百图天然河道水面线推算
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第一章天然河道水面线推算
百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算
一、现状天然河道水面线推算
根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件
数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:
横断测量成果表中,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
⎪
⎪ ⎭
⎫
⎝ ⎛ - + ∆ +
+
= + g v g v K l
Q g
v z g
v z
2 2 2 2 2 1 2 2
2
2 2
2
2
2
1
1
ξ α α
格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
横断测量成果表举例如下:
实际推算时,应保证横断数据顺序与推算方向一致,注意选择使用水面线推算对话框上的“横断数据顺序颠倒”核选框进行倒换。
第二步、批量绘制横断面图
用批量绘制现状横断面功能,读入第一步准备的数据,
画出河道横断面图,
根据图形校核数据文件的正确性。
第三步、对断面测量数据进行删减
因为测量数据,可能包含两岸堤防背坡的数据,堤顶及堤背坡的数据无用,须把该部分数据删除,只保留两岸堤防迎水坡及河道的数据。再一次用“批量绘制现状横断面”功能画出断面图。
第四步、生成河道糙率要素文件
图1-1 单式断面河道(一个糙率)示意图
软件按照断面上端点编号来确定不同糙率的范围,端点编号从左到右,按0、1、2、3、4……的顺序编排。假设15+350断面上共有15个端点,河道糙率要素文件的前三列可以写成:
桩号左滩槽分界点(点号) 右滩槽分界点(点号)
15+350 0 14
也可写成:
桩号左滩槽分界点(点号) 右滩槽分界点(点号)
15+350 0 999
即右分界点可以是大于总点数的一个很大的数字。
点菜单“水力计算”->“单一糙率天然河道水面线”->“统计生成一糙
率河道要素文件”,弹出对话框,在对话框中点取“横断数据文件名”按钮,在浏览方式下,选择第三步生成的数据文件,软件会自动生成糙率要素文件名,点确定按钮后,软件生成一个糙率的河道糙率要素文件,内容如下:
第五步、用记事本或excel打开第四步生成的文件,加入断面流量和过桥水位跌差值,构成以下内容,这就是推算河道水面线时需要的河道糙率要素文件,保存该文件为文本文件。
△h为水流流经桥梁断面时,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。
第六步、推算水面线
从“水力计算”菜单栏点取“单一糙率天然河道水面线”->“单一糙率天然河道水面线推算”菜单项,弹出图1-2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,软件会自动计算书文件名和推算成果文件名(用户可以再行修改)。
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1-2 单一糙率河道水面线推算对话框
二、设计断面河道水面线推算
一般先确定河底的开挖高程,再假定填筑堤顶高程(堤顶高程假设的高低没有太大关系),按横断面模板的要求制作河道的设计要素文件,再用横断模板的功能批量绘制整条河道的横断面图,包括现状线和设计线,软件会自动生成设计断面对应的过水内轮廓数据(湿周断面数据),用来推算设计断面河道水面线推算,重复第一部分的步骤即可完成。
第二节 二个糙率天然河道水面线推算
一、现状天然河道水面线推算
指一个断面上有二个糙率值,一般河槽取一个糙率,左滩地和右滩地取另一个糙率,一般河槽糙率值较小,滩地糙率值较大。根据下式,采用分段试算法,精确推算水位。
其中:K 1 为左滩地的平均流量模数,K 2 为河槽的平均流量模数,K 3 为右滩
地的平均流量模数。
第一步、准备现状横断面数据文件
数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:
横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文
( ) ⎪ ⎪ ⎭ ⎫
⎝ ⎛ - + + + ∆ + + = + g v g v K K K l
Q g v z g v z 2 2 2 2 2 1 2 2 2 3
2 1 2 2
2
2 2 1
1 ξ α α