梯形明渠設(shè)計(jì)與計(jì)算

梯形明渠設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)介

許多天然和人造河道大致呈梯形。我們的梯形明渠計(jì)算使用分析河流和溪流最常用的方程-曼寧方程。這是以V=...開頭的方程多于。曼寧方程最適用于均勻穩(wěn)態(tài)流。均勻是指通道的橫截面幾何形狀沿通道長(zhǎng)度保持恒定，穩(wěn)態(tài)是指速度、流量和深度不隨時(shí)間變化。盡管這些假設(shè)在河流和溪流中很少嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)，但曼寧方程仍然用于模擬大多數(shù)條件相對(duì)穩(wěn)定的河流和溪流，以及在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)具有相當(dāng)恒定的橫截面的河段（河流的一部分）深度保持相當(dāng)恒定的距離。曼寧方程是一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)方程。因此，其單位不一致。因子k具有允許正確使用方程的單位。我們的計(jì)算會(huì)為您處理所有單位轉(zhuǎn)換，并允許您輸入和計(jì)算各種單位的變量。在我們的梯形明渠計(jì)算中，大多數(shù)輸入組合都有解析（封閉形式）解來計(jì)算未知變量；然而，某些輸入組合需要數(shù)值求解。我們的數(shù)值解利用三次求解器來查找方程的根，結(jié)果通常精確到至少8位有效數(shù)字。我們所有的計(jì)算都使用雙精度。當(dāng)輸入Q、T、n和S

或V、T、n和S時(shí)，輸入值的某些組合可能有兩種深度和底部寬度。由于某些輸入組合可能有兩種解決方案，因此文本字段非常寬，可以容納兩個(gè)數(shù)字。變量

[]表示尺寸。[L]=長(zhǎng)度，[T]=時(shí)間。

A

=流動(dòng)橫截面積，垂直于底面[L

2

]確定。

b

=通道底部寬度[L]。

F

=弗勞德數(shù)。F是無量綱參數(shù)，表示慣性效應(yīng)與重力效應(yīng)的相對(duì)影響。F<1的河流

是低速流，稱為亞臨界流。F>1是稱為超臨界的高速流。亞臨界流受下游障礙物控制，而超臨界流受上游控制影響。F=1流量稱為臨界流量。

g

=重力加速度=32.174ft/s

2

=9.8066m/s

2。

g用于弗勞德數(shù)方程。

k

=單位換算系數(shù)=1.49（如果是英制單位）=1.0（如果是公制單位）。我們的軟件將所有輸入轉(zhuǎn)換為SI單位（米和秒），使用k=1.0執(zhí)行計(jì)算，然后將計(jì)算量轉(zhuǎn)換為用戶指定的單位。

n

=曼寧系數(shù)。n是渠道材料的函數(shù)，例如草、混凝土、泥土等。n的值可以在下面所示的曼寧n系數(shù)表中找到。

p=濕周長(zhǎng)[L]。P是水與渠道底部和側(cè)面之間的接觸長(zhǎng)度。

Q

=流量或流量[L

3

/T]。

R

=流動(dòng)橫截面的水力半徑[L]。

S

=渠道底部或水面的坡度[L/L]。垂直距離除以水平距離。

T

=流水頂部寬度[L]。

V

=水的平均流速[L/T]。

y

=垂直（垂直）于通道底部測(cè)量的水深[L]。如果通道的斜率(

S

)較小，則使用垂直深度只會(huì)引入最小的誤差。

z

1

,z

2=河道每岸的邊坡。這些斜率的計(jì)算方式為水平距離除以垂直距離。

θ=

S形成的角度。曼寧n系數(shù)

材料曼寧材料曼寧材料曼寧材料曼寧自然溪流挖掘的土渠干凈、筆直0.030干凈的0.022主要河流0.035碎石0.025深池緩慢0.040雜草叢生0.030

石質(zhì)、鵝卵石0.035

金屬洪泛區(qū)黃銅0.011牧場(chǎng)、農(nóng)田0.035鑄鐵0.013光刷0.050光面鋼0.012重刷0.075波紋金屬0.022樹木0.15

非金屬玻璃0.010成品混凝土0.012粘土磚0.014未完成的混凝土0.014磚砌體0.015碎石0.029瀝青0.016地球0.025石工0.025刨光木0.012

未刨光的木材0.013具有光滑內(nèi)壁的波紋聚