02 明渠均勻流斷面尺寸設計_第1頁
02 明渠均勻流斷面尺寸設計_第2頁
02 明渠均勻流斷面尺寸設計_第3頁
02 明渠均勻流斷面尺寸設計_第4頁
02 明渠均勻流斷面尺寸設計_第5頁
已閱讀5頁,還剩1頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、專題2.明渠均勻流斷面尺寸設計梯形渠道在工程中應用廣泛,梯形斷面的水力計算在實際工作中使用頻繁。L b 圖2-1梯形斷面圖A = (b + mh)h(式 2-1)X = b + 2h,1 + m2(式 2-2)八 AR = 一X(式 2-3)C =1R1/6 n(式 2-4)我們將以上公式其代入謝才公式,并整理得 A 3(b + mh)h 5/3Q = CARi = R2/3 ii/2 =一(式 2-5)nn (b + 2h,1 + m2)2/3由式2-4可知,流量Q可表示為其他參數(shù)的函數(shù)Q = f (b, m, h, m, i)(式 2-6)由上式可以看出,流量Q與斷面尺寸b, m, h具有

2、一定的函數(shù)關系。粗糙系數(shù)n主要決定與渠道材料,邊坡系數(shù)”主要決定于土質,渠道流量Q是根據(jù)其所承擔的輸水任務確定的。因此,在 已知流量和渠道底坡的情況下,可根據(jù)土實際情況,設計渠道的橫斷面尺寸。梯形渠道斷面尺寸設計的任務主要包括以下幾個方面:(1)已知流量Q、渠道底坡i、邊坡系數(shù)m、渠道糙率n、渠道底寬b的條件下,計算正常水 深h0。(2)已知流量Q、渠道底坡i、邊坡系數(shù)m、渠道糙率n、正常水深h的條件下,計算渠道底 寬b。已知流量Q、渠道底坡i、邊坡系數(shù)m、渠道糙率n和渠道寬深比0,計算渠道的底寬b 和正常水深h0。已知流量Q、渠道底坡i、邊坡系數(shù)m、渠道糙率n,設計水力最佳斷面?!竟こ倘蝿铡?/p>

3、某土渠擬設計成梯形斷面,采用漿砌塊石襯砌,已知設計流量Q=17m3/s,底寬b=4m。根據(jù)地 形地質情況,底坡i取1/2500,邊坡系數(shù)m取2.0,試按明渠均勻流設計渠道的正常水深h。【分析與計算】1.試算法求解這是一個典型的計算梯形斷面正常水深的問題。由式子2-4可知,當Q、m、i、n、b已知時, 由謝才公式整理得到一個關于最高次冪為8/3的h多項式,不易求解h的解,應用試算法求解。即 先假設一個h0,逐步計算各個參數(shù)并求出Q,直至Q與設計流量相等為止。如設 h01=0.5m,此時,過水斷面面積A = (b + mh)h = (4 + 2x0.5)x0.5 = 2.5(m2);濕周 x =

4、b + 2h.1 + m2 = 4 + 2x0.5x 寸1 + 22 = 6.24(m);_ A 2.5水力半徑R = = K7 = 34.35(m1/2/s)x 6.24流量 Q = CA、而=34.35 x 2.5 x -0.4 x 0.0004 = 1.09 (m3/s)該流量與設計流量不符,假設水深偏小,應假設其他值,重復以上的步驟。當取h0為1.0m、 1.5m、2.0m、2.5m、3.0m,計算得到的流量分別為 3.81 m3/s、8.29 m3/s、14.74 m3/s、23.4 m3/s、34.49 m3/s。繪制h0Q曲線如圖2-2所示。圖2-2 h0-Q關系曲線據(jù)流量為17

5、 m3/s,在圖上查得到h0=2.14m。2. Excel試算求解傳統(tǒng)試算法工作量,耗時長。用精確、快捷的Excel計算會大大加快計算速度,節(jié)約時間,提 高效率。Excel的操作步驟如下:新建Excel表格,在表格中列清已知條件。如下圖,在A3E3中列明設計流量Q。、渠道底 寬b、邊坡系數(shù)m、渠道底坡i和糙率n,在他們的下方根據(jù)題目條件填上數(shù)據(jù)。在試算過程中,列出所要計算的參數(shù),包括過水斷面面積A、濕周X、水力半徑R、謝才系 數(shù)C及流量Q。編寫各個參數(shù)的計算程序。在A列表格中輸入相關數(shù)據(jù),直至流量Q等于設計流量Q。ABDEF1正常水深羸試算表2己知條件?設計流量。口 (m3A)渠道底寬 b (

6、m)邊坡系數(shù)in渠道底坡i糙率n41720. 0004O. 025試算過程&h0 (m)A .(m2)X (m)R(m)Q(in3/s)70. 5.2. 506.240. 4034. 351. 09Ef1. O6. OCi8. 47-Ci. 71.37. 76液Bl.91. 510; SO10. 710. 9&89.878. 29.2.016. 0012. 941-2441. 4414. 7411瓦S22. 5015.181.鈕42. 7123. 40:麗.0017. 421. 724B. 79.:前.49圖2-3 Excel正常水深試算表Excel編程需用的計算公式如表2.1所示。表2.1梯

7、形渠道正常水深h0試算Excel公式序號名稱Excel編寫公式水力計算公式1AB7=($B$4+$C$4*A7)*A7A = (b + mh)h2XC7=$B$4+2*A7*SQRT(1+$C$4A2)X = b + 2hJ 1 + m23RD7=B7/C7R = AX4CE7=1/$E$4*D7A(1/6)C =1R1/6 n5QF7=E7*B7*SQRT(D7*$D$4)q = ca4R將不同的水深值輸入到A列,得到不同的流量值。在Excel表A列h0相應單元格中,當輸入 2.14時,可得Q=17m3/s,即正常水深為2.14m,所得值與傳統(tǒng)試算法得到的結果相同。但本方法引 入了計算機操作

8、,提高了計算效率,節(jié)省了人力。3. Excel單變量求解也可用單變量求解的方法。其程序的編制方法與Excel試算法完全相同,只是在求解過程中操 作稍有不同。在工具菜單中點“單變量求解”,目標單元格為F7,目標值為17,可變單元格為A7, 點擊“確定”,即在A7單元格中得到正常水深h0=2.14m。圖2.4 Excel正常水深試算單變量求解示意圖【其他問題】當已知流量Q、渠道底坡i、邊坡系數(shù)m、渠道糙率n、正常水深h0的條件下計算渠道底寬b, 或已知渠道寬深比0時計算渠道的底寬b和正常水深h0,其方法與本次分析的工程問題相同,此處 不再贅述。相關計算程序可參考附件。在實際工程設計中,一般需要設計

9、水力最佳斷面,進而設計實用經(jīng)濟斷面。關于水力最佳斷面 的問題,實際上屬于上段文字中提到的第二種情況,而適用經(jīng)濟斷面是在水力最佳斷面的基礎上, 通過調整來完成?!揪帉懹嬎愠绦驎r需要注意的問題】正確使用常用的計算函數(shù)。表示加“+”,減“一”,乘“ *”,除“ /”,開平方“sqrt()”, 冪函數(shù)“a*”(即a的b次冪)等的函數(shù),都要嚴格符合Excel計算程序的要求。否則,錯一個符號, 都可能導致計算的錯誤。尤其需要注意的是,乘號“* ”在任何時候都不能省略。思路要清晰,“()”要對稱。在Excel計算程序中,需用括號之處一律用小括號,沒有中括號 和大括號的使用。在編寫時,務必保證“()”的左右對稱,使用得當。合理布置表格結構。在編寫程序前,應在工作薄中合理布置“已知條件”和“計算程序”的 位置,一般條件下,將已知的參數(shù)“已知條件”集中放在一個區(qū)域,將計算的過程集中放在一個區(qū) 域,計算過程按試算思路的順序進行。絕對單元格的的引用?!耙阎獥l件”中的部分數(shù)據(jù),在“計算過程”的每一個試算過程都要 用到,如n、i、m、b等參數(shù)。對這些參數(shù),

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論