01第一章天然河道水面线推算.docx
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01第一章天然河道水面线推算
第一章天然河道水面线推算
本软件既可以处理单式断面的天然河道,又可以处理复式断面的天然河道。
第一节天然河道水面线粗略推算
根据华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.18,
采用分段试算法,逐段试算水位。
该公式适用于长距离顺直河道,过水断面宽度变化不大的情况,忽略了局部水头损失和流速水头。
初步设计阶段也可用来粗略计算。
第一步、准备原始横断面测量成果表文件
原始横断面测量成果表的格式如下:
断面1桩号
起点距高程点注释
起点距高程点注释
起点距高程点注释
……
起点距高程点注释
断面2桩号
起点距高程点注释
起点距高程点注释
……
起点距高程点注释
测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
用户需用Windows下的记事本软件(操作方法为:
开始\程序\附件\记事本)把原始测量记录输入整理成测量成果表,并保存成文本格式的文件,也可以用excel软件整理,切记保存成文本格式的文件,或者利用“断面工具”下的“测量数据转为成果表”功能把原始测量读数(来自水准仪、经纬仪、全站仪)转换为横断测量成果表,详细内容,请参考用户手册第九章的内容。
友情提示:
用户须注意应保证横断面的两个端点高出可能达到的最高水位,即横断面能够“盛着”洪水。
36+260
108.00071.300
119.00067.500
126.00066.700
268.00065.500
458.00065.000
484.00063.600
550.00063.900
558.00065.400
650.00065.300
754.00063.300
916.00064.000
928.00064.800
…….
1450.00062.800
1468.00063.000
1474.00065.900
35+320
134.00070.100
144.00066.100
186.00064.900
290.00063.800
334.00063.800
横断成果表举例如下(小清河部分数据):
当从下游向上游推算时,断面1为最下游的断面,断面2为近邻断面1的上游断面,依此类推。
当从上游向下游推算时,断面1为最上游的断面,断面2为近邻断面1的下游断面,依此类推。
实际应用中,若原始数据文件顺序与推算方向不一致时,可以利用断面工具菜单下的“横断成果表上下游颠倒”工具进行倒换。
第二步、整理河道要素文件
河道要素为文本文件,格式举例如下:
桩号左滩槽分界点编号右滩槽分界点编号
36+2601222
35+320516
34+550312
33+670612
32+740311
31+860512
31+570316
图1-1复式断面河道示意图
其中:
滩槽分界点见图1-1示意图,滩槽分界点编号为河道测量断面的端点编号,编号规则为:
从左到右,按0、1、2、3、4……的顺序编号。
可以利用断面CAD系统的统计点号工具,直接从断面图上统计出点号,保存成河道要素文件,即直接从图形上分滩分槽。
具体操作方法如下:
从“断面”菜单栏选取“批量绘制横断面”菜单项,选取第一步准备的横断面数据作为原始数据,绘制出横断面图,然后,从统计菜单栏选取“点号及点高程表初始化”菜单项,输入“y”清空点号表,以后多次选取“统计点号及点高程”,逐个断面统计左滩分界点和右滩分界点的点号。
其中第一次选取“统计点号及点高程”菜单项时,系统会自动弹出如图1-2所示的对话框,在该对话框中,选定“点号”类型,在“加入项目”按钮上方的空白文本框中输入“左分界点”,点“加入项目”按钮,再输入“右分界点”,再点“加入项目”按钮,按“保存”按钮关闭对话框。
最后,当统计完所有断面的分界点后,选取“保存点号及点高程数据”菜单项,指定文件保存,即为粗略推算时的河道要素文件。
当按照设计断面推算水面线时,绘出粗略的设计断面线,从统计菜单栏选取“统计横断成果”菜单项,把所有的横断面图形还原成横断面数据,再重复以上步骤。
图1-2统计项目名称列表对话框
当按单式天然河道推算时,左滩槽分界点编号为0,右滩槽分界点编号可以输入大于或等于当前断面点总数的任意值,比如999。
第三步、推算水位
从“水面线”菜单栏点取“天然河道水面线(粗略)”菜单项,弹出图1-3所示的对话框,输入有关参数,按“原始数据文件名”按键,在浏览方式下指定记录原始横断面数据的文件名;按“河道要素文件名”按键,在浏览方式下指定记录河道要素信息的文件名,再指定推算成果文件名(缺省文件名为“原始文件名_成果.txt”)。
设置完有关参数,点“推算”按钮,系统会生成推算成果文件。
成果文件为纯文本表格格式,可用Excel、记事本(notepad)、写字板(wordpad)等软件打开,以便进一步编辑、打印。
图1-3复式断面河道水面线(分段)推算对话框
第二节天然河道水面线精确推算
根据下式,采用分段试算法,精确推算水位。
当按单式河道推算时,左滩槽分界点编号为0,右滩槽分界点编号可以输入大于或等于当前断面点总数的任意值,比如999。
程序推算时,会自动使K1=K3=0,此时公式相当于华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9。
当不考虑局部水头损失和流速水头时,使局部损失系数和流速系数均为0,公式相当于华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.18。
即
该程序可以处理整条河道上,水流汇入或流出、过闸坝建筑物后水位突变的情况。
第一步、准备原始横断面测量成果表文件
原始横断面测量成果表的格式如下:
断面1桩号
起点距高程点注释
起点距高程点注释
起点距高程点注释
……
起点距高程点注释
断面2桩号
起点距高程点注释
起点距高程点注释
……
起点距高程点注释
测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
用户需用Windows下的记事本软件(操作方法为:
开始\程序\附件\记事本)把原始测量记录输入整理成测量成果表,并保存成文本格式的文件,也可以用excel软件整理,切记保存成文本格式的文件,或者利用“断面工具”下的“测量数据转为成果表”功能把原始测量读数(来自水准仪、经纬仪、全站仪)转换为横断测量成果表,详细内容,请参考用户手册第九章的内容。
友情提示:
用户须注意应保证横断面的两个端点高出可能达到的最高水位,即横断面能够“盛着”洪水。
36+260
108.00071.300
119.00067.500
126.00066.700
268.00065.500
458.00065.000
484.00063.600
550.00063.900
558.00065.400
650.00065.300
754.00063.300
916.00064.000
928.00064.800
…….
1450.00062.800
1468.00063.000
1474.00065.900
1508.00065.800
1514.00069.700
35+320
134.00070.100
144.00066.100
186.00064.900
290.00063.800
334.00063.80020064.3
横断成果表举例如下(小清河部分数据):
当从下游向上游推算时,断面1为最下游的断面,断面2为近邻断面1的上游断面,依此类推。
当从上游向下游推算时,断面1为最上游的断面,断面2为近邻断面1的下游断面,依此类推。
实际应用中,若原始数据文件顺序与推算方向不一致时,可以利用断面工具菜单下的“横断成果表上下游颠倒”工具进行倒换。
第二步、整理河道要素文件
河道要素为文本文件,格式举例如下:
桩号左滩槽分界点编号右滩槽分界点编号局部损失系数△Q△h
36+2601222-0.300
35+320516-0.300
34+550312-0.400
33+670612-0.300
32+740311-0.200
31+860512000
31+570316000
局部损失系数为相邻两个断面之间的局部损失系数,大小取值范围规定如下:
顺着水流方向,对逐渐收缩的流段,令局部损失系数为0;对逐渐扩散的河段,局部损失系数可取(−0.3~−1.0),视扩散的急剧程度不同来选择,扩散角较小者可取−0.3,突然扩散可取−1.0。
不管具体推算方向如何,局部损失系数始终放置在下游断面桩号的相应位置上。
滩槽分界点见图1-1示意图,滩槽分界点编号为河道测量断面上端点的编号,河道测量断面上端点的编号规则为:
从左到右,按0、1、2、3、4……的顺序编号。
可以参考本章第一节的办法,利用断面CAD系统的统计点号工具,直接从断面图上统计出点号,保存成河道要素文件。
△Q为水流流经某断面时,汇入或流出的流量值,不管具体推算方向如何,汇入者△Q为正值,流出者△Q为负值。
△h为水流流经某建筑物断面时,水头变化的数值,不管具体推算方向如何,顺着水流方向,水头增加者△h为正值,水头降低者△h为负值。
所以在实际推算时,△h均为负值。
第三步、推算水位
从“水面线”菜单栏点取“天然河道水面线(精确)”菜单项,弹出图1-4所示的对话框,输入有关参数,按“原始数据文件名”按键,在浏览方式下指定记录原始横断面数据的文件名;按“河道要素文件名”按键,在浏览方式下指定记录河道要素信息的文件名,再指定推算成果文件名(缺省文件名为“原始文件名_成果.txt”)。
设置完有关参数,点“推算”按钮,系统会生成推算成果文件。
成果文件为纯文本表格格式,可用Excel、记事本(notepad)、写字板(wordpad)等软件打开,以便进一步编辑、打印。
图1-4复式断面河道水面线(综合)推算对话框
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