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Ｄ－７ 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序 作者 张校正（新 疆 水 利 厅） 校核 谭冬初（新疆八一农学院） 一、程序功能 1，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。 2，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。 3，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。 4，根椐各渠段的正常水深h0、临界水深hk及当前水深h，自动判断水面曲线类型，（对于底坡i=0与i0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。 5，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。 二、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 hk 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 为求h2设试算水深h下限与h上限，用二分法求解 若D、G同号，令h上限= h2；D=G 若D、G异号，令h上限= h下限；h上限= h2；D=G 继续二分，直到∣h1-h2∣≤允许误差为止 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。 5，水面曲线的类型： 根据渠道的临界水深hK、正常水深h0、实际水深h三者的关系，将水面曲线分为a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、c3 8种类型；另外，平底（i=0）倒破（i0）的水面曲线分为b0(hhK)、C0(hhK)两种类型（参看图2）。 三、输入数据 1，基本参数：Q，K，T，H(0) Q 渠道计算流量 K 计算渠段分段数 T 渠道不相同断面的个数 H(0) 试算断面水深 2，渠道横断面参数，共有T组。渠道横断面可以有下列几种类型： ? 复式断面 ， 断面型号U=1 ，n为糙率。 HB?HA 否则将横断面左右岸对调。 渠道横断面参数的顺序为：U,n,B,M1,M2,HA,HB,BA,BB,MA,MB,HU 带弧形底时，HU=1，且 M1=M2，不带弧形底时，HU=0 ? 梯形断面， 断面型号U=2，n为糙率。 渠道横断面参数的顺序为：U，n，B，M ? 圆形断面，断面型号 U=3，n为糙率。 渠道横断面参数的顺序为：U，n，R ? 梯形带园弧底断面，断面型号 U=4，n为糙率。 渠道横断面参数的顺序为：U，n，B，M（M=0时为U形渠槽） 除起始断面外，各渠段断面参数系指该渠段末之断面参数。渠道断面参数中所有元素都相同时，才是相同的断面类型。 将渠道全长中不同之断面参数顺序列出，共T组。 3，各渠段断面参数的序号，即T组中的第几个，共K+1个数据。 4，各渠段长dL，从0~K渠段，共K+1个数据，第一个为0。当水面曲线由上游向下游推算时dL为正值，由下游向上游推算时，dL为负值。 5，各渠段底坡i，从0~K渠段，共K+1个数据。 四、操作方法 1，将输入数据1～5之各项数据，按先后顺序，形成数据文件。 2，本程序可用于恒定均匀流的正常水深，临界水深计算，因而启动程序后，首先提问 ①计算过水断面正常水深和临界水深。 ②计算水面曲线 请选择：（1，2） 当选择1时，按计算机提问，键入过水断面型号、流量、纵坡等，计算机计算出正常水深和临界水深和正常流速。 当选择2时，按计算机提问，键入数据文件名，即可自动计算完毕。 五、输出成果 1，按输入顺序打印基本数据 2，按渠段序号从0--K分别