计算水力学课程论文

计算水力学课程设计

计 算 水 力 学

课 程 论 文

姓名： 学号： 专业： 学院:

1

计算水力学课程设计

第一章 绪论

黄浦江是构成上海陆域水系的最大干河，研究黄浦江流域的河网水流计算至关重要，上游有斜塘、园泄泾、大泖港三大源流，以淀山湖以下的拦路港为干流，至吴淞口全长113.4公里。河身自米市渡主流近乎东西向，至闸港转为南北向，汇集9个县(区)来水，贯穿上海市区后，在吴淞口流入长江。黄浦江集航运、供水、灌溉、排水、旅游于一身，是一条多功能河道，亦是太湖流域主要排水河道。黄浦江为湖源型感潮河流，河口吴淞站历年最高潮位为5.74米(1981年9月1日)，多年平均高潮位为3.28米，平均潮差为2.27米，最大潮差为4.48米(1962年8月12日)。平均涨潮历时为4小时33分，平均落潮历时为7小时52分，全潮历时为12小时25分。当潮波进入河口上溯时，由于受到河床阻力和径流顶托而发生变形，水位愈向上游，前坡愈陡，后坡愈缓，而涨潮历时向上游减短，落潮历时则加长。下游黄浦江公园站历年最高潮位为5.22米(1981年9月1日)，年平均潮差1.83米，上游米市渡站历年最高潮位3.86米(1989年8月4日)，年平均潮差为0.99米。

这次课程设计就是针对才从吴松到米市渡之间河道及其支流的涨潮落潮的水位及其流量计算。河网计算部分采用一维水流运动方程计算。

2

计算水力学课程设计

第二章 基本方程

2.1 质量守恒方程

质量守恒定律：通过控制面进到控制体的质量 = 控制体内质量增量

取图2-1所示的断面1-1之间的水体为控制体。在△t 时间内，通过上游断面1-1流入到控制提的质量为: Q??t

?(A?x?)?t ?t

Q? 2

Q???Q??x ?x1 △X 2

图2-1 质量守恒原理示意图

?(Q??t)?x ?x?故在△t 时间内，通过上、下游断面进、出质量之差为：?(Q??t)?x

?x通过下游断面2-2流出控制体的质量为：Q??t?由于旁侧入流流入到控制体的质量为： ?q1?x?t

?(A?x?)?t ?t?(A?x?)?(?Q?t)?t???x??q1?x?t 由质量守恒定律得：

?t?x?A?Q??q1 化简后得：

?t?x控制体积内质量的增量为：

上式简化过程中用到了ρ为常数的假设。式中：A为过水断面面积，Q为断面流量。

3

计算水力学课程设计

2.2 动量守恒方程

2.2.1 控制体积的动量增量

通过控制面流进到控制体内的动量+作用于控制体外力的冲量=控制体积内动量的增量。

如图2-2所示，取断面1与断面2之间的水体为控制体，该控制体内的沿流向方向的动量为：M???xQ

2 ?(??xQ)?t ?t??Qu ??Qu?

1 2 ???Qu?x?x △X

图2-2 动量守恒原理示意图 经过 △t 时间后，这块水体的动量发生了变化，其增量为：

?M??M?(??xQ)?t??t ?t?t2.2.2 通过控制面流入到控制体的动量

在△t 时间内由断面1流进控制体的动量为：??Qu?t，α 称之为动量校正系数。对于一般情况下认为 α≈1，当断面流速分布非常不均匀时，α就显得重要。

由下游断面2流出的动量为：??Qu?t??(??Qu?t)?x ?x 4

计算水力学课程设计

因此，可得上下游进、出控制体积的动量差为：??(??Qu?t)?x

?x在△t时间内，由于旁侧入流，流入控制体的动量为： ?q1?t?xVX

式中：Vx 为旁侧入流流速在水流方向上的分量。通过上面的推导，可以得到在 △t时间内通过控制面流入到控制体的动量为：?2.2.3 作用于控制体上的冲量

作用于断面1-2之间的控制体上的力有：重力、摩组阻力及水压力。 （1）重力在水流方向上的分量：?gA?xsin? （2）摩阻力为：??gA?xSfsgn(u)

（3）压力：作用于控制体上的总压力在水流方向上的分量为：??gA?h?x ?x?(??Qu?t)?x??q1Vx?x?t ?x由（1）（2）（3）得作用于控制体上的总外力为：

F??gA?xS0??gA?xSf??gA?x?h ?x?Q??h?(?Qu)?gA?gA(S0?Sf)?q1Vx ?t?x?x由步骤1、2、3 得动量方程为：

由质量守恒方程和动量守恒方程得描述一维明渠非恒定流动的基本方程为圣维南方程组：

B?Z?Q??q ?t?x?Q?Q2?Z?(?)?gA??gAS f ?t?tA?x其中：x, t为河长，时间 Q，Z为断面流量，水位

A，B为过水断面面积，河宽（水面） Sf 为摩阻比降 q 为单宽旁侧入流 g 重力加速度

5

计算水力学课程设计

2.3 定解条件

初始条件和边界条件是确定微分方程解的必不可少的条件，它们合称为定解条件。定解条件给少了，就无法定解，即所谓欠定；给多了可能产生矛盾，即所谓过定；只有给出适当个数的定解条件才能求解，即所谓适定。

由于水流分为缓流和急流，因而其定解条件也不相同，下面分别进行讨论（设u≥0）

（1）缓流

uuF??< 1.0 ，故域内一点处的条

由于是缓流，因而水流的佛汝德数 rgAcB特征线分别指向上、下游。如图2-3所示：故其定解条件为：

初始条件：在AB上： Q（x,0）=已知， Z(x,0)= 已知 上边界条件：在AC上：Q(t,0) =已知 或 Z(t,0)= 已知

下边界条件：在BD上：Q(t,L)= 已知 或 Z(t,L)= 已知 或 F(Z,Q)|x=L=0(水位流量关系已知)

在CD上无须给出边界条件。 C t D C t D C T T

x A L B A L B A L B x A L B

图2-3 缓流情况下边界处特征线方向示意图 图2-4急流情况下边界处特征线方向示意图

6

计算水力学课程设计

（2）急流

由于是急流，因而水流的佛汝德数

Fr?ugAB?uc≥1.0，故域内一点处的

两条特征线均指向下游。如图2-4所示：故其定解条件为：

初始条件：在边AB上，两条特征线均指向计算区域内，故在此边上必须出两个条件： Q(x,0)=已知， Z(x,0)= 已知

上边界条件：在边AC上，两条特征线均指向计算区域内，故： Q(t,0) =已知 或 Z(t,0)= 已知

在BD、CD上没有特征线指向计算域内，故无须给出任何边界条件。 由于设计所研究的区域为平原河网地区，水流一般为缓流，所以在计算中采用缓流的定解条件。

7

计算水力学课程设计

第三章 数值方法

3.1 差分格式

采用Preissmann隐式差分格式： f?f ?xM1n?1?(fjn??)?1?fj2?(1??)n(fj?1?fjn) 2fjn?1?fjn?x)M??(1n?1fjn??1?fj?x)?(1??)(

?f

?tM?1n?1fjn???fjn?1?fjn1?fj2?t? θ——加权系数 0≤θ≤1

简化四点线性隐格式： f(fjn?1?fjn)2M

fjn?1?fjn?x?f

?xM??(1n?1fjn??1?fj?x)?(1??)()

?f?tM?1n?1fjn???fjn?1?fjn1?fj2?t

用此离散圣维南方程，从而得到差分方程

3.2 差分方程

?Z?QB??q 连续方程： ?t?x?1nn?1Zn?Zn?Zj?1?Zj?1?Zjj? ?t 2?t?1n?1nnQn?QQ?Q?Qj?1jj?1j??()?(1??)() ?t ?xj?xj将以上关系式代入连续方程得：

Bnj?12?1n?1Qnj?1?QjnQnj?1?Qj2?t?1(Znj?1?Znj?1??1Znj?Znj)??(?xj)?(1??)(?xj)?qj?12

8

计算水力学课程设计

?1n?1n?1n?1 化简得：Qn?Q?CZ?CZ?Dj j?1jjj?1jjBn 其中： Cj?qDj?j?1?xj2j?1?xj22?t?

??(1??)?nnn(Qnj?1?Qj)?Cj(Zj?1?Zj)

QQ?Q??Q2?Z?()?gA?g2?0 动量方程：?x?xA ?xCAR

n?1nnn?QQj?1?Qj?1?Qj?Qj??t2?t

?1n?1nZnZn?Zj?1?Zjj?1?Zj??()?(1??)()?x?xj?xjn?1nn?1nnnn?[(?u)n??Q2?j?1Qj?1?(?u)jQj]?(1??)[(?u)j?1Qj?1?(?u)jQj()?(?uQ)??xA?x?xj

gQQC2AR?(gu2C2Rn?1)njQj?(gu2C2Rn?1)nj?1Qj?1

n?1n?1n?1n?1EQ?GQ?FZ?FZ??j jjjj?1jj?1jj将以上关系式代入动量方程得：

其中： Ej?Gj??xj2??t?xj2??t?(?u)nj?(gugu2?C2R)nj?xj

?(?u)nj?1?(2?CR2)nj?1?xj

Fj?(gA)n1

j?2?j??xj2??tn(Qnj?1?Qj)?1???n[(?uQ)nj?1?(?uQ)j]?1???(gA)n1j?2n(Znj?1?Zj)

忽略上标n+1得到任一河段差分方程：Qj?1?Qj?CjZj?1?CjZj?Dj

EjQj?GjQj?1?FjZj?1?FjZj??j

其中Cj, Dj, Ej, Fj, Gj,Φj均由初值计算。

9

计算水力学课程设计

3.3 计算方法

对于一条具有L2-L1个河段，有2*（L2-L1+1）个未知量，可以列出2*（L2-L1）个方程，加上河道两端的边界条件，形成封闭的代数方程组。

Qj?1?Qj?CjZj?1?CjZj?Dj

EjQj?GjQj?1?FjZj?1?FjZj??j 上边界条件：QL1?fL1(ZL1) 下边界条件：QL2?fL2(ZL2)

这样共有2*（L2-L1+1）个方程，解2*（L2-L1+1）个未知量，可得唯一解。 3.3.1 上边界水位已知：

对于水位已知的边界条件，可设如下追赶方程：

Qj?Sj?1?Tj?1Qj?1

Zj?1?Pj?1?Vj?1Qj?1 L1,L1+1,…L2-1） （2）

由边界条件ZL1?ZL1(t)?PL1?VL1QL1可推出PL1?ZL1(t)，VL1?0 把（2）式中的Zj表达式代入（1）式得：

?Qj?Cj(Pj?VjQj)?Qj?1?CjZj?1?Dj

EjQj?Fj(Pj?VjQj)?GjQj?1?FjZj?1??j

设Qj?1为自由变量，可解得追赶系数P，V，S，T如下：

Sj?1?CjY2?FjY1FjY3

Tj?1?CjGj?FjFjY3?CjY4

Pj?1?Y1?Y3Sj?1CjY3Tj?1?1Cj10

Vj?1?

计算水力学课程设计

Y1?Dj?CjPj

Y2??j?FjPj

Y3?1?CjYj

Y4?Ej?FjVj

最后一个方程为：ZL2?PL2?VL2QL2 下边界条件为： QL2?fL2(ZL2)

可解得QL2,ZL2回代即可求得：Qj,Zj（j= L2,L2-1,…L1） 3.3.2上边界流量已知：

对于流量已知的边界条件，可设如下追赶方程： Zj?Sj?1?Tj?1Zj?1

Qj?1?Pj?1?Vj?1Zj?1 （j=L1,L1+1,…L2-1） （3）

由边界条件QL1?QL1(t)?PL1?VL1ZL1可推出PL1?QL1(t)，VL1?0 把（3）式中的Qj表达式代入（1）式得：

?(Pj?VjZj)?CjZj?Qj?1?CjZj?1?Dj

Ej(Pj?VjZj)?FjZj?GjQj?1?FjZj?1??j 设Qj?1为自由变量，可解得追赶系数P，V，S，T如下：

Sj?1?Y1Gj?Y2 CjY3?Y4Tj?1?CjGj?FjY1Gj?Y2

Pj?1?Y3?Y1Sj?1

Vj?1?Cj?Y1Tj?1

Y1?Vj?Cj

11

计算水力学课程设计

Y2?Fj?EjVj

Y3?Dj?Pj

Y4??j?EjPj

最后一个方程为：QL2?PL2?VL2ZL2 下边界条件为： QL2?fL2(ZL2)

可解得QL2,ZL2回代即可求得：Qj,Zj（j= L2,L2-1,…L1） 3.3.3上边界为水位流量关系已知：

对于水位流量关系QL1?f(ZL1)，可线性化处理成QL1同流量边界条件一样处理

dQL1?f'(ZL1)dZL1

0'00QL1?f(ZL1)?f(ZL1)(ZL1?ZL1)

?PL1?VL1ZL1，即可

0'000'00'0QL1?f(ZL1)?f(ZL1)(ZL1?ZL1)?f(ZL1)?f(ZL1)ZL1?f(ZL1)ZL1

0'00PL1?f(ZL1)?f(ZL1)ZL1 0VL1??f(ZL1)

3.3.4过闸流量模拟

水流经过堰闸时，设上游水位Z1，下游水位Z2，闸宽B，闸底高程ZD，如下图所示：

?Z1 ?Z2 H1 H2

?ZD

12

计算水力学课程设计

对于淹没出流有如下的计算公式：

其中：

H1?Z1?ZD为上游水深

Q??2gBH2H1?H2

H2?Z2?ZD为下游水深

?为淹没出流系数，可取1.0

对于自由出流有如下计算公式：

32gBH12

Q?m其中：m为自由出流系数。

为了提高计算的稳定性，把自由出流和淹没出流统一线性化为如下形式： Q?C(H1?H2)

C??'2gBH2H1?H2

?????'???m

???(1??)当上、下游水深比??

2)32 （?〈）3(??H2??H1

22

??时，认为是自由出流，时，认为是淹没出流，为33

? 了使计算流量关于?连续，取m?0.385

13

计算水力学课程设计

第四章 树状河网通用解法

4.1 计算方法

在实际的工程问题中，单一河道的情况比较少见，通常流域是由众多支流自上而下汇合形成的河系，流域河系的水流运动大都呈河网水流问题，树状河网计算的关键在于确定计算河道顺序，计算顺序应遵循的原则是：从支流到干流，从上游到下游。这样可以把河网依次分解为一系列的单一河道，用单一河道的计算方法求解。

其次，在河网计算中，涉及到河道流向的定义，在流域上游河系，河流从上游向下游，河道的流向明确，在平原地区河网，由于河流流向取决与当时的水流条件，河道的实际流向未知，所以对水流流向进行定义就很必要，我们假定从断面号小的向大的方向流动，实际的流向由计算结果判断，计算结果为正，表示实际流向与假定的流向一致，计算流量结果为负表示实际流向与假定流向相反。

另外，在计算河网水流时，根据河道的端点条件，可把河道分为外河道和内河道两类。外河道是一端具有已知的边界条件的河道，即一端为外节点；内河道是两端水力要素全部未知的河道，即两端均为内节点。在树状河网，这两类河道的计算没有区别。

对于较复杂的树状河网，当河网只有二河汇一的节点情形，可以把整个河网分解成一系列的Y形河网。下面以一事例讲解树状河网的计算过程。

② ① ④ 2 1 ③ ⑥ ⑦ 4 3 ⑤ 6 7 5 ⑧ ⑨ 8

9 ⑩ 10

（11）

14

计算水力学课程设计

对河网的河道进行编码，编码顺序代表河道计算顺序，把整个河网分解成若干简单的河网。

1

利用外节点①，②提供的边界条件，求解河道1，2，3组成的Y形河

网，得到河3末断面的水位流量追赶方程：

3333 QL（1） 2?PL2?VL2ZL2

式中：上标3表示河道3，下标L2表示该河道的末断面。 2

由外节点④的边界条件和方程（1）求解河道3，4，5组成的Y形河网，

得出河道5末断面的水位流量追赶方程：

5555 QL 2?PL2?VL2ZL2 （2）

3 利用外节点⑥，⑦的边界条件，求解河道6，7，8组成的Y形河网，

得出河道8末断面的水位流量追赶方程：

888 QL 2?PL2?VL2Z （3）

4 利用外节点⑨的边界条件，求解河道9，得到河道9末断面的水位流量

追赶方程：

9999 QL?P?VZ2L2L2L2 （4）

5 列出节点10的水量平衡方程：

95810 QL2?QL2?QL2?QL2

把方程（1），（2），（3）代入上式，求得河道10首断面追赶方程：

10101010 QL ?P?V1L1L1ZL1 （5）

由式（5）求解河道10，得出其末断面的水位流量追赶方程。与外节点在（11）处边界条件联立求解，得出

6

Q(1011)和

Z(1011)

逐步回代求出各河道断面的水位和流量。

4.2 数据准备

1 2

节点编码：对于河道的端点，统一编码，顺序可以任意。

河道编码：对于河道统一编码，编码代表计算的序号，编码的原则是：

先支流，后干流，先上游，后下游。

15

计算水力学课程设计

3 4

断面编码：以上游向下游递增的原则，增加的方向代表流向。 计算河道边界信息：确定计算河道边界条件类型，水位型边界条件IB=0，

流量型边界条件IB=1。对于最外一级河道，以实际的边界条件确定，对于其他河道，一律以流量型边界条件计算。

5

河道计算信息：根据1的节点编码和3的断面编码，确定河道计算的首

节点 号，末节点号，首断面号，末断面号。

6

计算河道的基本地形资料。

4.3 计算编程

1

边界条件初始化，边界条件累加器置初值，将已知的外节点边界PB，

VB置已知值，对未知的内节点边界置PB，VB初始值为零。

2

对可调蓄节点，将蓄水量的变化表达成流量与水位的线性关系，作为对

相应节点边界流量的贡献，迭加到PB，VB中。

3

根据河道编码的顺序，依次对各河道的追赶系数进行计算。

（1）首断面边界条件：PL1?VB（首节点），VL1?VB（首节点）（L1表示该

河道的首断面号）

（2）按单一河道计算各断面追赶系数，P，V，S，T

（3）由末断面追赶系数PL2,VL2计算对末节点的边界流量的贡献，迭加到相应节点的PB，VB中。

IB?0 PB?PB?PL2 VL21 VL2 VB?VB? IB?1 PB?PB?PL2 VB?VB?VL2 4

按计算追赶系数的逆顺序，回代出各河道断面的水位和流量

（1）由最后一条河道的边界条件，计算出节点水位。

（2）ZL2?ZZ（末节点），由P，V，S，T回代出断面的水位和流量。

16

计算水力学课程设计

（3）将ZL1赋到对应的首节点的水位ZZ（首节点）中。

第五章 算例及结果分析

5.1 流域概化

本次设计所选用的工程实例为黄浦江流域，包括干流：黄浦江；支流：蕴藻浜、吴淞江、淀浦河；黄浦江以上游米市渡站为起点，至下游吴淞口站一段为本次课程设计的研究区域；黄浦江段上自下游至上游共已知吴淞口、高桥、黄浦公园、建源、吴泾、闸港、米市渡7个站的实测水位或流量过程；在蕴藻浜和淀浦河各有一闸，且蕴藻浜和淀浦河的上游均与一圩区相连。

基于以上基本资料将计算流域概化如下：蕴藻浜及淀浦河的上游所连接的圩区分别概化为一水库；吴淞江上游段至赵屯站，将赵屯站设为一边界断面；在蕴藻浜和淀浦河上的两个闸上分别设两个断面，即将闸作为一虚拟河段考虑，并在已知实测资料的7个站上设断面，具体断面编码情况如下：

17

计算水力学课程设计

其中48，49，58，59断面即为处理闸时所设虚拟河段的首末断面，44，54的上游即与概化的水库相连，显然44，54所在的节点为可调蓄节点；5，12，13，19，21断面已知实测的水位过程，1，13，19，27已知实测的流量过程。

河道的具体信息如下表所示：

河道号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

首断面号 1 8 9 10 7 6 11 12 2 末断面号 2 9 10 2 3 11 12 4 3 首节点号 1 44 48 49 28 54 58 59 3 18

末节点号 2 48 49 53 43 58 59 63 11 边界条件类型 0 1 -1 1 0 1 -2 1 1 计算水力学课程设计

10 11 3 4 4 5 12 18 17 27 1 1 注：边界条件类型中：0表示水位型，1表示流量型，-1表示48，49处（蕴藻浜上）

的闸，-2表示58，59处（淀浦河上）的闸。

5.2 河道大断面概化

天然河道的河道形状是不规则的，然而在我们计算时不能考虑到天然河道所包括的各种情况，而且即使能够面面俱到，那样的工作量也将是非常大的，从响应速度方面考虑，这样做是不合适的，尤其是在汛期洪水的涨与落要求迅速、及时的报告汛情，需要较高的响应速度，所以通常需要将天然河道概化为规则的河道形状，以提高响应速度。在进行河道概化时需遵循以下原则：

概化河道的水位落差应等于原河道的各河段的水位落差之和，即

?Zm???Zi （1）

i?1n 其中： ?Zm——概化河道的水位总落差 ?Zi——原河道中第i河段的水位落差 n——串联河道的河段总数 由概化河道的过流能力与原河道相等有：

Q1?Q2?....Qn?Q （2）

A?Z 流量由谢才公式计 Q?R3I2?K （3）

n?S 其中： A——河道过水断面面积 n——河道糙率 R——河道水力半径 I——河道水面比降 ?Z——河道两端水力落差 ?S——河道长度 K——流量模数 将（3）代入（1）得：

19

21计算水力学课程设计

Q2?SnQ2?Si ??22i?1KmKin?S?S即 2??2i

Kmi?1Ki 由此可计算概化河道的流量模数Km，考虑概化河道的调蓄能力与原河道相等，可得概化河道的断面宽为以河长为权重的所有串联河段的断面宽的加权平均值，即

Bm???SiBi

I?1?Sn?SiSni Snm??i?1?Sn 因此概化河道的面积可由下式计算：

Km35Bm) Am?(n 其中： Am，Bm，Snm 分别为概化河道的断面面积、断面宽及边坡。

235.3 计算程序

开始 数组说明：节点数NCR，河道数NRR，断面数NSR 节点数组：边界条件PB,VB，水位ZN，流量QN调蓄节点数NAS 河道数组：首节点NCB，末节点NCE，首断面NSB，末断面NSE，边界条件类型IB0 断面数组：追赶系数PP，VV，SS，TT，水位ZZ，流量QQ，断面底宽BX，断面面积AX，断面高程ZD断面两恻边坡之和SL，DX (公里)河段糙率CN， 闸门变量：闸门数NGR，闸宽GBZ(i, 1), 闸底高程GBZ(i, 2) 均匀旁恻入流：干支比QSS（NS） 基本数据及初始条件输入 时间循环 边界条件初始化（将PB，VB赋零，可调蓄节点对方程的贡献赋值） 按河道顺序循环

N1=NCB，N2=NCE，L1=NSB，L2=NSE P=PB（N1），V=VB（N1） 计算L1+1到L2各断面的PP，VV，SS，TT 20

计算水力学课程设计

按河道逆序循环 把PL2，VL2向PB（N2），VB（N2）累加 由第NRR 条河道的外边界条件计算该节点水位ZN N1=NCB，N2=NCE，L1=NSB，L2=NSE ZL2=ZZ（N2） 计算L2-1到L1各断面的Z ，Q ZZ（N1）=ZL1 输出计算结果（数据） 在EXLCEL里输出过程线 程序说明：这个程序主要包括数据输入，计算，结果输出这几部分。 内部处理过程有： 1：滩地信息

2：水闸，不仅考虑了自由出流，也考虑了淹没出流的影响 3：圩区

4：均匀旁侧入流，通过干支比计算旁侧入流量

q?(Q1 ? Q2) / 2 * (-1) * QS(j - 1)

其中：q——j-1到j断面间的均匀旁侧入流量 Q1、Q2——j-1断面和j断面的流量 QS——j-1断面干支比 注意：

落潮：由支流流向干流，干流流量为负，此时旁侧入流流量应为正，故应在上式中乘上（-1）。

涨潮：由干流流向支流，干流流量为正，此时旁侧入流流量应为负，故应在上式中乘上（-1）。

5.4计算过程及结果分析

糙率率定时的资料采用实测157个小时的整点数据。包括边界条件和率定时所需的实测过程。

（1） 率定过程 根据谢才公式 ：u?cRJ （1）

116c?R 曼宁公式： （2） n

21

计算水力学课程设计

?Z? 将（2）代入（1）得：

u2n24R3?S （3）

其中： ?Z——水位差（沿水流方向流进-流出） ?S——河段长 n ——为糙率 显然潮位差值?Z与糙率n呈正比。

糙率调整的原则是：先以水位为标准率定各断面的糙率，水位率定好之后，根据流量计算值与实测值的大小关系，将初步率定好的各断面糙率同倍比放大或缩小，最终使得流量、水位的计算与实测均拟合到较好的程度。

同时应注意：在调整断面糙率时，对于已调整好糙率的断面，为了不影响其调整结果，要保证调整其他断面时，调整好的断面前后的糙率和之比不变，这样便能保证在调整其他断面时，不会影响已调整好的断面效果。

在计算开始假定各断面的糙率均为0.02，得到计算结果水位过程如下图量过程如下图：

第5断面水位过程线4.543.532.521.510.50050100时间150200

水位实测值计算值 22

计算水力学课程设计

第12断面4.543.532.521.510.50050100时间150200水位实测值计算值第13断面水位过程线43.532.521.510.50050100时间150200水位实测值计算值第19断面水位过程线43.532.521.510.50050100150200实测值计算值水位时间t

23

计算水力学课程设计

第21断面水位过程线3.53水位2.52实测值计算值1.51050100时间150200第13断面流量过程线6000400020000-2000-4000-6000-8000时间050100150200流量实测值计算值Q第19断面流量过程线600040002000流量0-20000-400050100150200实测值计算值-6000-8000时间T 24

计算水力学课程设计

第27断面流量过程线300020001000流量0-10000-2000-3000-4000时间50100150200实测值计算值

从水位过程线的图中可以看出

涨潮时 第5、12、13断面峰值 计算<实测 第19、21断面峰值 计算>实测 落潮时 第5、12、13断面谷值 计算>实测 第19、21断面谷值 计算<实测

涨潮时潮水自吴淞口流向米市渡即由1断面流向27断面， （i=5、?Z?Z1?Zi，12、13）5、12、13断面的涨潮峰值：计算?实测 ，说明?Z偏大了，应将?Z增小，则应将i断面以前的涨潮糙率n调小，或将i断面以后的涨潮糙率n调大；落潮时潮水自米市渡流向吴淞口即由27断面流向1断面，?Z?Zi?Z1（i=5、12、13），5、12、13断面的落潮谷值计算?实测，说明?Z偏大了，应将?Z增小，则应将i断面以前的落潮糙率n调小，或将i断面以后的落潮糙率n调大。

现以5断面为例进行说明：为使涨潮峰值计算值增大，将5断面以前的涨潮糙率n减小至0。0139，为使落潮谷值计算值减小，将5断面以前的落潮糙率n调小至0。019。12、13断面的调整方法与5断面相同， 米市渡即27断面也是水位已知的断面，所以可以由1和27断面向中间断面率定糙率，这里19、21断面即可由27断面来率定，19、21断面的涨潮峰值：计算?实测 ，?Z?Zi?Z27（i=19、27），则?Z偏大，应将?Z调小，亦即应将27断面到i断面间的n调小，或将i断面到1

25

计算水力学课程设计

断面间的n调大；落潮谷值：计算?实测，?Z?Z27?Zi（i=19、27），则?Z偏大，应将?Z调小，亦即应将27断面到i断面间的n调小，或将i断面到1断面间的n调大。

现以21断面落潮为例进行说明：为使落潮峰值计算值增大，将27断面到i断面间的n调小至0.017。其他的遵从上述方法。初步拟定的第一断面到第二十七断面的造率如下：

断面号 涨潮糙率 落潮糙率 断面号 涨潮糙率 落潮糙率 断面号 涨潮糙率 落潮糙率 1 0.0139 0.019 10 0.0195 0.016 19 0.02 0.019 2 0.0139 0.019 11 0.0195 0.016 20 0.02 0.019 3 0.0139 0.019 12 0.0202 0．18 21 0.02 0.018 4 0.0139 0.019 13 0.0202 0.02 22 0.2 0.017 5 0.0139 0.019 14 0.02 0.021 23 0.02 0.017 6 0.0195 0.016 15 0.02 0.022 24 0.02 0.017 7 0.0195 0.016 16 0.022 0.023 25 0.02 0.018 8 0.0195 0.016 17 0.022 0.023 26 0.02 0.017 9 0.0195 0.016 18 0.022 0.023 27 0.02 0．017 得到的水位流量过程线如下：

第5断面水位过程线4.543.532.521.510.50050100时间水位实测值计算值150200 26

计算水力学课程设计

第13断面水位过程线54水位3210实测值计算值050100时间150200第19断面水位过程线43.532.521.510.50050100时间150200实测值计算值水位

27

计算水力学课程设计

第21断面水位过程线3.53水位2.521.51050100时间150200实测值计算值第一断面流量过程线6000400020000-20000-4000-6000-8000-10000流量50100150200实测值计算值时间T第13断面流量过程线6000400020000-20000-4000-6000-8000时间50100150200实测值计算值Q流量

28

计算水力学课程设计

第19断面流量过程线6000400020000-20000-4000-6000-8000时间50100150实测值计算值流量第27断面流量过程线3000200010000-10000-2000-3000-4000-500050100150200实测值计算值流量时间

由水位过程线可知糙率拟定在误差允许的范围内，这时的糙率可以作为定值，接下来要对流量过程线进行处理。但是由流量过程线可以看出：

涨潮时： 第5、27断面 计算>实测 第13、19断面 计算<实测 落潮时： 第5、27断面 计算>实测 第13、19断面 计算<实测 这种情况下不能用同倍比放大或者缩小糙率。

29

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gno.html