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水面线设计

【水利防汛抗旱论文】摘要:用Excel编程进行水面线推求,依据能量方程,用分段求和法计算,方法明确,简便易行。关键词:溢洪道 水面线 Excel程序 计算
一、问题的提出
开敞式河岸溢洪道,因其结构简单、施工方便、泄洪能力大、工作可靠,所以在土石坝枢纽工程中通常采用这种型式的溢洪道。为了便于泄洪,开敞式河岸溢洪道多数采用陡坡明渠。溢洪道边墙高度,应根据计入波动及掺气后的水面线,再加上0.5~1.5m的超高。因此,只有算出各段上的水面线才能确定出溢洪道的边墙高度。
溢洪道水面线应根据能量方程,用分段求和法计算,分段求和法是将整个明渠分为若干有限长的小流段,根据已知的流量和控制断面的水深,假设不同的相邻断面的水深,逐次计算流段的长度,只有当计算流段长度等于分段长度,所假设水深才为所求水深。若用人工试算,要反复计算多次才能求出一流段的相应水深,计算过程繁琐,工作量大,而且计算精度不高。
Microsoft Excel作为功能强大、使用方便的电子表格软件,是我们生活、工作、学习中常用的计算工具。把它用于水面线的计算,可大大缩短设计时间,提高设计效率和计算精度。
二、水面线计算的基本公式
水面线应根据能量方程,用分段求和法计算,根据《溢洪道设计规范》中的计算公式:

ΔL1-2= (1)
n2 v2= (2)R 4/3
式中 : ΔL1-2 - 分段长度,m;
h1、h2 - 分段始、末断水深,m;
v1、v2 - 分段始、末断面平均流速,m/s;
α1、α2 - 流速分布不均匀系数,宜取1.05;
θ- 溢洪道底坡角度(。);
i- 溢洪道底坡;
J - 分段内平均摩阻坡降;
n - 溢洪道糙率系数;
v - 分段平均流速,m/s;
R - 分段平均水力半径,m。
溢洪道水流掺气水深可按下式计算:
hb=(1+ )h (3)
式中:h、hb — 溢洪
 
 
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