参赛作品SCEDv10Word文档下载推荐.docx
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渗流计算
ResultDisplay
结果显示
计算报告输出模块
btn_output
输出计算报告
outputData
形成计算报告
其他
btn_exit
退出
HELPToolStrip
帮助
表1核心类说明
3算法设计
程序采用类的形式封装各种对象及其相应操作，为保证算法的高效，存储结构方面主要使用了双精度浮点数和双精度浮点数数组。
（1）变精度算法
对于渗流量q和下游溢出点高程Δh两个未知量，计算取溢出点高程Δh作为迭代的对象。
为达到目标精度要求，实现未知量地高效迭代计算，本算法采用“变精度”法进行试算。
具体实现过程如图2所示：
图2变精度算法设计流程图
变精度算法主要是对试算精度e和迭代变量Δh进行控制，首先选取比较大的精度e，一般取e=1（表示计算结果只需要精确到小数点位），并选取比较小迭代变量，一般取Δh的范围的最小值。
每一次迭代完成后，判断迭代误差是否满足试算精度误差，即图2中的第一个菱形判断，若不满足，增加Δh的值，取Δh=Δh+e，直到迭代结果误差小于试算误差e的要求，这是得到第一次试算的结果，记作Δh（i）。
当该次的试算误差满足要求误差Precision时（即图2中的第二个菱形判断），得到的Δh（i）为满足要求的解答，如不满足，则需要减少试算误差，取e=e/10，即将精度向小数点后面再推一位，再进行迭代计算，迭代的初值则是前一次试算得到的Δh（i）。
由于试算误差e一直朝着要求误差Precision的方向取值，最终将计算得到满足要求误差Precision的解，即迭代收敛。
（2）算法详解
以本次渗流计算为例，计算模型如图3所示，对变精度试算法进行详细解答，模型参数采用大赛第六题中的数据。
图3计算模型简图
将坝高H、坝顶宽度B等八个模型参数输入程序，并输入要求精度0.0001,程序记作Precision=0.0001，对问题初始化，取下游溢出点高程Δh=0.0，试算精度e=1，按照公式①-③进行迭代计算：
①
②
，
③
。
根据溢出点高程Δh=0.0，由公式①、②可以计算出q，由公式③可以计算出迭代后的Δh，前后两次的Δh之差记为ht，与试算误差e进行比较。
若误差大于试算误差，增大Δh，取Δh=Δh+e=2，继续迭代。
当取Δh=3时，试算出来的Δh=3.2729，此时误差为0.2729<
e=1.0，则减少试算误差，取e=e/10=0.1，取Δh=3.0+e=3.1继续迭代，当Δh=3.2时，迭代前后误差满足试算误差，再较少试算误差，进行下一步迭代，直到试算误差等于要求误差Precision=0.0001，这迭代结束，得到最终的答案，具体迭代计算过程如下：
第1次试算得到的下游溢出点高程为：
3m
第2次试算得到的下游溢出点高程为：
3.2m
第3次试算得到的下游溢出点高程为：
3.23m
第4次试算得到的下游溢出点高程为：
3.236m
第5次试算得到的下游溢出点高程为：
3.2362m
下游溢出点高程试算的次数达到第5次时，得到的下游溢出点高程已达到精度要求，此时计算结束。
计算总迭代次数为3+2+3+6+2=16次。
综上，即可计算得到要求结果。
三、程序源代码
程序源代码共计278行，以下为渗流计算核心算法代码，提取自Form1.cs文件：
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
usingSystem.Windows.Forms;
usingSystem.IO;
usingSystem.Runtime.InteropServices;
namespaceseepage
{
publicpartialclassForm1:
Form
{
//输入的参数
privatedoublem_m1=0.0;
privatedoublem_m2=0.0;
privatedoublem_h1=0.0;
privatedoublem_h2=0.0;
privatedoublem_H=0.0;
privatedoublem_B=0.0;
privatedoublem_Td=0.0;
privatedoublem_k=0.0;
//输出结果
privatedoublem_q=0.0;
privatedoublem_h0=0.0;
//计算过程中的变量
privatedoublem_Hu=0.0;
privatedoublem_Hd=0.0;
privatedoublem_bm=0.0;
privatedoublem_Lx=0.0;
privatedoublem_L=0.0;
privatedoublem_A=0.0;
privatedoublem_D=0.0;
privatedoublem_ht1=0.0;
privatedoublem_ht2=0.0;
privatedoublem_ht=0.0;
privateintn;
privateintcounter;
privatedouble[]m_ht0=newdouble[10000];
//计算精度：
m_precision为控制精度，m_e为试算精度
privatedoublem_precision=0.0;
privatedoublem_e=0.0;
publicForm1（）
InitializeComponent（）;
}
privatevoidinputData（）
m_H=Convert.ToDouble（textBox1.Text）;
//坝高
m_B=Convert.ToDouble（textBox2.Text）;
//坝顶宽
m_Td=Convert.ToDouble（textBox3.Text）;
//坝基厚度
m_h1=Convert.ToDouble（textBox4.Text）;
//上游水头
m_h2=Convert.ToDouble（textBox5.Text）;
//下游水头
m_m1=Convert.ToDouble（textBox6.Text）;
//上游坝坡坡度
m_m2=Convert.ToDouble（textBox7.Text）;
//下游坝坡坡度
m_k=Convert.ToDouble（textBox8.Text）;
//渗透系数
m_precision=Convert.ToDouble（textBox11.Text）;
//计算控制精度
privatevoidbtn_check_Click（objectsender,EventArgse）
//对输入的数据进行判读，并提示是否输入正确的参数
inputData（）;
if（m_h1>
=m_h2&
&
m_k>
=0&
m_Td>
m_B>
m_H>
m_precision<
=1&
m_precision>
0&
m_m1>
m_m2>
=m_h1&
=m_h2）
MessageBox.Show（"
参数输入正确，请点击开始计算！
"
）;
else
参数输入不正确，请检查输入的参数！
privatevoidbtn_caculate_Click（objectsender,EventArgse）
m_Hu=m_Td+m_h1;
m_bm=m_m1*m_Hu/（1+2*m_m1）;
m_ht1=0.0;
n=Convert.ToInt16（Math.Log10（1/m_precision））;
//n为试算次数
counter=0;
//counter为计数器
for（inti=0;
i<
=n;
i++）
if（i==0）
m_e=1.0;
m_e=m_e/10.0;
for（intj=0;
j<
=100;
j++）
counter=counter+1;
m_ht1=m_ht1+m_e;
m_Hd=m_Td+m_h2+m_ht1;
m_Lx=m_m1*（m_H-m_h1）+m_B+m_m2*（m_H-m_h2-m_ht1）;
m_L=m_bm+m_Lx;
m_D=0.5*（m_Hu*m_Hu-m_Hd*m_Hd）/m_L;
m_A=0.5*（m_D*m_m2-（1+0.4/m_m2）*m_Hd）;
m_ht2=1.2*（m_A+Math.Sqrt（m_A*m_A+0.4*m_D*m_Hd））;
m_ht=m_ht2-m_ht1;
if（Math.Abs（m_ht2-m_ht1）<
m_e）
m_ht0[i]=m_ht1;
m_ht1=Math.Min（m_ht1,m_ht2）;
break;
}
ResultDisplay（）;
计算完成！
欢迎再次使用！
privatevoidResultDisplay（）
stringFn="
;
m_q=m_D*m_k*60000.0;
m_h0=m_ht1;
Fn="
F"
+Convert.ToString（n）;
//控制结果小数点位数
textBox9.Text=m_q.ToString（Fn）;
//渗流量
textBox10.Text=m_h0.ToString（Fn）;
//溢出点高度（相对下游水面）
privatevoidbtn_output_Click（objectsender,EventArgse）
outputData（）;
if（File.Exists（Application.StartupPath+"
\\"
+"
Result_Report.txt"
））
Success！
"
提示对话框"
MessageBoxButtons.OK,MessageBoxIcon.Information）;
对不起，文件导出失败！
privatevoidoutputData（）
StreamWritersw=newStreamWriter（"
//输出计算模型信息
sw.WriteLine（"
-------TheReportoftheSeepageCaculationResult--------"
+
"
\r\n"
\r\n>
>
均质土石坝基本参数为：
\r\n坝高H：
{0:
F2}m"
\r\n坝顶宽度B：
{1:
\r\n坝基厚度Td：
{2:
\r\n上游水头h1：
{3:
\r\n下游水头h2：
{4:
\r\n上游坝坡坡度m1：
{5:
\r\n下游坝坡坡度m2：
{6:
\r\n渗透系数k：
{7:
e2}m/s"
m_H,m_B,m_Td,m_h1,m_h2,m_m1,m_m2,m_k）;
\r\n-------------------------------------------------------------------"
//输出计算控制参数
计算精度为：
\r\n计算精度e：
e0}"
m_precision）;
\r\n-------------------------------------------------------------------"
//输出计算分析
计算过程为：
\r\n下游溢出点高程试算的次数为：
F0}次"
\r\n计算总迭代次数为：
n+1,counter）;
+Convert.ToString（i）;
//输出结果小数点控制
第{0:
F0}次试算得到的下游溢出点高程为：
+m_ht0[i].ToString（Fn）+"
m"
i+1）;
};
\r\n---------------------------------------------------------------------"
//输出计算结果信息
stringFm="
//输出结果小数点控制
计算结果为：
\r\n单宽渗流量为：
"
+m_q.ToString（Fm）+"
L/min"
\r\n溢出点高程（相对下游水面）为:
+m_h0.ToString（Fm）+"
m"
\r\n"
//输出时间
SCEDv1.0"
\r\n{0:
f}"
System.DateTime.Now）;
sw.Close（）;
privatevoidbtn_exit_Click（objectsender,EventArgse）
if（DialogResult.OK==MessageBox.Show（"
是否确定退出？
提示"
MessageBoxButtons.OKCancel））
this.Close（）;
privatevoidClearToolStripMenuItem1_Click（objectsender,EventArgse）
textBox1.Text="
textBox2.Text="
textBox3.Text="
textBox4.Text="
textBox5.Text="
textBox6.Text="
textBox7.Text="
textBox8.Text="
textBox9.Text="
textBox10.Text="
textBox11.Text="
privatevoidOutput_dataToolStripMenuItem1_Click（objectsender,EventArgse）
privatevoidExitToolStripMenuItem1_Click（objectsender,EventArgse）
privatevoidIfoToolStripMenuItem1_Click（objectsender,EventArgse）
MessageBox.Show（
说明"
\r\n1.SCEDV1.0为均质土石坝稳定渗流计算小程序。
\r\n2.渗流计算公式参照《渗流分析与控制》（毛昶熙）编写。
"
\r\n3.本程序只能作为均质渗流计算的参考，不能作为设计标准。
privatevoidAboutToolStripMenuItem1_Click（objectsender,EventArgse）
About"
\r\nSCEDV1.0程序为武汉大学第六届“弘禹杯”工程程序设计大赛参赛作品。
\r\n更多信息请联系wangmin-whu@"
privatevoid版本ToolStripMenuItem1_Click（objectsender,EventArgse）
Information"
\r\nVersion1.0"
\r\nCopyrightWangmin@WHU.2012"
\r\nContactwangmin-whu@"
privatevoidhELPToolStripMenuItem_Click（objectsender,EventArgse）
SCEDV1.0使用手册"
\r\n1.根据程序右边“简化模型”图，确定均质土石坝的模型参数。
\r\n2.在程序左边“模型参数”栏输入相对应的参数。
\r\n3.点击“参数检查”按钮，对模型参数进行检查。
\r\n4.若参数无误，点击“开始计算”按钮进行计算。
\r\n5.计算结果将在“结果显示”栏显示出来。
\r\n6.点击“保存计算结果”，程序将输出Result_Report.txt的结果文件。
\r\n7.点击“关闭”，关闭程序。
\r\n注：
参数单位采用米和秒，流量的单位为（L/min）。
\r\n更多信息，查看“帮助”。
}
四、程序说明
1程序功能
a.实现均质土石坝模型的模拟；
b.计算均质土石坝简单模型的单宽渗流量；
c.计算均质土石坝简单模型的溢出点高程（相对下游水位）；
d.输出计算报告。
2程序编写环境
程序采用C#语言编写，使用的IDE为MicrosoftVisualStudio2008TeamSystemSP1及MicrosoftExpressionBlend3，目标运行环境为.NetFramework3.5SP1；
开发和调试在Windows7Ultimate系统下进行。
3系统需求
程序运行于Windows操作系统下，系统中需要安装有Microsoft.NETFramework3.5ServicePack1以上版本。
若无法运行请访问以下站点
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