了解程序集

一、D-7程序的内容简介：

程序功能

    1、计算渠道的正常水深、临界水深，用于渠道设计。

    2、适用于渠道、溢洪道、明流隧洞、水电前池、节制闸、分水闸等的恒定非均匀渐变流水面曲线计算。棱柱形或非棱柱形渠道均可计算。

    3、渠道断面可为矩形、梯形、复式断面、带圆弧底的梯形和Ｕ形槽、圆形断面等。断面形状可沿程逐渐变化。对以上断面类型，可用程序计算正常水深、临界水深，用以判断水面曲线的类型。

    4、将拟计算的渠道分为若干个计算渠段（包括断面变化点），给出各渠段的基本数据和起算水位，程序将依次计算各渠段末端水深。可由上游向下游推算，也可由下游向上游推算。

    5、根椐各渠段的正常水深h₀、临界水深h_k及当前水深_h，自动判断水面曲线类型，（对于底坡i=0与i<0的情况也给予考虑），给出试算水位的范围，然后采用二分法计算各渠段末之水深。

    6、以表格形式打印各段渠道之水深h、流速V、渠段长dL、累计长L。

    计算原理

    1，正常水深h₀的计算

                    按照：

                    已知：

                    代入得：

                    求ho即为求解下列方程的根：

                    采用二分法求解，如图1

                    设h₁〈h₀〈h₂  

                    令

                    于是

                    若J与K同号，令h₂=h；J=K

                    若J与K异号，令h₁=h₂；h₂=h ;J=K

                    继续二分即 令h≈(h₁+h₂)/2重新计算，直到∣h₁-h₂∣≤允许误差为止。

  2. 临界水深计算

                    临界水深 h_k 由公式

                    试算求解（对于任意形状的断面此式为h的隐函数形式）

                    即求解下列方程的根

                    设

                    对于梯形断面面积

                    水面宽度

采用二分法求解，原理与正常水深求法相同，唯函数发f(h)的表达式不同而已。

  3，明渠恒定渐变流水面曲线计算

人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程

其差分格式为：                                

即

式中 

其中：h₁为已知，h₂为欲求之水深

为此，将差分方程改为下列函数表达式

采用二分法求解，原理与正常水深求法相同，唯函数f(h)的表达式不同而已。

  4，当渠道为梯形断面带圆弧底时，圆形与边坡相切，程序按几何关系自动计算各要素。

D-7程序的使用说明中介绍了以下理论问题和有关计算公式：

1、正常水深计算

2、临界水深计算

3、水面曲线计算的理论和二分法原理

另外介绍了程序的使用方法，包括：输入数据填写规定、输出结果阅读等。还附录了有关的工程算例。详细可以阅读程序的使用说明。

二、明确几个水力学概念

恒定流、非恒定流：流量随时间的变化，不变化为恒定流，变化为非恒定流

断面水力要素：指过水断面的几何要素（例如矩形渠道的底宽、边坡系数、水深、底坡等）

均匀流、非均匀流：渠道沿程断面水力要素不变化的为均匀流，变化的为非均匀流。均匀流时，有正常水深、临界水深计算；非均匀流时，有水面曲线计算问题。

棱柱型渠道、非棱柱型渠道：渠道的横向几何尺寸沿程不变化的（在水深范围内）为棱柱型渠道，渠道的横向几何尺寸沿程变化的，为非棱柱型渠道。

渐变流、急变流：渠道水流的水力要素沿程没有突变的为渐变流，有突变的（如水跃、跌水）就不是渐变流，或者叫做急变流。

正常水深：恒定均匀流时的稳定水深

临界水深：相应于断面单位能量最小值的水深，称为临界水深。

    急流、缓流：渠道中当前水深小于临界水深的状态，称为急流；水深大于临界水深的，称为缓流。

    临界底坡：正常水深等于临界水深时的渠道底坡。

熟悉水面曲线的类型和可能出现的工程实例

三、水面曲线的类型和出现各种水面曲线的工程实例

 原文较长，如需继续了解，请点击下载原文！

3如何使用D-7程序xx.doc