明渠均匀流下梯形断面正常水深计算的程序化浅述作者:秦力来源:《中国科技纵横》2013年第04期【摘要】明渠正常水深的计算是渠道设计中的一项重要工作,而灌区明渠主要以长直棱柱型渠道为主,本文以梯形断面为例,由谢才公式为基础,编写FORTRAN90程序来计算明渠中的正常水深,以减轻计算人员的劳动强度,提高计算精度和效率,进而实现科学计量和节约用水。【关键词】均匀流明渠梯形断面程序化所谓明渠均匀流,即满足以下条件:“(1)水流是恒定的,流量沿程不变;(2)正坡并且底坡沿程不变;(3)棱柱体渠道,且糙率沿程不变;(4)明渠必须充分直长,且渠道中没有水工建筑物的干扰。”[1]显然均匀流条件比较苛刻,所以人工河道或者渠道中,绝大多数是非均匀的恒定流,但是非均匀流渠道的过流边界及流量参数等比较复杂,为渠道设计而建立数学模型非常困难,而均匀流明渠相对非均匀流要简单,因此工程中多以均匀流来代替非均匀流来设计明渠。1大型渠道设计的一般方法目前我国传统的渠道设计一般是根据渠首、渠末水位以及考虑沿程水头损失后,根据水力学基本公式,计算出渠道的正常水深,边坡系数等。“现行渠道模式多为平面设计,设计人员在平面利用CAD等商业软件对
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进行选比,然后根据路线方案设计参数获取现场实测纵、横断面资料,再经数据整理及相关辅助软件计算,形成平面图、等距离的纵(横)断面图,以及由图形信息转化的用于施工定位的一系列工程数据。”[2]2明渠均匀流的水力计算明渠正常水深是水力计算中特别重要的参数,为了满足灌溉,引水,排水的需求,再设计渠道的断面尺寸及底坡,需要计算均匀流水深,即正常水深。