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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