梯形断面明渠临界水深系统求解

本文从临界水深在明渠水流中的作用出发，全面阐述了梯形断面明渠临界水深的求解方法，所给出的ＦＯＲＴＲＡＮ程序、公式（５）、（６）及表１，可供各种条件下使用。     

梯形明渠临界水深的模式搜索算法求解

【目的】基于模式搜索算法求解梯形明渠的临界水深。【方法】针对梯形明渠临界水深计算无显函数形式的表达式,及传统计算中的试算法或查图法计算过程繁琐复杂且计算精度不高的现状,引入一个无量纲参数——单位水面宽度,对梯形明渠临界流水深的基本方程进行恒等变形,得到了求解单位水面宽度的超越函数,并证明该方程为单调函数。【结果】将求解临界流水深的问题等价于一非线性优化问题,并用确定性优化方法——模式搜索算法进行求解。【结论】实例计算及误差分析表明,该算法具有收敛速度快和求解精度高的特点,为梯形断面的水力计算提供了一种新思路。     

计算梯形明渠临界水深与共轭水深的优化方法

应用优化原理提出计算梯形明渠水跃共轭水深和临界水深的新方法，其计算速度快，精度高。     

RAGA在梯形明渠临界水深计算中的应用

目前计算梯形明渠的临界水深的常用方法有试算法、图解法、近似公式法和迭代法,这些方法均有计算量大、精度不高等缺点。因此,采用基于实数编码的加速遗传算法(RAGA)来求解,通过实例应用并与传统方法相比表明,RAGA的适应性强,计算精度高,是一种非线性全局优化的好方法。     

梯形明渠临界水深直接计算公式研究

【目的】寻求梯形明渠临界水深的直接计算公式。【方法】针对梯形明渠临界水深传统计算方法计算过程复杂、误差大、适用范围小的缺点,以迭代法为基础,引入无量纲参数单位水面宽度,利用数值计算方法对梯形明渠临界水深的基本计算公式进行恒等变形,得到快速收敛的迭代公式,并对合适的迭代初值进行选取。【结果】提出了新的梯形明渠临界水深的直接计算公式,对其进行的误差分析结果表明,该公式计算临界水深的最大相对误差仅为0.010%。【结论】与现有公式相比,新建立的梯形明渠临界水深直接计算公式计算精度高、适用范围广,可供工程实际参考应用。     

明渠临界水深计算方法总论

总结了近30年来各种断面明渠临界水深的计算方法,并经分析与比较,通过最优迭代与拟合处理及误差分析,优选出各种典型渠道断面临界水深计算的一系列解析计算公式,该系列公式简捷、准确、通用。综合评价结果表明:各方法的最大误差不超过2%,多数最大误差小于1%,能满足生产实践的需要。     

弧底梯形明渠正常水深的简化计算法

弧底梯形断面明渠正常水深计算涉及高次方程求解,无法直接完成。由于目前工程上采用的试算法及图表法存在计算烦琐且精度不高问题,而利用计算机求解又涉及编程不便实际应用。本文采用多参数优化拟合的方法,以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获得了表达形式简单、求解精度较高的近似公式,具有一定的实用意义。     

明渠临界水深简化计算方法

明渠梯形断面临界水深一般采用计算方法或图解方法，费时费力精度不高，而圆形断面的临界水深只能用计算方法．本文采用简化公式的方法并作成计算表，可以提高计算速度２０倍以上，提高计算精度１０倍以上．     

普通城门洞形断面临界水深的近似计算法

【目的】建立普通城门洞形断面临界水深的简捷计算方法。【方法】针对目前普通城门洞形过水断面临界水深计算过程繁琐、误差较大,且依赖图表、不便应用的现状,应用数学变换及逐步优化拟合原理,提出普通城门洞断面临界水深的计算公式,并采用实例对公式进行验证。【结果】得到了城门洞形断面临界水深的近似计算式,实例计算及误差分析结果表明,在工程实用范围内(临界水深与拱顶半径之比为1.13～1.85),所建立的公式最大相对误差仅为0.33%。【结论】所建立的公式物理概念清晰明确、形式简捷,为工程设计及水工设计手册的编制提供了有益参考。     

梯形明渠正常水深的直接计算方法

【目的】寻求梯形明渠正常水深的直接计算方法。【方法】针对梯形明渠正常水深计算时需求解高次隐函数方程,以及传统的查图表法或试算法计算复杂、误差大、适用范围小的缺点,通过引入无量纲水面宽度,根据数值计算方法,对梯形明渠均匀流的基本方程进行了恒等变形,得到了快速收敛的迭代公式,并与合理的迭代初值进行配合使用。【结果】提出了梯形明渠正常水深的直接计算公式。误差分析及实例计算表明,在工程最常用范围内,即无量纲水深x∈[0.1,2.0],梯形断面边坡系数m∈[0.5,4.0]时,正常水深的最大相对误差仅为0.78%。【结论】与现有公式相比,该直接计算公式物理概念明确、计算简捷、精度高、适用范围广。     

梯形明渠水跃共轭水深的优化计算

梯形明渠水跃共轭水深的计算问题在水工消能设计中具有重要意义 ,目前常用的方法有试算法、图解法、近似公式法 ,它们存在计算精度不高、求解复杂、使用不便等缺点。为此 ,本文把该问题等价于两个非线性优化问题 ,建议统一用笔者研制的加速遗传算法 (AGA)来处理。实例的计算结果说明 ,AGA比常用方法简便、计算精度高且具有通用性     

标准Ⅰ型马蹄形断面水跃共轭水深的计算

【目的】研究标准Ⅰ型马蹄形断面水跃共轭水深和临界水深的计算方法,为马蹄形断面的设计与计算提供依据。【方法】从水跃的基本方程出发,按照分块计算面积和形心至水面距离的方法,详细推导了4种工况下标准Ⅰ型马蹄形断面水跃共轭水深的计算公式;根据临界水深的一般计算方法,推导出了标准Ⅰ型马蹄形断面临界水深的计算公式。【结果】提出了当水深分别位于底部弓形、下部扇形、顶拱半圆形断面内时,断面形心至水面距离和水跃共轭水深的计算公式,提出了临界水深的迭代公式,并通过例题给出了计算过程。【结论】建立了标准Ⅰ型马蹄形断面水跃共轭水深和临界水深计算公式,该公式较简单,可以直接应用于实际工程。     

圆形断面均匀流水深的近似计算公式

【目的】针对目前圆形断面均匀流水深计算公式存在计算误差大、适用范围小的弊端,欲提出一种新的近似计算公式。【方法】对圆形断面均匀流方程进行数学变换,得到无量纲参数k值的表达式,并应用最佳逼近拟合原理对k值与无量纲水深x值进行优化拟合。【结果】得到了圆形断面均匀流水深的近似计算公式,误差分析及实例计算表明,该公式在工程常用范围内最大相对误差小于0.9%。【结论】与现有计算公式比较,该公式计算精度高,适用范围广,可以满足工程要求。     

梯形断面明渠非均匀渐变流水面线计算的数值方法

本文根据水力学伯努力方程及牛顿公式,提出了梯形断面明渠非均匀渐变流水面线计算的数值方法,给出了迭代过程收敛的初值选择条件及计算实例。     

无压隧洞水深变化规律分析

分析了新疆引额济乌工程-“500”水库放水兼放空洞水深变化规律。分析表明：在无压隧洞上游库水位下降至某一位置时，洞内水深达到最大值，此时的洞内流态为对隧洞结构最不利情况。     

土地整理中三种非梯形断面渠道的水力计算

采用水力学、数学的简单计算方法,结合土地整理的实际需要,介绍了三种非梯形断面渠道的水力计算方法,为土地整理规划提出了可行的计算依据。     

矩形断面明渠均匀流水力计算的直接计算公式

【目的】寻求矩形断面明渠均匀流水深和渠道底宽的直接计算公式。【方法】通过对矩形断面明渠均匀流水力计算公式进行恒等变形,推导出计算矩形明渠均匀流水深和渠道底宽的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用。【结果】得到矩形明渠均匀流水深和渠道底宽的直接计算公式,误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,矩形均匀流水深和渠道底宽的最大相对误差均小于0.2%。【结论】该公式形式简捷,计算精度高,能满足工程实践要求。     

弧形坡脚梯形断面衬砌渠道的运用

我国是一个农业大国,引水灌溉历史悠久。为减少水量损失,提高渠道水利用系数,各级地方对灌区实施渠道防渗,以缓解农田灌溉缺水的矛盾。弧形坡脚梯形断面渠是一种新的衬砌渠道断面形式,因它兼有梯形和弧形底梯形二者的优点,故使弧形坡脚梯形断面渠在严寒地区或宽浅式断面的支渠以上的衬砌渠道得到推广应用,效果良好。     

泄水建筑物下游矩形收缩断面水深直接求解法

关于矩形收缩断面水深，试算法精度虽可以得到控制，但计算费时，图解法由于制图及查图的误差，精度又欠佳。为此，笔者通过大量的分析验证，提出了一种精度高，计算简捷方便的直接求解法。