平底抛物线形复合渠道水力最佳断面计算方法

为了解决抛物线形断面应用在大中型渠道上存在深度大、工程量大等问题,提出了一种水平渠底和平方抛物线形渠坡的抛物线复合断面渠道,推导出了过水断面面积、湿周的计算公式,并根据明渠均匀流理论,建立了平底抛物线复合渠道水力最佳断面情况下的流量和水深关系式,借助Mathcad软件计算出最优宽深比,推导出了平底抛物线复合渠道水力最佳断面水深、水面宽度、过水断面面积和湿周的计算公式.通过实例计算,当流量Q为30 m³/s时,在水力最佳断面情况下,平底抛物线复合渠道的水深H₀为2.904 m,水面宽度B₀为6.278 m,过水断面面积A₀为13.604 m²,因此,相同流量下平底抛物线复合渠道的过水断面面积比梯形渠道减小了1.7%,比弧脚梯形渠道减小了0.2%,表明平底抛物线复合渠道是一种比梯形和弧形坡脚梯形渠道更为优越的渠道断面形式.     

抛物线形复合渠道实用经济断面的计算方法

【目的】解决平方抛物线形渠坡和水平渠底的复合渠道水力最佳断面存在施工难度大、不经济等问题。【方法】在水力最佳断面的基础上,通过数据拟合的方式,得到了求解最佳H/H0值所对应的抛物线水面宽和水深比η=1.666,推导出了抛物线形复合渠道实用经济断面的计算公式,并提出了详细的计算步骤。【结果】通过实例计算,当流量Q为26 m3/s、n为0.015、i为0.000 52、α为1.03时,抛物线形复合渠道实用经济断面情况下的水深H为2.054 m,渠底宽度b为4.447 m,过水断面面积A为13.818 m2,湿周长度χ为10.037 m。在相同流量、糙率与渠道底坡条件下与梯形、弧形坡脚梯形相比,抛物线形复合渠道实用经济断面面积最小,比梯形减小了1.65%,比弧形坡脚梯形减小了1.29%。【结论】抛物线形复合渠道实用经济断面更为优越。     

基于拉格朗日法的抛物线形复合渠道的水力最佳断面

针对标准抛物线形渠道渠口宽、深度大、难以适应大中型渠道等问题,提出了一种新型平方抛物线形渠坡和水平渠底的抛物线形复合渠道,同时推导出了抛物线复合渠道水力要素计算公式,并以水深、水面宽度和水平渠底宽度为变量,利用拉格朗日乘数法建立求最优解的迭代方程,借助Mathcad数学软件进行计算,推导出了抛物线复合渠道水力最佳断面情况下流量和水深的关系式以及水深、水面宽度、过水断面面积和湿周的计算公式。通过实例计算,当流量Q为12 m~3/s时,在水力最佳断面情况下抛物线复合渠道的水深H0为2.263 m,水面宽度B0为4.538 m,过水断面面积A0为7.463 m~2。结果表明,相同流量下抛物线复合渠道的过水断面面积比梯形渠道减小了1.67%,比弧脚梯形渠道减小了0.84%,比抛物线形渠道减小了1.05%,表明抛物线形复合渠道是更为优越的渠道断面形式。     

渠道经济断面的设计方法

本文将设计的渠道断面分为水面线上、下两部分,并且以渠道底宽和水深之比α值不同来表示渠道断面设计方案;以总开挖量最小为原则,导出α值计算公式,探求渠道经济断面设计方法与步骤。此外,还进行了实例分析计算。     

U形衬砌渠道结构及水力最佳断面的分析

通过对U形断面渠道的衬砌冻胀破坏特征、机理的分析,指出最优U形断面应是从结构和水力两方面考虑的,通过合理的假设,建立简单的力学模型,以衬砌体结构抗冻胀性能最优及水力最佳为原则,最终推出最优的U形渠道断面参数孤底圆心角和圆弧上部直线段的长度.同时,指出了U形衬砌渠道的冻胀力分析可以表达成最大冻结力的函数,而最大冻结力是反映土质、负温及水分状况的综合指标,只要根据经验或实验确定了最大冻结力,再结合渠道几何要素及衬砌材料的力学指标和衬砌结构的有关参数,就能计算出最优U形断面的参数,使问题简单化、定量化.该计算方法的结果表明符合工程实践的要求,而且安全合理,使用简单.     

渠道水力最优断面的程序设计及绘图

利用ActiveX Automation技术将Visual BASIC与AutoCAD链接，实现了常用渠道的水力最优断面设计及绘图的自动化，可明显提高渠道设计及绘图的工作效率。     

弧形底梯形渠道实用经济断面计算

实用经济断面是在水力最佳断面的基础上设计的一种比较宽浅的断面。根据弧形底梯形渠道的水力最佳断面计算公式推出其与某一断面之间的关系，介绍了实用经济断面的计算方法以及在实际应用中的计算步骤。     

梯弧形明渠水力最佳断面的设计

该文讨论了梯弧形明渠输水断面的特点,导出了梯弧形明渠水力最佳断面的几何尺寸及水力要素的计算式;论证了梯弧形比工程中常用的梯形断面,具有较好的水力经济性,更大的边坡稳定性及更小的水流冲淤性等优点,值得在工程实践中推广使用。文中还编制了不同边坡系数值时,设计计算梯弧形水力最佳断面尺寸的系数表,使运算简捷方便,最后给出了算例。     

幂律形水力最佳断面设计与正常水深计算方法

研究幂律形水力最佳断面设计与正常水深计算方法。应用微积分和极值原理,研究了幂律形断面渠道水力最佳断面的设计与计算方法,给出了幂律形断面渠道正常水深的迭代计算公式和显式近似计算公式,并证明了迭代公式的收敛性和显式计算公式的精度及应用范围。研究成果可以为渠道设计和计算提供参考依据。     

圆弧底渠道断面的水力近似计算

圆弧底渠道断面,实质上就是渠道上部为梯形,下部为弓形的复合断面,梯形的两腰和弓形的圆弧相切。断面型式和尺寸符号见图1。圆弧底断面具有过水能力较强,输沙率高,抗冲刷性能好,抵抗基础土壤冻胀性能强等优点;缺点是设计和施工比梯形断面复杂。但是,经过多年的运用,很受群众欢迎。现在,昌吉地区的防渗渠道,干支斗渠多采用这种断面型式。     

基于粒子群算法的抛物线形渠道断面优化方法

针对试算法工作量大、计算误差大和精度低等问题,建立了以计算流量和设计流量之差最小为目标函数的抛物线形渠道断面优化数学模型,将粒子群优化算法引入到抛物线形渠道断面优化计算中,采用粒子群算法在全局空间下搜索渠道断面优化问题的全局最优解。并以陕西省石头河灌区五丈源支渠抛物线形混凝土渠道为例,对其二次抛物线形渠道断面的方程形状参数a和设计水深h进行了优化设计。结果表明,得到满足约束条件的最优方程形状参数a为5.06,最优设计水深h为0.398 2 m。与原设计相比模型计算所得渠道过水断面面积减少了0.102 1%,渠道土方量减少了6.225 4 m~3,混凝土衬砌量减少了4.764 1 m~3,工程占地面积也随之减少。粒子群优化算法能有效地解决抛物线形渠道断面设计中的优化问题,且具有收敛速度快、计算精度高和全局寻优能力强等优点。     

抛物线渠道设计与研究

引言河床,无衬砌渠道以及灌溉沟槽,都趋于近似不变的抛物线型。所以,无衬砌渠道一开始就按抛物线型施工,能使其在水力学上有较大的稳定性。由于沿渠道横断面的边坡通常小于水面处发生的最大允许滑坡,因此,抛物线渠道实际上也较为稳定。妨碍采用抛物线渠道的因素之一,是设计和施工理论上的困难。然而,小型抛物线沟渠能用抛物     

抛物线形断面渠道共轭水深的直接计算公式

为了给抛物线形断面渠道闸后水跃共轭水深的计算提供显函数计算公式,对抛物线形断面共轭水深函数求一阶导数,并令导数函数为0求出临界水深;利用跃前水深与临界水深之比、临界水深与跃后水深之比,分别作为量纲为一的跃前水深和跃后水深,并引入量纲为一的共轭水深函数,使共轭水跃方程转化为量纲为一的函数方程,在对该方程分离变量后结合跃前、跃后水流能量特征建立跃前水深和跃后水深的迭代计算公式,并证明迭代公式的收敛性;为了进一步提高迭代方程的收敛效率,以量纲为一的跃前水深与跃后水深之积的最大值处,亦即迭代收敛最慢点处的真解的修正值为迭代计算初值,配合迭代方程进行一次迭代得到较为精确的直接计算公式.误差分析表明:在工程常用范围内,提出的跃前水深、跃后水深直接计算式的最大相对误差分别为0.47%和0.55%,公式简捷、准确、适用范围广.     

渡槽柔性过水断面的几何要素及实用水力计算

柔性槽壳是与斜拉结构配套使用,构成轻型的斜拉渡槽。本文采用解析图解法,使柔性槽壳的几何要素及水力计算过程全部数值化、表格化,并通过举例计算,对槽壳全部充水后的断面变化和过水能力进行了讨论。     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出了衬砌渠道在工程费用最少量的全部系统设计参数     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用（或投资）最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出衬砌渠道在工程费用最省时的全部系统设计参数。