1、水面曲線研究伯努利方程的利用前言：選擇這個主題的是，在進行水力學實驗的過程中，對水箱的水從最高處落下時形成的曲線(相當于水庫溢出形式的平滑曲線)和同學們進行過討論，因此研究這個現(xiàn)象的是基于水面曲線及其計算摘要：簡稱水面曲線、水面線，是指河流水面與縱剖面的交線。 水面曲線是防洪工程和送水工程中的重要問題水面線是堤壩標高的最重要依據(jù)，送水路線規(guī)劃的重要依據(jù)水面線也是水工建筑物設計時應考慮的要點。 水面曲線的計算可以根據(jù)河道地形、縱橫斷面數(shù)據(jù)和河道粗糙度率，求出某流量下河段各橫截面的水位值，從而建立與該流量相應的水面曲線。 本文在比較研究現(xiàn)階段水面曲線的計算方法后，從伯努利能量方程式的角度估計了水面

2、曲線，指出了階段傳統(tǒng)計算方法的不足和水面曲線的估計中需要注意的問題關鍵詞：水面曲線、曲線計算、伯努利方程、估計問題水面曲線的研究在防洪工程和送水工程中具有重要的意義，為了記述這項工作，首先必須說明其計算方法。 目前，天然河道水面曲線的傳統(tǒng)計算方法一般采用忽略局部水頭損失的能量方程式(差分形式)階段性地推算出來，該方法首先要確定初始位置的水的高度和流速，河段內沒有斷面或水文測站時， 一般來說，必須將比較平滑、斷面變化大的長河段作為均勻的流動來計算水深，并在此基礎上，從下游河段的狀況作為初始斷面的水深，然后，以該斷面為初期，向斷面的上游和下游分別階段性地計算全河段的水面線。 但是，因為河川斷面形狀

3、的多變性，考慮到其局部損失，基于伯努利方程式的水面曲線的計算方法如下所示。我們選定了上下游的兩個斷面，假設推定時從下游向上游逐漸推定，則下游的斷面量為已知，根據(jù)明渠一定的不均勻的漸變流能量方程式其中，上游斷面的水位和平均流速下游斷面的水位和平均流速上、下游截面間的能量損失上，下游斷面之間的局部水頭損失，其中有局部水頭損失系數(shù)，可以把實驗得到的經驗值作為其計算值，但在很多情況下計算，斷面逐漸擴大的一般值為0.333，有橋孔的地方一般值為0.050. 1 河里局部損失不多，誤差不大。在這里，動能修正系數(shù)一般被認為是1，在這一點上是不合適的。 動能修正系數(shù)a實際上反映了截面上流速分布的不均勻性，所以

4、可以用粗糙度率和水力半徑來表示。 三者之間有以下關系=10.84 (1/c-1)c=c/220222222222026c是謝才系數(shù)。謝才系數(shù)C=1/n R1/6，n是粗糙度系數(shù)，即粗糙度率。在上式中代入c進行了整理=1.286 5.04nR1/6對于沿路損失hf，一般用公式計算，c是謝才系數(shù)，r是水力半徑，根據(jù)我們學到的知識。 由于沿路損失在河川水頭損失中占很大部分，所以粗糙度率的研究對計算水面曲線很重要。 如果在處理上述式后，假定動能系數(shù)為1，則由于V=Q/A，所以最終得到z=Z1-z2=q2k喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓其中，k被稱為流量系數(shù)，k=1/nr2/3a該公式建立了斷面水面水

5、平，是防洪、輸水計劃的重要依據(jù)。基于這種計算方法，我們如何確定水面曲線，為防洪等工作提供依據(jù)是一個復雜的過程。 以上分析表明，粗糙度率是水面線計算中重要的影響因素。 因此，如何確定粗糙度率是一個重要的問題。 計算前應收集設計河段河床質組成、坡面植被組成等資料。 河道的粗糙度率不僅僅是河床泥沙的粒子的大小。 受河道的幾何特性、灘涂植被、河床沙埂等的影響，同時沿河道也在變化。 同樣的河段也根據(jù)水位而變化。 一般來說，粗糙度率的計算主要基于砂粒粒徑和實測水位一流量數(shù)據(jù)，結合經驗粗糙度率表和本河段水位一粗糙度率的關系曲線，綜合選擇天然河道的粗糙度率。 在高含沙大河中，含沙量也影響粗糙度率。 粗糙率一般

6、隨著含砂量的增加而減少。 這是因為含砂量多的話，河底形成含砂水層，表層粗糙度減少。 在上述式1中，沿路損失用謝才系數(shù)表示，單純地將粗糙度率設為n，在兩端面粗糙度率有很大差異，因此，為了減小誤差，能夠與我們學到的知識相結合地修正式基本方程式：h1q2#2ga12#h2q2#2ga22#hf根據(jù)謝才式，V=CRJ有j1=n12q2和r14/3a12、j2=n22q2和r14/3a22222222222卡卡卡卡卡卡卡卡耶伊埃伊埃伊埃伊6代入基本方程式后，組織如下h1=h2q2/20； 航空，航空，航空，航空，航空653這里假設k1=n12r14/3-1/a1gK2=n22A22R24/3 1/A22

7、g有h1=h2q2/2和k1 k2這個方法的誤差很小。如上所述，一般的計算方法是從下游向上游逐漸計算的，因此在選擇第一截面時需要知道第一截面的水深。 最初的斷面必須位于設計河段的最下游。 如果這里正好有水文站，可以根據(jù)該水文站的水位流量關系曲線決定斷面的初始水位的水文站斷面是上游的話，根據(jù)水文站水位流量關系曲線及河道比降設定最初的斷面水位，以此為基點向上游推定，到水文站斷面為止比較計算水位和已知水位，兩者之差大的情況下如此反復，如果從初始設定值得知推定的水文站的水位與已知的水位相等，則該設定值為初始斷面的水位。 (一般誤差在0.05m以內)同時，在估計過程中斷面的配置也很重要。 (1)為了建立

8、伯努利能量方程式，在河道被切斷的情況下，被切斷的各段為了不將夢想從一個截面形狀急劇改變?yōu)榱硪粋€形狀，橫截面必須幾乎不變，或者必須注意在河段內有支流的導入時對于縱斷面，自然坡的下降一致，必須盡量劃分與水的截面大致相同的河段。 (2)在各段盡量保持相同的粗糙率n的值，使謝才系數(shù)相等。 (3)段的長度要根據(jù)河道情況決定，一般為幾十米至幾公里。 其長度通常是沿著水流的幾何曲棒測量的。通過對水面計算方法的研究，分析了伯努利能量方程的適用條件和截面選擇要求，加深了對謝才式和水頭損失式的理解。 另外，研究了傳統(tǒng)方法后，我認為這種傳統(tǒng)方法也有缺點。 這種方法按河道順序逐步求出各計算河段橫截面的水位值，有各計算河段的誤差累