明渠α_1型曲线简易计算

现有以α_1 型壅水曲线简易计算法——抛物线法,其基本假定是曲线两端分别与水平线和正常水深线相切。该假定不符合明渠α_1 型水面线的基本水力特征——水面线应以水平线和正常水深线为渐近线。针对这一假定本文提出α_1 型曲线简易计算的新方法——双曲线法,并给出估计坐标原点的近似公式。算例表明本法物理概念清楚、应用简便、计算精度高。     

马蹄形无压隧洞恒定渐变流水面线计算的新解析法

对马蹄形无压隧洞的恒定非均匀流沿程水面线进行了深入研究,基于恒定渐变流基本微分方程,通过采用数值分析理论,得到流程S与始、末段水深h1、h2的解析函数,通过该函数可直接计算沿程水面线。该方法比《水工隧洞设计规范》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,甚至优于规范推荐的分段试算法,完全满足工程实践要求。     

平底宽矩形断面水跃位置的确定

求出发生水跃的位置,对于确定护坦长度是重要的。一般由下述图解法来定出水跃位置。如图所示。首先,根据渐变流基本方程式绘出急流水面曲线 AB 和缓流水面曲线 CD。用计算所得的急流各点水深 h_1, 根据水跃方程式求出其共轭水深 h_2,绘出“共轭水深曲线”BA′。此曲线与缓流水面曲线的交点 E′的水深即为水跃长度 L_j=0时的跃后水深。由 E′向下作铅直线与曲线 AB 交于 E,E 点的水深即为 L_j=0的跃前水深。然后再计入水跃长度,用水跃长度     

基于遗传算法的皮尔逊Ⅲ型曲线参

皮尔逊Ⅲ型频率曲线参数估计时,常用方法有矩法、权函数法和适线法等,这些方法各有缺陷。根据遗传算法全局寻优的原理与特点,采用遗传算法计算皮尔逊Ⅲ型频率曲线的三个参数,并和其他方法进行了对比验证。结果表明,遗传算法得到的频率曲线与实测资料误差小,拟合精度高,是一种较好的计算方法,值得推广应用。     

基于遗传算法的皮尔逊Ⅲ型曲线参数估计

皮尔逊Ⅲ型频率曲线参数估计时,常用方法有矩法、权函数法和适线法等,这些方法各有缺陷.根据遗传算法全局寻优的原理与特点,采用遗传算法计算皮尔逊Ⅲ型频率曲线的三个参数,并和其他方法进行了对比验证.结果表明,遗传算法得到的频率曲线与实测资料误差小,拟合精度高,是一种较好的计算方法,值得推广应用.     

梯形明渠临界水深的计算解法

1 梯形断面渠道临界水深计算方法 梯形断面渠道临界水深hk的计算是水力计算中的一个基本问题,设梯形断面渠道底宽为b,边坡系数分别为m1、m2,设计流量为Q,水深为h,见图1.     

圆形无压隧洞恒定渐变流水面线计算的近似法

基于恒定渐变流基本微分方程,采用数值分析理论,得到流程与始、末段水深的解析函数,通过该函数可直接计算沿程水面线。该方法比《水工隧洞设计规范》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,误差大,精度下降。通过工程实例计算比较得出:新解析法计算结果与规范推荐法(程序)计算结果基本一致,甚至优于规范推荐的分段试算法,完全满足工程实践要求。     

外凸型阶梯陡槽段水力特性试验研究

溢洪道陡槽段设置不连续的外凸型阶梯之后,可明显降低陡槽段流速,增大泄流的消能率,简化其下游消能设施。在水力模型试验的基础上,对陡坡段坡度1∶1和1∶1.5的外凸型阶梯陡槽段泄流流态进行观察和测试,对这两种坡度的外凸型阶梯陡槽段应用条件进行分析,提出了坡度为1∶1.5的外凸型阶梯陡槽段泄流水面掺气断面位置和水深的计算方法。应用本文成果和结合前期的研究成果,可将外凸型阶梯陡槽段泄流水面掺气断面位置和水深计算的坡度范围由1∶2~1∶6扩展为1∶1.5~1∶6,并可进一步计算出相应坡度水面掺气断面下游掺气水流区段的沿程水深和消能率。     

弧底梯形明渠恒定渐变流水面线计算的直接算法

对圆弧底梯形明渠恒定非均匀流沿程水面线进行了深入研究,认为《溢洪道设计规范》推荐的分段求和法在趋近于正常水深附近,水深对流程S影响特别敏感,分段求和法误差较大。基于恒定渐变流基本微分方程,通过无量纲化数值分析,对无量纲流程S取对数函数,并作为新的待求函数得到新的方程,该方程在正常水深、临界水深附近性态相对较好,采用Runge-Kutta法和外推法结合并给出显式解求解式,通过算例分析,该法比规范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,而本文方法则能一定程度上降低其敏感性。最后通过工程实例计算比较得出:本文新解析法计算成果与规范推荐法(程序)计算成果基本一致,甚至优于规范推荐的分段试算法,完全满足工程实践要求。     

喷灌均匀系数的三次样条两次插值计算方法

为提高喷灌水量分布均匀性评价的准确性,当雨量筒径向布置时,为考虑所有测点数据对插值点降水深的影响,采用径向和周向两次的三次样条插值计算出未知点的降水深,从而计算喷灌均匀系数.以美国雨鸟30PSH型喷头雨量筒间隔为1 m和2 m的喷洒试验数据,计算网格点取1 m和0.25 m,分别采用三次1羊条两次插值法和邻近四点距离线性插值法计算了克里斯琴森均匀系数.结果表明,均匀系数由高至低的顺序依次为采样间隔为2 m的线性插值、采样间隔为2 m的三次样条两次插值、采样间隔为1 m的线性插值和采样间隔为1 m的三次样条两次插值.采样间隔2 m比1 m计算出的均匀系数总体高3～4个百分点,三次样条两次插值法比邻近点距离线性插值法略低1个百分点,2种计算网格点间距下的均匀系数差值小于1个百分点.结果证明,采样间距、插值方法、计算网格间距对均匀系数的影响依次降低,三次样条两次插值法可以用来评价喷灌组合均匀系数.     

基于多方法的高海拔城市暴雨强度公式分析

以定量衡量区域降雨规律为目标,推求了林芝市巴宜区城市的暴雨强度公式,收集了1993~2016年共计24年的降雨数据整编资料;采用年最大值法筛选出11个不同降雨历时的暴雨数据并进行水文频率统计分析;选取对数正态分布曲线、耿贝尔分布曲线和P-Ⅲ型分布曲线进行频率适线;采用麦夸特全局优化法、准牛顿全局优化法、模拟退火法、粒子群算法以及遗传算法分别对三种适线结果进行暴雨强度总公式的参数求解。结果表明:耿贝尔分布曲线相对另两种曲线精度最好,五种计算方法对三种曲线结果进行求解得到的暴雨值与实测值误差分析均符合要求。     

R2CROSS方法在南方中小型河道生态流量计算中的适用性和优化讨论

为研究R2CROSS法在南方小型河流生态流量计算中的适用性,分析了R2CROSS方法中湿周率参数的适用条件、典型断面的选择,以及其他水力参数的合理取舍,并提出优化建议。对于R2CROSS方法中的湿周参数,鉴于该方法中对浅滩式河流临界状态的假定前提,在受人类改造影响较大的河道断面中,湿周率参数适宜作为评价因素而非计算因素考虑;对于平均水深和平均流速两个参数,在逐一分析不同水力参数之间的关系的基础上,提出一种参数取值的优化方法:通过推求水深和流速间的量化关系建立了h 23~u曲线,配合同步约束区间,可以较为方便和快速的确定R2CROSS法中平均水深、平均流速参数的合适取值,并从多个断面中选择出适合生态系统水力条件的典型断面。     

土石坝坝体溢洪道泄槽水面线若干

通过试验研究对土石坝坝体溢洪道采用曲线型堰的泄槽水面线起算水深进行了观测，发现圆弧曲线堰及翼型堰的起算水深均小于0.7倍临界水深hk。 利用已有的试验资料分析了泄槽设置掺气挑坎后对水面线产生的扰动影响。分析结果表明,由于掺气挑坎对水流的扰动和挑流作用 ，使得泄槽内的水深增大；掺气挑坎对水面线的影响程度与流速、掺气挑坎的体型等因素有关；当泄槽内设置多道掺气槽时，上一级掺气挑坎的体型对下一级掺气挑坎处的水深也有一定的影响。     

扩散型梯形断面跃后共轭水深的解析计算研究

针对现有水闸消能计算公式只适用于矩形断面的不足,而浙江沿海地区挡潮排涝闸已创新性地采用了梯形断面,水闸规范(SL-265-2001)消能公式需补充完善。根据水力学理论和数学理论对扩散型梯形翼墙水闸水力消能计算进行了研究,推导出了相对收缩水深的解析计算式和扩散型梯形翼墙消力池的水跃共轭水深基本方程,并利用数学方程理论和因式分解法给出了无扩散时梯形断面跃后水深的一元四次方程公式解,进而给出了梯形断面跃后水深通用简捷计算公式,并通过Matlab软件数值分析,认为该跃后水深通用算式精度较高。     

基于改进粒子群算法求解马蹄形断面正常水深

为了解决马蹄形断面正常水深无显函数计算方法的现状,通过对明渠恒定均匀流方程进行数学变挟,得到了标准Ⅰ,Ⅱ型马蹄形过水断面正常水深求解的分段非线性约束优化问题．将粒子群算法中的权重函数随着迭代次数和不同粒子与最优粒子之间的距离大小进行调整,用以加速算法的收敛速度和提高粒子的搜索能力,并将调整惯性权重模型的粒子群优化算法运用到马蹄形断面正常水深的求解中．通过实例计算及误差分析表明：分段优化模型在水深特征点连续,且该法能100％收敛到全局最优解,故该方法求解马蹄形断面正常水深适用性强、计算精度高、算法实现简单,为马蹄形过水断面水力计算提供了一条新途径．     

水库多年调节的实用计算公式

水库兴利库容的多年调节计算,通常应用图解分析法,工作量相当繁重.自1936年?·Φ·普列什柯夫提出线解图后,固定供水多年调节水库的兴利计算已大为方便,至今仍在沿用.但普氏线解图不能解决变动供水情况下多年调节计算问题,即使是固定供水情况,也因河川年径流系列不符合皮—Ⅲ型频率曲线而不能使用;或虽符合皮—Ⅲ型频率曲线,如C_s≠2C_v,则还须变换参数,但参数一经变换,又往往超出原图的范围而无法查用.     

柴油机配气机构两种凸轮型线的设计及性能对比

利用几何法和函数法对4125柴油机配气机构的凸轮型线进行设计,通过计算和比较两种凸轮型线下挺柱运动的位移、速度和加速度曲线得出:几何凸轮型线的换气时面值大,有利于提高发动机的充量系数,但在气门开启和关闭的瞬间以及速度的绝对值达到最大时,挺柱的加速度均发生突变,因此,采用几何凸轮的配气机构将产生较大的振动和噪声;函数凸轮挺柱的加速度连续光滑变化,在整个工作阶段,无加速突变,并且其最大加速度的绝对值约为几何凸轮挺柱最大加速度绝对值的1/2,所以,采用函数凸轮的配气机构工作平稳,产生的振动和噪声小,但对进气充量有不利影响,可通过增大气门直径或采用多气门等工程上常用的措施加以改善.     

梯形明渠水跃共轭水深的迭代计算

梯形水平明渠的水跃方程为(1)当明渠断面的边坡系数m,底宽b 和渠中的流量给定时,可由已知的一个共轭水深h_1(或h_2)来计算另一个未知的共轭水深h_2(或h_1),以往一般用试算法、图解法及查图法求解。这些方法计算较繁。     

溃坝最大流量计算公式的问题与修正

目前用于计算溃坝最大流量的正负波相交法和波额流量法在下游水深较小时,计算结果与实际情况和理论解差别很大,变化趋势也不正确。为此,通过合理概化溃坝波形与压力,得出了修正的溃坝最大流量计算公式。修正后的计算公式在下游水深较大时与原计算公式计算结果相近,在下游水深较小时,计算出的最大流量变化趋势正确,比较符合实际情况。在矩形断面渠道下游水深为0时,修正后计算公式和里特尔-圣维南法公式的计算结果完全一致。     

基于神经网络的轴流泵性能曲线拟合研究

针对轴流泵运转特性曲线,分别采用最小二乘法和神经网络方法,以2°、0°、-4°、-6°等4条曲线上的点作为训练样本集,以4°、-2°等2条曲线上的点作为测试样本集进行拟合精度分析。研究表明,神经网络在取值范围内(-2°线)、取值范围外(4°线)的预测值均方差分别为0.004和0.007,远高于最小二乘法拟合结果;最小二乘法仅在取值范围内(-2°线)的拟合数据相对较准确。