百图天然河道水面线推算电子教案.docx
《百图天然河道水面线推算电子教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《百图天然河道水面线推算电子教案.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
百图天然河道水面线推算电子教案
百图天然河道水面线推算
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。
⎪
⎪
⎭
⎫
ç
ç
⎝
⎛
-
+
∆
+
+
=
+
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
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：
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
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：
15+350
-16.7543.63
-1041.13
041.13
6.5641.41
11.1241.56
14.6841.56
22.3840.7
24.2339.28
28.2238.57
35.6338.57
43.937.8
53.0238
57.0140.42
60.2941.27
66.9941.56
71.9841.56
77.2541.13
80.3841.13
88.3841.13
94.8843.63
15+300
-16.643.61
-1041.11
041.11
5.0440.99
11.4641.11
14.6141.49
16.7541.36
19.5240.73
23.0540.23
30.5439.24
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+350014
也可写成：
桩号左滩槽分界点（点号）右滩槽分界点（点号）
15+3500999
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：
桩号左滩槽分界点（点号）右滩槽分界点（点号）
15+3500999
15+3000999
15+2500999
15+2000999
15+1500999
15+1000999
15+0500999
15+0000999
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。
桩号左滩槽分界点（点号）右滩槽分界点（点号）流量（m^3/s）过桥水位跌差值△h（m）
15+35009992000
15+3000999200-0.15
15+25009992000
15+20009991800
15+15009991500
15+1000999150-0.15
15+05009991500
15+00009991500
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。
（
）
⎪
⎪
⎭
⎫
ç
ç
⎝
⎛
-
+
+
+
∆
+
+
=
+
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
其中：
K1为左滩地的平均流量模数，K2为河槽的平均流量模数，K3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：
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
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，中间用空格隔开，空格多少不受限制，其中“点注释”可以省略。
15+350
-16.7543.63
-1041.13
041.13
6.5641.41
11.1241.56
14.6841.56
22.3840.7
24.2339.28
28.2238.57
35.6338.57
43.937.8
53.0238
57.0140.42
60.2941.27
66.9941.56
71.9841.56
77.2541.13
80.3841.13
88.3841.13
94.8843.63
15+300
-16.643.61
-1041.11
041.11
5.0440.99
11.4641.11
14.6141.49
16.7541.36
19.5240.73
23.0540.23
30.5439.24
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。
再一次用“批量绘制现状横断面”功能画出断面图。
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。
第四步、生成河道糙率要素文件
图2-1复式断面河道示意图
滩槽分界点见图2-1示意，滩槽分界点编号为河道测量断面线的端点编号。
端点编号规则为：
从左到右，按0、1、2、3、4……的顺序。
点菜单“水力计算”－>“二个糙率天然河道水面线”－>“统计生成二个糙率河道要素文件”，在软件提示下，由用户在横断面图上，用鼠标点取左滩槽分界点和右滩槽分界点，软件会生成二个糙率的河道糙率要素文件，内容如下：
桩号左滩槽分界点（点号）右滩槽分界点（点号）
15+350513
15+300514
15+250615
15+200717
15+150616
15+100512
15+050820
15+000617
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。
桩号左滩槽分界点（点号）右滩槽分界点（点号）流量（m^3/s）过桥水位跌差值△h（m）
15+3505132000
15+300514200-0.10
15+2506152000
15+2007171800
15+1506161500
15+100512150-0.10
15+0508201500
15+0006171500
第六步、推算水面线
从“水力计算”菜单栏点取“二个糙率天然河道水面线”－>“二个糙率天然河道水面线推算”菜单项，弹出图2-2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2-2二个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。
第三节多个糙率天然河道水面线推算
一、现状天然河道水面线推算
指一个断面上有多级滩地的情况，可以取多个糙率值，也可适用一段河道上下游各个断面取不同糙率的情况。
根据下式，采用分段试算法，精确推算水位。
（
）
⎪
⎪
⎭
⎫
ç
ç
⎝
⎛
-
+
....
+
∆
+
+
=
+
g
v
g
v
K
K
K
l
Q
g
v
z
g
v
z
2
2
2
2
2
1
2
2
2
n
2
1
2
2
2
2
2
1
1
ξ
α
α
其中：
K1为断面第一分块的平均流量模数，K2为断面第二分块的平均流量模数，…，Kn为断面第n分块的平均流量模数。
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：
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
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，中间用空格隔开，空格多少不受限制，其中“点注释”可以省略。
15+350
-16.7543.63
-1041.13
041.13
6.5641.41
11.1241.56
14.6841.56
22.3840.7
24.2339.28
28.2238.57
35.6338.57
43.937.8
53.0238
57.0140.42
60.2941.27
66.9941.56
71.9841.56
77.2541.13
80.3841.13
88.3841.13
94.8843.63
15+300
-16.643.61
-1041.11
041.11
5.0440.99
11.4641.11
14.6141.49
16.7541.36
19.5240.73
23.0540.23
30.5439.24
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3-1多级滩地河道断面示意图
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。
点菜单“水力计算”－>“多个糙率天然河道水面线”－>“统计生成多个糙率河道要素文件”，在软件提示下，由用户在横断面图上，用鼠标点取不同糙率的分界点，软件会生成多个糙率的河道糙率要素文件，内容如下：
15+350
050.06
5130.0275
13180.03
18250.07
15+300
050.06
5130.0275
13180.03
18270.07
15+250
050.06
5130.0275
13180.03
18290.07
15+200
050.06
5130.0275
13180.03
18330.07
第五步、用记事本或excel编辑生成流量要素文件
流量要素文件中包含流量和过桥跌差△h项，过桥跌差△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。
流量要素文件举例如下：
桩号流量（m^3/s）过桥水位跌差值（m）
15+3502000
15+300200-0.15
15+2502000
15+2001800
15+1501500
15+100150-0.15
15+0501500
15+0001500
第六步、推算水面线
从“水力计算”菜单栏点取“多个糙率天然河道水面线”－>“多个糙率天然河道水面线推算”菜单项，弹出图3-2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3-2多个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。
升级会员 