某渠道水面线计算
水面线计算
水面线计算
1、XX河水面线计算河段长4.26km（XX路~XX河），计算末端采用跌水顺接XX河河底，设计河底高程493.38m，跌差1.925m ，末端水深取出口XX河断面对应的同频率洪水位498.20m，设计河底纵坡为i=0.004~0.002，并设多处跌水消除河道落差。
水面线计算结果如XX河纵断面图所示，主要计算断面结果如下表所示。
XX河水面线计算成果表（P=2%）
河底，设计河底高程500.128m，末端水深取出口XX河断面对应的同频率洪水位502.128m，设计河底纵坡为i=0.003，并设多处跌水消除河道落差。
水面线计算结果如XX河支沟纵断面图所示，主要计算断面结果如下表所示。
XX河支沟水面线计算成果表（P=2%）
河底高程，设计河底高程491.000m，保证下游顺利接入XX河，设计河底纵坡为i=0.003，并设多处跌水消除河道落差。
水面线计算结果如XX河纵断面图所示，主要计算断面结果如下表所示。
XX河水面线计算成果表（P=2%）
路纵坡分为5段分别排入XX河、XX河支沟、XX河等3条主要河道。
各分段计算末端设计沟底高程应分别按3条主要河道起点位置河底高程确定，各分段末端水深应取3条主要河道起点位置对应的同频率洪水位及相应水深，设计沟底纵坡随道路或地形坡度控制。
但是，受截洪沟位置及高程关系影响，在各段截洪沟末端位置均以跌水方式分别排入三条主要河道，故出口端为自由出流，截洪沟水位不受三条主要河道洄水影响，末端水深可按明渠恒定均匀流考虑，以此推求截洪沟设计洪水线，水面线计算结果如XX路截洪沟纵断面图所示。
XX路截洪沟水位计算参数表。
河道水面线计算
4.6洪水水面线4.6.1计算公式⑴计算原理天然河道的洪水大多属于不稳定流，水面线的计算可以近似地视为稳定流量以简化计算。
稳定非均匀流按伯努利能量方程进行计算，即：式中：乙、Z i 为计算段上、下游断面水位；V 2、V 为计算段上、下游断面平 均流速，2、 i 为计算段上、下游断面的动能修正系数； h f 为沿程水头损失； h j 为局部水头损失。
在流量、控制断面水位和河段糙率确定后，即可由该式算出河道断面的水力 要素。
⑵主要参数的确定根据一维水面线的计算公式，其关键在于沿程水头损失和局部水头损失的确^定。
① 动能修正系数aa 是以总流的断面平均流速 V 代替过水断面上各点的点流速 V 来计算断面 的平均单位动能，为校正误差而引入的修正系数，理论上可按下式计算：3 A V dA式中：V 为断面单元流速（m/s ）; V 为断面平均流速（m/s ）; A 为过水面积。
是个大于1.0的数值，其值取决于断面上流速分布不均匀的程度，流速分布越不均匀， 值越大。
② 沿程水头损失水流在流动过程中，由于克服河床的阻滞作用，边壁的低流速层对高流速层 Z 2M 22g h f h j扩散段取=-0.5〜-1.0 ;对于收缩段 =0产生的阻力而消耗的能量，就是沿程阻力损失损失h f ，主要决定于均匀流的坡降, 可表示为：式中：L 为计算段上下游断面间距（m ，K 为流量模数，K CAJR ，—般采用扛 K7是上下两断面的流量模数；C 为谢才系数，C 朴， n 为糙率，y 可取1/4〜1/6。
由上式可知，欲求h f ，主要是确定糙率n 值，工程河段天然河道糙率根据河 道形态，河床组成及两岸植被情况结合， 采用历史洪水反推糙率，未进行历史洪 水调查段结合《天然河道糙率表》选定。
③ 局部水头损失局部水头损失即为河道的河床断面沿程不均匀引起的水头损失。
局部阻力系 数与河槽形态、收缩或放宽的比例以及水流情况有关， 特别是在跨河桥梁河段特 别明显，局部水头损失h f 可按下式计算:2 2 准 V 2_） （2g 2g ）式中： 为局部阻力系数。
Excel水力计算展示——棱柱体渠道水面线计算演示(精)
Excel水力计算展示厅 棱柱体渠道水面线计算
主讲人：韩红亮 杨凌职业技术学院
2014.11
水力计算Excel展示厅
棱柱体渠道水面线计算
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
一 棱柱体渠道水面线计算的方法
在工程中，最常用的方法是分段求和法。
4 3
2
1
h4 v4 4
h3 v3 3 1
控制 断面
5.8m
6m
控制断面在下游，控制水深为6m。
水面线全长的起始水深
h 1.01h0 1.01 4.92 4.97(m)
按水深分段，分段后各流段的上游断面水深为5.8、5.6、5.4、5.2、5.1、
5.03、4.97m，共七段。
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
二 棱柱体渠道水面线计算的excel方法
2
……
l12 l23
水力分析与计算
二 棱柱体渠道水面线计算的excel方法
有一长直的梯形断面棱柱体渠道，底宽b=20m，边坡系数
m=2.5，糙率n=0.0225，底坡i=0.0001。当通过流量Q=160m3/s
时，闸前水深h=6.0m。求闸前水面曲线的全长，并绘制水面曲线。
4.92m 1.72m
Es h
2
1 J ( J1 J 2 ) 2
l
Es 2 Es1 iJ
水力分析与计算
棱柱体明渠非均匀流渐变流水面曲线EXCEL计算
水力分析与计算
水力分析与计算
需要注意的问题：
1.“已知条件”变量，应当用固定符号“$”固定，避免在“计算
过程”的下拉计算时导致这些变量发生变化。 2.鉴于Excel表格的特点，在进行每个流段长度计算时，流段间的 参数平均值都放在第二个断面所对应的行。如第一个流段长度计算需用 断面1-1和断面2-2，其计算结果放在断面2-2所在的行；第二个流段长 度计算需用断面2-2和断面3-3，其计算结果放在断面3-3所在的行；依
(完整版)河道水面线推求
沙河水面线推求过程1.1 水面线计算理论基础根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。
（1）水面线推算的基本公式水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。
具体如下：2g2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= （1-1）式中： 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速； 2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速；j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失； l RC Vh f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失；)22(2122gVg V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失；ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，在收缩河段，一般局部水头损失系数ζ=0；在扩散<段，由于2V <1V ，所以ζ<0，其中在渐扩段，ζ取值-0.333，急扩段、桥渡处ζ取值-0.05~-0. 1。
C ——谢才系数； R ——水力半径；α——动能修正系数。
分段求和法计算时，应注意以下及点：第一，把已知水深的断面作为起始断面。
第二，明渠中水流必须是恒定流，并且流量沿程不变。
第三，渠道糙率系数n 沿程不变。
（2）河道糙率沙河河道与滩地糙率虽然有所不同，但相差较小，沙河主槽0.027，滩地0.03对水位影响较小，这里统一按0.027取值计算。
推求中一律按河道糙率计算。
1.2 计算过程本次计算从K0+000断面到K14+400断面，河道纵断面变化如图1-1，图1-2。
图1-1 河道纵断面图图1-2 沙河河道图图1-3 河道局部横断面图、地形图K1+600断面到K0+000断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。
K3+200断面到K1+600断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。
K4+800断面到K3+200断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。
K4+800断面到K5+600断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。
河道水面线推求及参数选取方法
设计洪水水面线推算根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。
(1）水面线推算的基本公式水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。
具体如下：2g2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= 式中： 1Z 、1V —-上游断面的水位和平均流速；2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速；j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失；l RC Vh f 22=-—上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221gV g V h j -=ζ—-上、下游断面之间的局部水头损失; ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，由于断面逐渐扩大的ζ取值0.333，桥渡处ζ取值0。
05～0。
1。
C —-谢才系数；R ——水力半径；α——动能修正系数。
（2）河道糙率河道的粗糙系数受到河床组成床面特性、平面形态及水流流态、植物、岸壁特性等影响，情况复杂,不易估计,本工程河道基本顺直,床面平整，经过整治的河床粗糙系数可以采用《水工设计手册》第一卷P1—404介绍的当量粗糙系数x Nxnn ∑=1当 ；设总湿周x 的各组成部分1x ，2x ，……N x 及所对应的粗糙系数分别为n 1，n 2……n N 。
1糙率的选取河道糙率影响因素有河槽方面也有水流方面。
河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态的变化是主要因素。
大洪水糙率小于小洪水糙率，若附近有大洪水资料时可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；若河道纵横断面于大洪水有较大变化时应在河道原貌的基础上反推糙率;反推糙率实际上小于实际糙率.无资料时可根据经验参照水力计算手册确定，偏重于安全考虑，在河道整治工作中糙率适当选小些，在防洪规划中适当大一些。
2起推断面与起推水位的确定水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游，急流时选在上游，附近下游有水文站时以水文站为起推断面,依据实测水位资料分析不同标准洪水位,当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延。
溢洪道水力计算(刚刚来过)
水深
流速
h
v
1.95287844 4.27147255
1.72941966 4.82339067
1.50596089 5.53909915
1.28250211 6.50421283
1.05904333 7.87660564
0.83558455 9.98303122
修正系数 ζ
1 1.1
掺气后水深 hq
1.04773326 4.99995434
0.85847701 4.99974549
0.75538783 4.99982403
0.68861078 5.00000288
0.64150427 5.00016856
0.60652796 5.0000632
0.57966032 5.00041114
0.55851644 5.00021162
1.95287844 1.72941966 1.50596089 1.28250211
1.14246 0.92734289
边墙加高 △h 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
段面积A 水力半径R 计算流量Q 正常水深h0 2.73450856 0.39564601 50.0503807 0.45575143
出口断面 0.83558455 5.01350731 9.98303122 5.33353506 6.07627707
泄槽段水位差：
计算式
hk
h0
△h
不均匀系数 α
△h=hk-h0 1.95287844 0.83558455 1.11729389 1.05
分段并确定各段计算水深：
h1
h2
h3
h4
h5
水面线计算推求
5.5.3设计洪水水面线推算根据防洪设计标准及洪水分析，设计流量采用P=10%设计洪峰流量确定整治河道的治导岸线。
根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。
（1）水面线推算的基本公式水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。
具体如下：Z] = Z +式中：Z]、V]——上游断面的水位和平均流速;Z2、V2 ——下游断面的水位和平均流速;"广七+h——上、下游断面之间的能量损失;七=三l——上、下游断面之间的沿程水头损失;h =Z（匕2 - M）——上、下游断面之间的局部水头损失；j 2 g 2 gZ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，由于断面逐渐扩大的Z取值0.333，桥渡处Z取值0.05〜0. 1。
c——谢才系数；R --- 水力半径；a ——动能修正系数。
（2）河道糙率河道的粗糙系数受到河床组成床面特性、平面形态及水流流态、植物、岸壁特性等影响，情况复杂，不易估计，本工程河道基本顺直，床面平整，经过整治的河床粗糙系数可以采用《水工设计手册》第一卷P1-404介绍的当量粗糙系数%xnn当=十；设总湿周X的各组成部分x1 ,x2,……x»及所对应的粗糙系数分别为n1，n2 n N。
选用砂土及淤泥渠道n=0.030；砌石护面n = 0.030；草皮n = 0.030。
本工程护坡基本为干砌块石及草皮，护底采用天然地层。
根据水位情况可以计算出不同水位下的综合糙率为0.030。
（3）水面线计算成果根据城市发展规划和河段所处的地理位置条件，确定河道横断面采用梯形断面型式。
护坡类型共有草土体结合柳桩护坡、干砌石结合格栅石笼护脚护坡两种，护坡边坡均为1:2。
结合上下游河床实际宽度和河道比降合理拟定断面底宽和纵向比降。
为了不改变现有河势和水沙冲淤平衡，河道设计底坡尽量与天然河道底坡一致。
表5-1治理段设计底宽及纵向比降分段统计表根据清水沟的地形条件，按照控制断面侯汉公路断面（桩号4+365）、尹桥大沟（7+219）、清二沟（14+848）、新华桥水文站（24+400）、新渠渡槽（24+400）处的设计流量，从下游往上游逐段推算水面线。
04 棱柱体渠道水面线计算
专题4. 棱柱体渠道水面线计算在工程中，仅对明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线进行定性分析是不能满足要求的，还需要知道沿程各断面水力要素的改变情况，即要对水面曲线进行定量的计算和绘制。
水面曲线的计算结果可以预测水位的变化对两岸的影响，确定淹没范围，估算淹没损失等。
在工程中，最常用的方法是分段求和法。
基本公式如下：21s s s E E E l i J i J∆-∆==-- （4-1） 式中：1s E 、2s E 分别表示流段上、下游断面的断面比能；J 表示流段内的平均水力坡度；i 表示渠道的底坡；l ∆为流段长度。
流段的平均水力坡度J 一般采用以下方法计算：)(2121J J J +=（4-2） 22KQ J =（4-3）流量模数平均值K 或2K 可用以下三种方法之一计算：（1） R C A K = （4-4）式中：)(2121A A A +=， )(2121C C C +=，)(2121R R R +=（2）)(2122212K K K +=（4-5）（3）)1(21122212K K K+=（4-6） 用分段求和法计算水面曲线的基本方法，是先把渠道按水深划分为几个流段，然后计算每个流段的长度，逐段推算。
具体步骤如下：（1）分析判别水面曲线的类型；（2）确定控制断面，以控制断面的水深作为流段的第一已知水深1h ； （3）假设流段另一断面水深为h h h ∆±=12，进行分段； （4）根据水深1h 和2h ，应用公式（4-1）求出第一流段长1l ∆；（5）将2h 作为下一流段的控制水深，重复以上计算，求出第二流段长2l ∆；依次类推，可求出3l ∆、4l ∆……，最后求得水面曲线全长∑=∆=ni il l 1（4-7）（6）根据计算结果，按比例绘出水面曲线。
需要注意的是，分段越多，计算量越大，精度也越高。
【工程任务】有一长直的梯形断面棱柱体渠道，底宽20=b m ，边坡系数5.2=m ，糙率0225.0=n ，底坡0001.0=i 。
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某渠道水面线计算
水面线是指在水体或船舶上方的水面上形成的线条，通常表示河流、湖泊或海洋中的水位。
水面线是地理学和海洋学中常用的一个概念，它对于研究水体的演化、水资源管理和水文气象预测等都具有重要意义。
水面线的计算方法有很多种，下面将介绍其中一种较为常用的计算方法。
首先，需要明确计算水面线的目的和依据。
水面线的计算通常是为了确定水体的边界，并且要根据具体情况选择不同的计算方法。
例如，计算河流的水面线可以根据河道的地形和历史水位数据来确定，而计算湖泊的水面线则需要考虑湖泊的地势和水域容积等因素。
其次，根据所选的计算方法，需要收集相关的数据。
例如，对于河流的水面线计算，需要测量河道的地形和记录历史水位数据；对于海洋的水面线计算，需要收集海洋气象和海洋观测数据等。
这些数据将成为计算水面线的基础。
接下来，根据收集到的数据，可以进行水面线的计算。
常用的计算方法包括水文学方法、地形测量方法、水文学模型方法等。
水文学方法主要是根据测量的水位数据，结合河道断面的地形数据进行计算；地形测量方法是通过测量地形，然后根据地势来推算水面线的位置；水文学模型方法是利用数学模型来模拟水体的运动和变化，从而得出水面线的位置。
最后，根据计算结果，可以画出水面线的轮廓图或进行数据分析。
根据需要，可以将水面线与其他地理数据进行对比，以便更好地了解水体的演变和特征。
总之，水面线的计算是一项复杂的工作，需要综合考虑多种因素。
不同的计算方法适用于不同的水体，而且计算过程中需要准确、全面地收集和处理相关的数据。
通过水面线的计算，可以帮助我们更好地理解水体的形态和动态，为水资源的管理和环境保护提供参考依据。
水面线的计算是地理学和海洋学研究中的重要内容，随着科学技术的不断发展，相信水面线的计算方法也会越来越完善和准确。