分段求和法)和积分法两类,积分法又有数值积分法和水力指数法(双指数法和单指数法)两种。     

明渠恒定渐变流水面变化规律探讨

针对明渠恒定渐变流的水面变化问题,根据水力学能量方程,建立了明渠恒定渐变流的能量微分方程,并推导出水位及水深的沿程变化规律,通过数学推导,得出明渠恒定渐变流在缓流和急流状态下的水面变化规律。该规律不需对河渠水面线进行分区分情况讨论,适用于各种河渠断面,适用性强,在河渠设计中,也可以通过该规律反算河渠参数,使河渠满足水位和水深的工程要求,实用性强。     

明渠渐变流水面曲线实验研究

通过对代表性水面曲线的实验研究表明,逐段差分法计算结果与实测的水面曲线较为吻合,因此在实践中运用逐段差分法计算水面曲线是合理的。对差分步长、流量、粗糙系数、底坡取值对差分计算结果的影响进行了灵敏度分析,结果表明：减小差分步长可提高差分计算结果精度,但计算量也会相对增大;流量的改变对差分计算结果基本无影响;粗糙系数与底坡的改变对差分计算结果有一定影响,但影响不显著。     

河道恒定流水面曲线Excel程序化计算

结合河床恒定流水面线计算和Excel便于数据处理、列表计算等特点,编写河道恒定流水面曲线计算程序,快捷、准确计算河道恒定流水面曲线,为水电枢纽工程分期围堰束窄河床导流过程中的围堰设计提供依据。     

河道恒定非均匀渐变流水面曲线的直接数值算法

分析了传统的河道恒定非均匀渐变流水面曲线计算的两类方法的特点和不足之处,提出了采用数值计算方法直接求解河道水面曲线。新算法具有逆流向或顺流向由断面位置(或水深)推求水深(或断面位置)均收敛的特点,且计算精度高,为河道渐变流水面曲线的计算提供了一种新的途径。     

恒定渐变流水面线计算的一种迭代方法

本文将现行水面线试算方法改为收敛迭代计算以求解恒定渐变流水面线的数学模型。文中对方法的收敛性进行了分析,通过实例计算,表明该方法能够避免牛顿迭代方法复杂函数求导的困难和试算法不便于计算机编程计算等问题,计算精度较高,能够满足工程设计要求,并便于工程人员实际应用。     

明渠恒定非均匀渐变流设计断面简易计算方法

在明渠恒定均匀流流量公式的基础上,推导明渠恒定非均匀渐变流流量近似计算公式,并应用于淮北平原水利连通工程河道断面设计。利用HEC程序试算设计断面的过流能力,验证明渠恒定非均匀渐变流计算公式精度满足要求,且计算简单方便,可应用于工程设计。     

明渠曲线渐变段体型求解新方法研究

明渠渐变段体型对渐变段中的水流形态有很大影响。为了解决明渠渐变段与下游水流的扩散衔接问题,消除明渠渐变段下游菱形冲击波的影响,根据冲击波特性和辐射水流基本关系,采用冲击波简化积分式,并考虑到渐变段水流与下游衔接,按刘韩生曲线边墙窄缝挑坎计算方法算出明渠曲线渐变段边墙体型,且该方法能够计算渐变段中的水面线。试验表明明渠曲线渐变段中水流平顺稳定且水面渐变升高。渐变段后水流正常,为均匀流,无菱形冲击波的影响,故能够解决水流扩散衔接的问题,该方法可以运用到明渠曲线渐变段边墙体型设计中。     

梯形渠道恒定渐变流水面线计算的新解析法

对棱柱体明渠梯形断面下的恒定非均匀流沿程水面线进行深入研究,基于恒定渐变流基本微分方程,通过对该微分方程无量纲化,采用数值分析理论,得到由简单双曲函数组成的新等效恒定渐变流基本微分方程;通过变量分离,直接积分得到流程S与始、末段水深h1,h2的解析函数;通过该解析函数可直接计算出沿程水面线。该方法比《溢洪道设计规范》中推荐的分段求和试算法更简单、便捷,特别对水深较敏感段,规范推荐试算法误差较大,并且逐段试算推求水深将导致末端断面水深误差逐步累积,导致误差增大,精度下降。最后通过工程实例计算比较得出:新解析法计算成果与规范推荐法(程序)计算成果基本一致,对于渠长较长时新解析法成果甚至优于规范推荐的分段试算法,完全满足工程实践要求。     

明渠恒定急变流水深沿程变化的计算

给出了明渠恒定急变流中的能量方程,该方程能够行之有效地解决急变流中的一些水力学问题。引入了“弯道附加压力”的概念,并给出了明确的计算公式。能迅速计算出急变流的水深、流速等水力要素的沿程变化。应用VB编程求解该公式,水面线的计算结果与模型试验实测结果吻合良好。     

非棱柱体明渠非均匀渐变流水面线定性分析与计算

本文首先导了非棱柱体明渠非均匀渐变流水面线定性分析的基本方程，对水面线进行定性分析，并利用反算断面比能水深法确定不面线试算的假设水深，准确地进行水面线计算。     

管网恒定流水力计算的最优化方法

本文把求解管网恒定流转化为无约束优化问题，通过对目标函数的分析，给出了管网恒定流解的唯一性的证明.在此基础上，提出了建立虚节点求解多水源管网的方法.算例表明此方法不失为一条管网平差计算新的有效途径。     

典型无压长隧洞恒定渐变流水面线计算的新解析法

针对现有水面线计算采用的逐段试算法计算较繁琐等问题,对典型无压长隧洞如城门洞形、卵 形无压隧洞恒定渐变流沿程水深的计算进行了数学推导。根据渐变流水力微分方程,利用数值计算理 论及无量纲化原理,将恒定渐变流基本微分方程转换为高精度的可解析积分函数形式,进而得到典型无 压长隧洞水面线计算得解析式,利用该解析式可直接算得沿程水深。该解析算法比《水工隧洞设计规 范》建议的逐段试算法更简捷,并通过工程算例分析,该新解析法成果精度可靠,方便快捷,完全满足工 程实践要求。     

明渠非恒定流数值计算

本文从特征线理论出发，将计算非恒定流常用的差分格式统一起来，根据实际问题所需的不同精度要求，可单独使用某一格式或联合使用其中的两种模式。该方法理论严密，程度设计紧凑，通用性强，收敛速度快。可用于水库，河道及河网地区的洪水演算，水电站尾水渠及抽水蓄能电站上、下库水位－流量过程计算，还可用于通航船闸，灌区配水等非恒定流条件下水力参数的计算。     

明渠均匀流水力计算的电算化

本文对渠道工程水力计算的计算机计算方法做了简单介绍,对基层水利工作者进行渠系设计非常适用,本为只是做了一点启示,在没有条件安装计算软件的基层单位,诸如消能计算、结构计算等都可以自己编制简单的程序进行计算。     

非均匀流水面曲线自动计算及绘图

叙述用分段求和法编程计算棱柱体、非棱柱体明渠及天然河道水面曲线并绘制CAD图形的思路及过程，并以工程的实际应用加以检验。     

明渠不恒定流一维计算综述

一、概述河渠不恒定流是指天然河道或人工渠道中流量、水位、流速和过水断面等因素随时间而变化的水流运动,自然界绝大多数的水流属于不恒定流:潮汐河口和感潮地区的水流运动更是如此。     

一维明渠非恒定流的数值计算

1980年提出插值元法后,先后用此法计算了一维行波,一维热传导,二维圆住绕流,三维圆球绕流等问题,在单元布置较稀条件下,计算结果的前二位数与解析解相同.1984年开始计算非线性偏微分方程问题,如葛洲坝三江引航道一维非恒定流,三狭库区滑波涌浪,以及三峡初设二级船闸中间渠道非恒定流等问题,计算     

用Microsoft Excel单变量求解进行明渠均匀流水力计算初探

通过Microsoft Excel软件的单变量求解功能可对各种形式的明渠均匀流快速、准确地解决复杂水力计算问题,为水利工程设计提供较好的方法,从而为改进传统水力计算方法提供可行、可靠参考。