考慮局部水頭損失的河渠水面曲線研究

王朋 王桂玉

摘 要：針對水利設計中的河渠水面曲線計算，本文對水面曲線的差分計算模型進行研究，并結合現在常用的水面線計算方式，對局部水頭損失的影響進行分析，得出考慮局部水頭損失的河渠水面曲線方法。通過實例分析，驗證了該計算方法的有效性，對相關河渠水面曲線的精確計算提供了參考，具有一定的實際意義。

關鍵詞：水面線；局部水頭損失；差分計算模型

中圖分類號：TV133 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0085-03

Study on Canal Surface Curve Considering Local Head Loss

WANG Peng1 WANG Guiyu2

（1.China Chuanghui Water Conservancy and Hydropower Engineering Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450002；2. Henan No 2.Hydraulic Engineering Bureau，Zhengzhou Henan 450016）

Abstract： In this paper， the differential calculation model of water surface curve was studied for the calculation of river surface curve in water conservancy design. The influence of local water head loss was analyzed based on the common calculation method of water surface. The curve method of canal surface of river can be used to verify the validity of the calculation method through examples. It provided some reference for the accurate calculation of the surface water curve of canal. It has some practical significance.

Keywords： water line；local head loss；difference calculation model

在水利工程設計中，合理計算河渠水面曲線，對河流、渠道相關建筑物的設計具有重要參考意義[1]。目前，針對河渠水面曲線，多采用明渠恒定非均勻流的計算方式，常用方法有試算法、迭代法和圖解法[2-5]等。這些水面曲線計算方法多通過分段、逐段從下游向上游進行推算。在推算過程中，由于河渠斷面變化不大，在計算時往往忽略局部水頭損失。李梅華和李嫻[5]在研究時雖然考慮了局部水頭損失，但僅通過實驗進行研究分析，并未給出水面曲線的計算方式。基于此，本文對河渠水面曲線的局部水頭損失進行分析，并對實際工程中如何考慮局部水頭損失進行研究分析。

1 河渠水面曲線的差分模型

在底坡為i的明渠漸變流中，沿水流方向任取一微分流段ds，設上游斷面水深為h，河渠底高程為z0，如圖1。

該流段建立能量方程：

[z0+hcosθ+αv22g=z0-ids+h+dhcosθ+αv+dv22g+dhf+dhj] （1）

式（1）中，[θ]為河渠底與水平面的夾角，[α]為動能修正系數，v為斷面平均流速，[dhf]為流段內的沿程水頭損失，[dhj]為流段內的局部水頭損失。……